粤教版高中物理必修第一册第三章素养培优课(三)共点力的平衡中的三类典型问题课件

素养培优课(三)共点力的平衡中的三类典型问题第三章相互作用1．掌握力的合成与分解的方法，进一步理解共点力作用下物体的平衡条件．2．掌握利用平行四边形定则求解共点力平衡的问题，提高思维能力．3．掌握动态平衡问题及整体法、隔离法、临界极值类问题的处理．培优目标考点1整体法与隔离法分析连接体问题1．连接体：发生相互作用的物体系称为连接体．处理连接体的静态平衡问题常用整体法和隔离法．2．隔离法：为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力情况和运动情况，一般要把这个物体隔离出来进行受力分析，然后利用平衡条件求解．3．整体法：当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可把整个系统看成一个整体，画出系统整体的受力分析图，然后利用平衡条件求解．

思路点拨：①力F拉着球带动木块一起向右匀速运动，m、M均处于平衡状态．②注意木块与杆间的正压力不等于Mg，也不等于(M＋m)g．

规律方法

应用整体法与隔离法解连接体平衡问题应注意以下两点(1)整体法分析时不考虑系统内物体间的相互作用力．(2)隔离法分析时应考虑隔离受力个数较少的物体．√

考点2动态平衡问题1．动态平衡：是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题．2．基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”．3．基本方法：图解法、解析法和相似三角形法．4．处理动态平衡问题的一般步骤(1)解析法①列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式．②根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况．(2)图解法①适用情况：一般物体只受三个力作用，且其中一个力大小、方向均不变，另一个力的方向不变，第三个力的大小、方向均变化．②一般步骤：a．首先对物体进行受力分析，根据力的平行四边形定则将三个力的大小、方向放在同一个三角形中．b．明确大小、方向不变的力，方向不变的力及方向变化的力的方向如何变化，画示意图．③注意：由图解可知，当大小、方向都可变的分力(设为F1)与方向不变、大小可变的分力垂直时，F1有最小值．(3)相似三角形法①适用情况：在物体所受的三个力中，一个力是恒力，大小、方向均不变；另外两个力是变力，大小、方向均改变，且方向不总是相互垂直．②解题技巧：找到力变化过程中的几何关系，利用力的矢量三角形与几何三角形相似，相似三角形对应边成比例，通过分析几何三角形边长的变化得到表示力的边长的变化，从而得到力的变化．√【典例2】如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为FN1，木板对小球的支持力大小为FN2．以木板与墙连接点为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中(

)A．FN1始终减小，FN2始终增大B．FN1始终减小，FN2始终减小C．FN1先增大后减小，FN2始终减小D．FN1先增大后减小，FN2先减小后增大

甲解法二图解法如图乙所示，小球受重力G、墙面对球的压力FN1、木板对小球的支持力FN2而处于平衡状态．由平衡条件知FN1、FN2的合力与G等大反向，θ增大时，画出多个平行四边形，由图乙可知在θ增大的过程中，FN1始终减小，FN2始终减小，故B正确．]乙[跟进训练]2．如图所示，光滑半球面上的小球(可视为质点)被一绕过光滑小定滑轮的轻绳在力F的作用下由底端缓慢拉到顶端的过程中，试分析F及半球面对小球的支持力FN的变化情况．

[答案]

见解析考点3平衡状态下的临界与极值问题1．临界问题：当某物理量发生变化时，会引起其他物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”．处理这类问题的最有效方法是假设推理法，也就是先假设，再根据平衡条件及有关知识列平衡方程，最后求解．2．极值问题：也就是指平衡问题中，力在变化过程中的最大值和最小值问题．3．解决这类问题常用的两种方法

(1)解析法：根据物体的平衡条件列方程，在解方程时，采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值．(2)图解法：根据物体的平衡条件作出物体的受力分析图，画出平行四边形或矢量三角形进行动态分析，确定最大值或最小值．【典例3】如图所示，物体甲的质量为m1，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲、乙均处于静止状态．已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．求：(1)轻绳OA、OB受到的拉力分别是多大？(2)物体乙受到的摩擦力是多大？方向如何？(3)若物体乙的质量m2＝4kg，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，欲使物体乙在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少？

思路点拨：①根据受