2013高考物理复习课件：第2章第四课时 共点力作用下物体的平衡

1、第四课时 共点力作用下物体的平衡,1通过复习，知道什么是共点力，理解和掌握共点力作用下的平衡状态及其条件 2熟练应用共点力平衡的条件及其推论分析解决有关平衡问题,1共点力 定义：如果几个力同时作用在物体上的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，我们就把几个力叫做共点力 2共点力的平衡 (1)平衡状态：物体保持匀速直线运动或静止的状态 (2)共点力作用下物体的平衡条件 物体所受的合力为零，即F合0.,(3)共点力平衡的几条重要推论 物体在不共线的三个共点力作用下处于平衡状态时，表示这三个力的有向线段通过平移必构成封闭的三角形 物体在三个不平行的力的作用下处于平衡状态时，这三个力必为共点力 物体在

2、多个共点力作用下处于平衡状态时，其中任意一个力与其余力的合力等大反向,(1)共点力平衡的条件是F合0而不是速度为零 (2)在进行一些平衡问题的定性分析时，利用共点力平衡的相关推论，可以使问题简化,(对应学生用书第24页),1(2010年上海市静安区期末检测)如图所示，一只蜗牛沿着葡萄枝缓慢爬行，若葡萄枝的倾斜角为，则葡萄枝对重为G的蜗牛的作用力为( D ),AGsin BGcos C小于G DG 解析：蜗牛缓慢爬行，处于平衡状态，运动过程中只受重力和葡萄枝的作用力，故二力平衡，正确答案为D.,2世界上最伟大的水利工程中国三峡水库于2003年6月关闭泄洪闸门开始蓄水在安装三峡大坝的泄洪闸门时，假

3、设用两条等长的钢索缓慢吊起，在如图所示的四种方案中，哪一种方案钢索受的拉力最大( B ),解析：题图中绳子的拉力与重力是共点力，闸门缓慢吊起，看作平衡状态，由共点力平衡条件知，B方案中绳子拉力最大,3一质量为M的探空气球在匀速下降，如图所示，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为( A ),对平衡状态和平衡条件的理解及应用,1对平衡状态的理解 如果物体保持静止或者做匀速直线运动，则这个物体处于平衡状态由此可见，平衡状态分两种情况：一种是静态平衡，此时，物体运动的速度v0，物体的合外力F合0

4、；另一种是动态平衡，此时，物体运动的速度v0，但物体的合外力F合0. 2共点力平衡条件的理解 共点力平衡的条件是F合0，通常有如下三个方面： (1)若物体所受力都在同一直线上，则在一个方向上各力大小之和与另一方向上各力大小之和相等 (2)若物体受不在同一直线上三个力作用时，可用合成法，任意两个力的合力必与第三个力等大反向 (3)若物体在多个力作用下，可用正交分解的方法，满足Fx0，Fy0.,3共点力平衡问题的解题方法和步骤 (1)常见解题方法,正确地画出完整的受力分析图避免多力、漏力是解题的关键,【例1】 如图所示，质量为m的小球用细线悬挂在O点，并置于倾角为的光滑斜面上，细线与竖直方向的夹角

5、为，开始时.试分析： (1)在斜面缓慢右移，逐渐减至0的过程中，小球受到的细线拉力和斜面的支持力如何变化？ (2)它们的最小值分别是多少？,思路点拨：由于斜面缓慢右移，所以可认为小球始终处于平衡状态；分析小球的受力情况，结合力的平行四边形，利用图解法分析边长的变化平行四边形中最短边长代表力的最小值,解析：小球受力如图所示，N与T的合力与mg等大反向，在逐渐减小的过程中，小球在三个共点力作用下始终处于平衡状态，重力mg总竖直向下，支持力N大小变化，而方向始终垂直斜面，而拉力F的大小和方向都在变化；从三力构成的矢量图形，可以看出，拉力T先减小后增大，当T与N垂直，即90，T与斜面平行时，拉力最小，

6、为Tminmgsin ，而支持力不断减小，当0时，N减为零，即Nmin0. 答案：见解析,针对训练11：(2010年陕西宝鸡模拟)甲、乙两人用绳AO和BO通过装在P楼和Q楼楼顶的定滑轮，将质量为m的物块由O点沿OA直线缓慢地向上提升，如图所示则在物块由O点沿OA直线缓慢上升过程中，以下判断正确的是( ) AAO绳和BO绳中的弹力逐渐减小 BAO绳和BO绳中的弹力都逐渐增大 CAO绳中的弹力一直在增大，BO绳中的弹力先减小后增大 DAO绳中的弹力先减小后增大，BO绳中的弹力一直在增大,解析：如图对物块受力分析可知，在物块由O点沿OA直线缓慢上升过程中，物块始终处于平衡状态；从三力构成的矢量图形，

7、可以看出AO绳的弹力一直增大，BO绳弹力先减小后增大 答案：C.,平衡中临界与极值问题,1临界问题：当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述 2极值问题：平衡问题的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题,【例2】 跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A和物体B，物体A放在倾角为的斜面上，如图所示，已知物体A的质量为m，物体A与斜面的动摩擦因数为(90，现使BCA缓慢变小，直到轻杆BC接近竖直杆AC.则此过程中，轻杆BC所受的力( ) A大小不变 B逐渐增大 C先减小后增大

8、 D先增大后减小,答案：A,(2010年广东理综，13)如图为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B点等高，O为结点，轻绳AO、BO长度相等，拉力分别为FA、FB，灯笼受到的重力为G.下列表述正确的是( B ),AFA一定小于G BFA与FB大小相等 CFA与FB是一对平衡力 DFA与FB大小之和等于G 解析：FA、FB、G三力共点平衡FA与FB的矢量和与G大小相等，方向相反，故C、D项错由等高、等长可知，FA与FB大小相等，故B对FA与G的大小关系取决于三力之间的夹角，故A错,此题考查了共点力的平衡问题，完整的受力分析及对平衡力概念的理解是解题的前提,【测控导航】,1如图所示是骨折病人的牵引装置示

9、意图，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑轮后挂着一重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一竖直平面内，为了使脚所受的拉力增大，可采取的方法是( B ) A只增加绳的长度 B只增加重物的质量 C只将病人的脚向右移动 D只将两定滑轮的间距增大 解析：设绳子的拉力为T，TG，则脚的拉力F2Tcos 2Gcos .因此选项B正确,2(2010年福建福州模拟)如图所示，放在斜面上的物体受到垂直于斜面向上的力F作用而物体始终保持静止当力F逐渐减小时，则物体受到斜面的摩擦力( A ),A保持不变 B逐渐减小 C逐渐增大 D以上三种均有可能 解析：沿斜面方向，fmgsin ，与外力F无关，故选项A正

10、确,3(2011年江苏省苏北四市二次调研测试)如图所示，清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中，工人及其装备的总重量为G，悬绳与竖直墙壁的夹角为，悬绳对工人的拉力大小为F1，墙壁对工人的弹力大小为F2，则( B ),4(2010年福建长乐模拟)如图所示，轻绳的A端绕过固定在天花板上的小滑轮，握在站在地面上的人手中，B端系一重为G的小球，小球靠在固定的光滑半球的侧面上，人将小球缓慢沿球面从图示位置拉至顶点C的过程中，下列判断正确的是( B ) 人的拉力逐渐增大；球面对小球的支持力逐渐变小； 人的拉力逐渐减小；球面对小球的支持力大小不变 A B C D,5(2010年福建宁德模拟)在粗糙水平

11、地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中( C ) AF1保持不变，F3缓慢增大 BF1缓慢增大，F3保持不变 CF2缓慢增大，F3缓慢增大 DF2缓慢增大，F3保持不变,解析：根据力F作用在B球上产生的效果，将其分解为两个分力F1和F2，如图(甲)所示；墙对B的作用力F1与F1等大，由于合力、分力的方向均不变化，所以当F缓慢增大时，分力F1、F2均逐渐增大，从而F1

12、缓慢增大；同理F2也缓慢增大,设地面对A的支持力为N，摩擦力为f，则F3为N和f的合力，对A、B整体受力分析如图(乙)所示，由图可知fF1，NFGAGB，可见，当F缓慢增大时，f和N均逐渐增大，从而F3缓慢增大,6(2010年四川省攀枝花市联考)如图所示，在粗糙的斜面上，物块用劲度系数为100 N/m的轻质弹簧平行于斜面拉住，此物块放在ab间任何位置均能静止，在其他位置不能静止测得ab16 cm，Oa8 cm.则物块静止在斜面上时受到的摩擦力大小不可能为( D ) A2 N B4 N C8 N D16 N,7在如图所示装置中，m1由轻质滑轮悬挂在绳间，两物体质量分别为m1、m2，悬点a、b间的

13、距离远大于滑轮的直径，不计一切摩擦，整个装置处于静止状态则( D ) A一定不等于 Bm1一定大于m2 Cm1可能等于2m2 Dm1可能等于m2,解析：由于是同一根绳子，因此动滑轮两侧绳子的拉力大小相等，其合力F与重力m1g平衡，如图所示，由对称性可知，平行四边形为菱形，故，A错误；对于m2，由平衡条件知F2m2g，由合力与分力的关系：任一合力的取值大于另外两个分力的差而小于这两个分力的和，故0m12m2，B、C均错误，D正确,8(2010年浙江省联考)两物体M、m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，如图放置，OA、OB与水平面的夹角分别为30、60，M2 kg，g取10 m/s2，M、m均处于静止状态求