福建省高中物理第一轮总复习-第2章第4讲共点力的平衡课件鲁科版-新课标.ppt

1、力、物体的平衡力、物体的平衡4共点力的平衡共点力的平衡第二章一、共点力的平衡一、共点力的平衡1.几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线交于同一点，这几个力叫作用线交于同一点，这几个力叫.2.一 个 物 体 在 共 点 力 作 用 下，如 果 保 持一 个 物 体 在 共 点 力 作 用 下，如 果 保 持，就说物体处于平衡状态，就说物体处于平衡状态.3.共 点 力 作 用 下 物 体 的 平 衡 条 件 是共 点 力 作 用 下 物 体 的 平 衡 条 件 是.若将所有外力进行正交分解，则两个方向的合力都若将所有外力进行正交分解，则两个方向的合力

2、都将为将为0.共点力共点力静止或匀速直线运动状态静止或匀速直线运动状态物体所受的合外力为物体所受的合外力为0二、隔离法与整体法二、隔离法与整体法1.涉及多个物体的系统的研究时，涉及多个物体的系统的研究时，若选取系统中某一个或某一部分物体为若选取系统中某一个或某一部分物体为分析对象，这种选择方法叫分析对象，这种选择方法叫；若选取整个系统内所有物体为分析对象，若选取整个系统内所有物体为分析对象，这种选择对象的方法叫这种选择对象的方法叫.隔离法隔离法整体法整体法2.隔离法与整体法往往同时应用隔离法与整体法往往同时应用已知系统的外力，求系统内各物体已知系统的外力，求系统内各物体的作用力往往先的作用力往

3、往先再再；已知；已知系统内各物体的作用力，求系统的所受系统内各物体的作用力，求系统的所受的外力往往先的外力往往先再再.整体整体隔离隔离整体整体隔离隔离多对象时，灵活运用隔离法和多对象时，灵活运用隔离法和整体法分析物体的受力情况整体法分析物体的受力情况如图如图2-4-1所示，位于水平桌面上的所示，位于水平桌面上的物块物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，相连，从滑轮到从滑轮到P和到和到Q的两段绳都是水平的的两段绳都是水平的.已知已知Q与与P之间以及之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都与桌面之间的动摩擦因数都是是，两物块的质量都是，两物块的质量都是m,滑轮的质量、滑滑轮的

4、质量、滑轮轴上的摩擦都不计轮轴上的摩擦都不计.若用一水平向右的拉力若用一水平向右的拉力F拉拉P使它使它做匀速运动，则拉力做匀速运动，则拉力F的大小为的大小为()A.4mgB.3mgC.2mgD.mg图图2-4-1设绳子张力为设绳子张力为T,以物块以物块Q为研究对象，则物块为研究对象，则物块Q水平方水平方向上受到绳子拉力和物块向上受到绳子拉力和物块P对它对它的摩擦力，如图的摩擦力，如图(甲甲)所示所示.由平由平衡条件得：衡条件得：f-T=0以两个物块组成的系统为以两个物块组成的系统为对象如图对象如图(乙乙)，由平衡条件得，由平衡条件得 F-2T-f=0其中其中f=mg,f=2mg由由以上方程联立

5、得：以上方程联立得：F=4mg,故故选项选项A正确正确.无论是运用平衡条件还是在下无论是运用平衡条件还是在下一章中运用牛顿运动定律，它们都是指一章中运用牛顿运动定律，它们都是指外力所遵循的规律；因此运用隔离法和外力所遵循的规律；因此运用隔离法和整体法分析受力时，需要注意以下事项：整体法分析受力时，需要注意以下事项：(1)选取对象后分析受力时，只分析选取对象后分析受力时，只分析物体受到的外力，而不分析物体对其他物体受到的外力，而不分析物体对其他物体的作用力；物体的作用力；(2)分析系统受到的外力而不分析系分析系统受到的外力而不分析系统内物体之间的内力统内物体之间的内力.有 一 个 直 角有 一

6、个 直 角支架支架AOB,AO水平放置且水平放置且表面粗糙，表面粗糙，OB竖直向下，竖直向下，表面光滑表面光滑.AO上套有小环上套有小环P,BO上套有小环上套有小环Q，两环，两环质量均为质量均为m,两环间由一两环间由一根质量可以忽略、不可根质量可以忽略、不可伸长的细绳相连，并在伸长的细绳相连，并在某一位置平衡某一位置平衡图图2-4-2如图如图2-4-2所示所示.现将现将P环向左移一小环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较，较，AO杆对杆对P环的支持力环的支持力N和细绳上的和细绳上的拉

7、力拉力T的变化情况是的变化情况是()A.N不变，不变，T变大变大B.N不变，不变，T变小变小C.N变大，变大，T变大变大D.N变大，变大，T变小变小两环与绳整体分析可得两环与绳整体分析可得N等于两者的重力等于两者的重力之和，隔离之和，隔离Q，利用分解法得，利用分解法得T的竖直分力的竖直分力不变不变(等于等于Q的重力的重力)所以左移后所以左移后T变小变小如图如图2-4-3所示，重物的质量为所示，重物的质量为m，轻细绳，轻细绳AO和和BO的的A端、端、B端是固定端是固定的，平衡时的，平衡时AO是水平的，是水平的，BO与水平面与水平面的夹角为的夹角为,关于关于AO的拉力的拉力F1和和BO的拉的拉力力

8、F2的大小正确的是的大小正确的是()A.F1=mgcosB.F1=C.F2=mgcosD.F2=图图2-4-3mgsinmgsin处理平衡问题的常用方法处理平衡问题的常用方法解法一合成法解法一合成法由平行四边形定则，作出由平行四边形定则，作出F1、F2的合力的合力F12，如图，如图a所示，又考虑到所示，又考虑到F1 2=m g,解 直 角 三 角 形 得解 直 角 三 角 形 得，故选项，故选项D正确正确.1,tanmgF2sinmgF解法二分解法解法二分解法用效果分解法求解用效果分解法求解.F2共产生两个共产生两个效果，一个是水平方向沿效果，一个是水平方向沿AO拉绳拉绳AO，另一个是拉着竖直

9、方向的绳子另一个是拉着竖直方向的绳子.如图如图b所所示，将示，将F2分解在这两个方向上，结合力分解在这两个方向上，结合力的平衡等知识解得的平衡等知识解得；显然，也可以按显然，也可以按mg(或或F1)产生的效产生的效果分解果分解mg(或或F1)来求解此题来求解此题.12tanmgFF22sinsinFmgF解法三正交分解法解法三正交分解法将将O点受的力沿水平方向、竖直方点受的力沿水平方向、竖直方向正交分解，如图向正交分解，如图c所示所示.由力的平衡条由力的平衡条件得件得F2cos-F1=0,F2sin-mg=0,解得，解得，.1tanmgF2sinmgF三种方法灵活选用，一般情况三种方法灵活选用

10、，一般情况下物体受三个力而平衡时常用合成法或下物体受三个力而平衡时常用合成法或分解法，而物体受到的力较多而平衡时分解法，而物体受到的力较多而平衡时常用正交分解法常用正交分解法.进行正交分解时应让进行正交分解时应让更多的力方向与坐标轴重合，使需要分更多的力方向与坐标轴重合，使需要分解的力更少解的力更少.如图如图2-4-4所示，在固定的斜面上有一质量所示，在固定的斜面上有一质量m=3kg的物体，当用水平力的物体，当用水平力F=20N推动物体推动物体时，物体沿斜面匀速上升，已知斜面时，物体沿斜面匀速上升，已知斜面h=1m，边长边长d=2m，试求物体与斜面间动摩擦因，试求物体与斜面间动摩擦因数数图24

11、4物体沿斜面匀速上升，处于平衡状物体沿斜面匀速上升，处于平衡状态物体所受到的合外力应等于零物态物体所受到的合外力应等于零物体受到重力体受到重力G，外力，外力F，支持力，支持力N和滑动和滑动摩擦力摩擦力f.沿斜面建立直角坐标系，画出沿斜面建立直角坐标系，画出物体受力图如图所示物体受力图如图所示设斜面与水平面夹角为设斜面与水平面夹角为 ，根据滑动摩，根据滑动摩擦定律擦定律f=N222200cossin0sincos0sincos0.125xyFFFmgfNFmghhddhd根据共点力平衡条件，又联立求解，并将已知条件代入可得：如图如图2-4-5所示，所示，质量为质量为m的小球用细线悬的小球用细线悬

12、挂在挂在O点，并置于倾角为点，并置于倾角为的光滑斜面上，细线与竖的光滑斜面上，细线与竖直方向的夹角为直方向的夹角为,开始时开始时2-.试分析：在斜面缓试分析：在斜面缓慢右移，慢右移，逐渐减至逐渐减至0的的过程中，小球受到的细线过程中，小球受到的细线拉力和斜面的支持力如何拉力和斜面的支持力如何变化？它们的极值各是多变化？它们的极值各是多少？少？图图2-4-5 应用图解法分析应用图解法分析小球受力如图所示，合成小球受力如图所示，合成N与与T，其合，其合力与力与mg等大反向，在等大反向，在逐渐减小的过程中，逐渐减小的过程中，小球在三个共点力作用下始终处于平衡状小球在三个共点力作用下始终处于平衡状态，

13、重力态，重力mg总竖直向下，支持力总竖直向下，支持力N大小变大小变化而方向始终垂直斜面，而拉力化而方向始终垂直斜面，而拉力T的大小的大小和方向都在变化和方向都在变化.从三力构成的矢量图形，可以看出，从三力构成的矢量图形，可以看出，拉力拉力T先减小后增大，当先减小后增大，当T与与N垂直，即垂直，即+=90，T与斜面平行时，拉力最小，与斜面平行时，拉力最小，为为Tmin=mgsin，而支持力不断减小，当，而支持力不断减小，当=0时，时，N减为零，即减为零，即Nmin=0.题目中出现题目中出现“缓慢缓慢”字眼，属字眼，属于动态平衡问题，可认为各个时刻物体于动态平衡问题，可认为各个时刻物体都处于平衡状

14、态都处于平衡状态.动态平衡问题中力的动态平衡问题中力的大小、方向往往会发生改变，一般可用大小、方向往往会发生改变，一般可用图解法进行分析图解法进行分析.应用图解法时一般是应用图解法时一般是先画出大小、方向均确定的力（如重先画出大小、方向均确定的力（如重力），再根据题意画其他力，使其能符力），再根据题意画其他力，使其能符合矢量三角形或矢量多边形合矢量三角形或矢量多边形.如图如图2-4-6所示，光滑小球所示，光滑小球置于斜面与挡板置于斜面与挡板M之间，当挡板绕其下端之间，当挡板绕其下端O点缓慢逆时针旋转到挡板水平的过程中，点缓慢逆时针旋转到挡板水平的过程中，挡板对小球的压力挡板对小球的压力N1和斜

15、面对小球的支和斜面对小球的支持力持力N2变化情况是变化情况是(开始时挡板与斜面的开始时挡板与斜面的夹角较小夹角较小)()A.均变小均变小B.N1先变小再变大，先变小再变大，N2变小变小C.N1、N2均先变小再变大均先变小再变大D.N1、N2均先变小再变大最后变小均先变小再变大最后变小图图2-4-6 小球受小球受G、N1、N2三力作用处于动态平三力作用处于动态平衡，利用矢量三角形作图如右图衡，利用矢量三角形作图如右图N2始始终垂直于斜面，方向不变；随着挡板的转终垂直于斜面，方向不变；随着挡板的转动，动，N1的方向改变，如图相当于的方向改变，如图相当于N1的末的末端不动，初端在端不动，初端在N2上

16、向下移动，由图可上向下移动，由图可知知N2变小，变小，N1先变小再变大先变小再变大图图2-4-7 固定在水平面上的光滑固定在水平面上的光滑半球，半径为半球，半径为R,球心球心O的正上方固定一的正上方固定一小定滑轮，细线一端拴一小球，置于半小定滑轮，细线一端拴一小球，置于半球面上的球面上的A点，另一端绕过定滑轮点，另一端绕过定滑轮如图如图2-4-7所示所示.现缓缓地将球由现缓缓地将球由A点点拉到拉到B点，则在此过程中，半球对小球点，则在此过程中，半球对小球的支持力大小的支持力大小N、细线对小球的拉力、细线对小球的拉力T的变化情况是的变化情况是()A.N不变，不变，T不变不变B.N不变，不变，T变

17、大变大C.N不变，不变，T变小变小D.N变大，变大，T变小变小处于平衡状态的小球受力如图处于平衡状态的小球受力如图(甲甲)所示，表示它所受到的外力的三个有所示，表示它所受到的外力的三个有向线段围成封闭的三角形如图向线段围成封闭的三角形如图(乙乙)所示所示.从受力分析图可知，图从受力分析图可知，图(乙乙)中的力的矢中的力的矢量三角形与图量三角形与图(甲甲)中的几何三角形中的几何三角形AOC相似，相似，则它们对应边的长度成正比则它们对应边的长度成正比.设半球半径为设半球半径为R,AC间绳长为间绳长为L,有有由于小球从由于小球从A点缓慢移到点缓慢移到B点过程中，点过程中，G、R、h不变，不变，L减小

18、，故减小，故N大小不变、大小不变、T减小减小.选选项项C正确正确.利用相似形法有时可免去正交分利用相似形法有时可免去正交分解法中繁琐的运算，当题目中装置的尺寸给解法中繁琐的运算，当题目中装置的尺寸给出时，先考虑用相似形法出时，先考虑用相似形法.NTGRLhR如图如图2-4-7所示所示,竖竖直绝缘壁上的直绝缘壁上的Q处有一固定的处有一固定的质点质点A,在在Q的正上方的的正上方的P点用丝点用丝线悬挂一质点线悬挂一质点B,A、B两质点因两质点因为带电而相互排斥，致使悬线为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成与竖直方向成角，由于漏电角，由于漏电使使A、B两质点的带电量逐渐减两质点的带电量逐渐减小，在电

19、荷漏完之前悬线对悬小，在电荷漏完之前悬线对悬点点P的拉力大小将的拉力大小将()A.变小变小B.变大变大C.不变不变D.无法确定无法确定图图2-4-71.如图249所示，某个物体在四个共点力的作用下处于静止状态，若F4的方向沿逆时针转过90且保持其大小不变，其余三力的大小和方向保持不变，则此时物体所受合力的大小为()图2494444A 2BC.22D.2FFFFC2.一只封闭的瓶子，瓶内装有一群苍蝇，将这只瓶子放在台秤上，下列说法正确的是()A苍蝇停留在瓶底时台秤的读数大B苍蝇在瓶中匀速飞动时台秤的读数大C在选项A、B的两种情况下，台秤的读数一样大D无法确定C【解析】无论是苍蝇在瓶底停留，还是苍

20、蝇在封闭瓶内匀速飞行，该系统(包括瓶子、苍蝇及封闭瓶内的空气)都处于平衡状态以整体为对象(不必用隔离法)，它们所受到的合外力均为零，因此在两种情景中台秤支持力都与它们的重力大小相等3.如图2410所示，物块P沿斜面体Q匀速下滑，此过程中斜面体Q仍静止，则水平面对斜面体Q()A有水平向左的摩擦力B有水平向右的摩擦力C无摩擦力D支持力小于物体和斜面的总重力图2410C4.如图2411所示，一斜面体置于粗糙水平地面上，斜面顶端固定一定滑轮，质量分别是m1和m2的物块用细线相连跨过定滑轮置于斜面体上下列说法中正确的是()A若m1、m2均静止，则细线对m2的拉力等于斜面对m1的摩擦力B若m1沿斜面匀速下

21、滑，则地面对斜面体有向右的摩擦力C若m1沿斜面匀速上滑，则地面对斜面体有向左的摩擦力D不论m1沿斜面向上还是向下匀速滑动，地面对斜面体均无摩擦力图2411答案：D【解析】利用整体法，选择m1、m2和斜面体为对象，只要它们处于平衡状态：静止或匀速运动状态，地面对斜面体均无摩擦力5.两个相同的小球A和B，质量均为m，用长度相同的两根细线把A、B两球悬挂在水平天花板上的同一点O，并用长度相同的细线连接A、B两小球，然后用一水平方向的力F作用在小球A上，此时三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好处于竖直方向，两小球均处于静止状态，如图2412所示，如果不考虑小球的大小，则力F的大小为()图2412A

22、0B2C.3D.3mgmgmgC【解析】首先分析B球受力：其合力为零，而线OB对其拉力竖直向上，其重力竖直向下，故AB球间的细线只是呈直线状而对B球无拉力，即B球仅受二力而平衡；再对A球做受力分析，它受三个力作用，有F=mgtan60=mg.36.物体A在倾角为 的斜面上恰好做匀速直线运动，如图2413所示若在它的水平表面上再放另一物体B，它们仍在一起沿斜面运动下列说法中正确的是()A由于B对A有压力，使A加速运动BA对B的支持力与B对A的压力是一对平衡力C物体A对物体B的摩擦力为零D由于A、B仍匀速运动，A受到斜面的摩擦力不变C图2413【解析】在A上加放物块B后，以A、B组成的整个系统为对

23、象分析它们沿斜面上所受到的力，可得它们沿斜面方向受到的合外力为零，故它们会一起匀速下滑；既然B匀速运动，它受到的合外力也应该为零，只能是它受到的重力和竖直方向的支持力平衡，水平方向的静摩擦力为零 7.如图2414所示，质量不计的定滑轮通过轻杆挂在B点，另一轻绳系一重物C，绕过滑轮后另一端固定在墙上A点，现将B点向左或者向右移动一下，且始终保持AO段绳子水平，不计一切摩擦，则滑轮O受杆的作用力T的情况是()A若B左移，则T增大B若B右移，则T增大C无论B左移还是右移，T都保持不变D无论B左移还是右移，T都增大图2414C【解析】以滑轮为对象分析其受力情况，滑轮受到水平轻绳拉力、竖直轻绳拉力及杆的

24、弹力作用由于水平绳和竖直绳对滑轮拉力大小都等于重物重力G，所以两绳拉力的合力大小始终为G.而滑轮始终静止，根据平衡条件可知轻杆对滑轮的弹力应始终与绳拉力的合力大小相等、方向相反，故无论杆左移或右移，杆对滑轮的弹力不变8.如图2415中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过定滑轮的轻绳，它们连接如图所示并处于静止状态则()A有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态DM、N有可能均处于不伸不缩状态 图2415A【解析】绳子对N不可能施加向下的力，N不可能处于压缩状态，B错；若N不伸不缩，绳对a无力的作用，M必

25、对a施加支持力，M被压缩，C、D错若N处于拉伸状态，绳对a施加拉力，因a、c质量关系不确定，绳对a的拉力可能大于a的重力，可能小于a的重力，也可能等于a的重力，因此，M可能被拉伸，可能被压缩，也可能不伸不缩9.如图2416所示，一根粗细均匀的质量为m的链条，两端A、B分别悬挂在水平天花板上两点，过链条A、B两点的切线与水平方向的夹角为 .求：(1)链条作用于天花板上的拉力大小；(2)链条的中点C处张力大小 图2416 1()coscos0sinsin02sinABABABABABTTABTTTTmgmgTT以整个链条为对象，设天花板对、两点拉力大小分别为、，它们的方向沿、切线方向，其受力情况如

26、图甲 所示根据共点力的平衡条件得在水平方向上：在竖直方向上：得【解析】2()cos0,cos2sinCCBCTTTmgT以右半部分链条为对象，分析受力设左半部分链条对右半部分的最低点拉力为，其受力图如图乙 所示根据共点力的平衡条件得在水平方向上：得1、书籍是朋友、书籍是朋友,虽然没有热情虽然没有热情,但是非常忠实。但是非常忠实。2023年年7月月14日星期五日星期五2023-7-142023-7-142023-7-142、科学的灵感，决不是坐等可以等来的。如果说，科学上的发现有什么偶然的机遇的话，那么这种、科学的灵感，决不是坐等可以等来的。如果说，科学上的发现有什么偶然的机遇的话，那么这种偶然

27、的机遇偶然的机遇只能给那些学有素养的人，给那些善于独只能给那些学有素养的人，给那些善于独立思考的人，给那些具有锲而不舍的人。立思考的人，给那些具有锲而不舍的人。2023年年7月月2023-7-142023-7-142023-7-147/14/20233、书籍、书籍通过心灵观察世界的窗口通过心灵观察世界的窗口.住宅里没有书住宅里没有书,犹如房间里没有窗户。犹如房间里没有窗户。2023-7-142023-7-14July 14,20234、享受阅读快乐，提高生活质量。、享受阅读快乐，提高生活质量。2023-7-142023-7-142023-7-142023-7-14 谢谢观赏谢谢观赏 You made my day!You made my day!我们，还在我们，还在路路上上