高一物理 平衡条件的应用教学案1 新人教版

1、2013-2014学年高一物理 平衡条件的应用教学案1 新人教版突破思路本节教学中应注意的问题：（1）物体处于平衡状态，或者静止或者是匀速直线运动，反过来物体处于静止或匀速直线运动，物体就是处于平衡状态，平衡状态满足的条件是合外力为零即无论哪个方向上的合力都是零（2）有关研究对象的选取：若问题中只有一个物体，一个过程，研究对象没有选择余地，也就是研究这个物体和这个过程若问题中是一个连接体，又有多个过程，首先研究谁，再研究谁；是研究一个物体为好还是研究多个物体为好，这在审题中需要认真思考总的原则：首先被研究的应该是受力最简、已知量足够多的，这样通过研究后又可将研究结果作为一个已知条件，为下一次研

2、究创造条件（3）正交分解求解平衡体，建立坐标轴的原则让尽可能多的力在坐标轴上；被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力因一个待求力分解变成两个待求力，给求解带来很多不便（4）平衡分为静态平衡和动态平衡静态平衡是指物体处于静止状态，动态平衡指物体匀速运动，也可指在某方向上处于平衡状态规律总结规律：共点力平衡条件知识：共点力作用下平衡的应用方法：用平衡条件解题的常用方法：（1）力的三角形法物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形，反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零（2）力的合成法物体受三个力作用而平衡时，其中任意两

3、个力的合成必跟第三个力等大反向，可利用平行四边形定则来求解（3）正交分解法建立合适的坐标轴，使更多的力在坐标轴上，将不在坐标轴上的力分解，根据物体处于平衡，列出x、y轴上的平衡方程来求解合作讨论将两脚左右分开，使两足间的距离约为30cm左右你能从双脚站立不变姿势地改为单足站立吗?试一试，并说明可能或不可能的原因仔细体验一下，你是如何从双足站立而变为单足站立的?我的思路：若保持双脚站立的姿势不变改为单足站立，是不可能的因为两脚左右分开，使两足间的距离约为30cm左右，人体的重心和人体在同一个竖直面上，重心的作用线大致落在两足中间假设单足站立能够平衡，重心的作用线就转移到一只脚上，在保持姿势不变的

4、情况下，是无法做到的从双足站立而变为单足站立的，身体应逐渐倾斜，将重心转移到一只脚上思维过程平衡问题的整体法和隔离法（1）“整体法”：把整个系统作为一个研究对象来分析（即当作一个质点来考虑）（2）“隔离法”：把系统中各个部分（或某一部分）隔离作为一个单独的研究对象来分析用平衡条件解题的常用方法：（1）力的三角形法物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形，反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零（2）力的合成法物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合成必跟第三个力等大反向，可利用平行四边形定则来求解（3）正交分解法

5、建立合适的坐标轴，使更多的力在坐标轴上，将不在坐标轴上的力分解，根据物体处于平衡，列出x、y轴上的平衡方程来求解【例1】如图521甲所示，质量为m的物体，用水平细绳AB拉住，静止在倾角为的固定斜面上，求斜面对物体支持力的大小图521思路：本题主要考查，物体受力分析与平衡条件物体在斜面上受力如图521乙，以作用点为原点建立直角坐标系，据平衡条件F0，即Fx0，Fy0找准边角关系，列方程求解答案：以物体m为研究对象建立如图乙所示坐标系，由平衡条件得：Tcosmgsin0NTsinmgcos0联立式解得Nmgcos【例2】如图522中（1）所示，挡板AB和竖直墙之间夹有小球，球的质量为m，问当挡板与

6、竖直墙壁之间夹角缓慢增加时，AB板及墙对球压力如何变化?图522思路：本题考查当角连续变化时，小球平衡问题此题可以用正交分解法选定某特定状态，然后，通过角的变化情况，分析压力变化答案：由图（2）知，G，N2（挡板对球作用力），N1墙壁对球作用力，构成一个封闭三角形，且，封闭三角形在变化，当增加到时，由三角形边角关系知N1减小，N2减小新题解答【例1】如图523中所示，用一个三角支架悬挂重物，已知AB杆所受的最大压力为2000N，AC绳所受最大拉力为1000N，30，为不使支架断裂，求悬挂物的重力应满足的条件图523解析：由图523中（2）可知：F1FtanFtan30，F2FsinFsin30

7、，所以F1F2sin30tan30因为AB、AC能承受的最大作用力之比为F1mF2m200010002当悬挂物重力增加时，对AC绳的拉力将先达到最大值，所以为不使三角架断裂，计算中应以AC绳中拉力达最大值为依据，即取F2F2m1000N，于是得悬挂物的重力应满足的条件为GmF2sin30500N点评：在该类问题中，一定要清楚当物体的重力逐渐增大时，哪一个首先断裂然后依据最先断裂的物体来求物体的最大重力【例2】如图524所示，细绳CO与竖直方向成30角，A、B两物体用跨过滑轮的细绳相连，已知物体B所受到的重力为100N，地面对物体B的支持力为80N，试求：图524（1）物体A所受到的重力；（2）

8、物体B与地面间的摩擦力；（3）细绳CO受到的拉力解析：如图525所示，选取直角坐标系据平衡条件得图525fT1sin0，NT1cosmBg0对于定滑轮的轴心O点有T1sin一T2sin300，T2cos30T1cosmAg0因为T1mAg，得60，解方程组得（1）T140N，物体A所受到的重力为40N；（2）物体B与地面间的摩擦力fT1sin40sin6034.6N；（3）细绳CO受到的拉力T2T1sinsin3040sin60sin3069.3N点评：注意绳子上的拉力每处都相同，然后对物体进行受力分析，根据正交分解可求待求的量变式练习一、选择题1粗糙的水平面上叠放着物体A和B，A和B间的接触

9、面也是粗糙的，A和B间最大静摩擦力为3N，A与地面间的最大静摩擦力为4N，同时有F1N的两个力分别作用于物体A和B上，则B对A的摩擦力大小为（）A1NB3N C6ND2N图526解析：由于外力小于A和B间最大静摩擦力以及A与地面间的最大静摩擦力，所以B对A的摩擦力是静摩擦力，应该与外力等大反向答案：A2如图527所示，3根质量和形状都相同的光滑圆柱体，它们的重心位置不同，搁在两墙上，重心的位置分别是1、2、3标出的位置，设、分别为圆柱体对墙的压力，则（）ABCD解析：如果以圆柱体为研究对象，所受弹力的方向不变，都是垂直于接触面过球心的，根据对称性，这两个接触面的弹力应该一样大小由于重心位置不同

10、，所以重力的作用点不同，但物体都是在重力和两个弹力的作用处于平衡，所以可得出不管重心位置在哪，弹力的大小都应该一样答案：C3质量为2kg的物体，受到一个平行于斜面向上、大小为7N的拉力F而静止在倾角为37的斜面上，若斜面与物体间的动摩擦因数为0.4，则物体受到的摩擦力是（）A5NB64NC8ND12N解析：由于物体是静止的，所以静摩擦力的大小应该等于mgsin37F200.675N还可知静摩擦力的方向应沿斜面向上答案：A4如图528所示，物体受到与水平方向成30角的拉力F作用向左做匀速直线运动，则物体受到的拉力F与地面对物体的摩擦力的合力是（）A向上偏左B向上偏右C竖直向上D竖直向下图528解

11、析：由于物体作向左的匀速运动，所以如果将力F分解到水平和竖直方向上，水平方向的分力F1与摩擦力等大反向，只剩下竖直向上的分力F2，所以拉力F与摩擦力的合力是竖直向上的本题也可将物体所受的弹力与重力等效为一个竖直向下的力，这样物体就受到三个力的作用，拉力F与摩擦力的合力应该与第三个力等大反向答案：C5如图529所示，位于斜面上的物块在沿斜面向上的力的作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力（）A方向可能沿斜面向上B方向可能沿斜面向下C大小可能等于零D大小可能等于F图529解析：由于不知道力F的大小，所以摩擦力的方向A、B都有可能，如果Fmgsin，摩擦力就为零；如果Fmgsin，摩擦力的

12、方向应沿斜面向下；Fmgsin，摩擦力的方向应沿斜面向上；如果mgsin2F，此时的摩擦力沿斜面向上等于力F的大小答案：ABCD6如图530所示，人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船，若水的阻力恒定不变，则船在匀速靠岸的过程中，下列说法正确的是（）图530A绳的拉力保持不变B绳的拉力不断变大C船受到的浮力保持不变D船受到的浮力不断减小解析：由于船是匀速运动，对船进行受力分析，设绳子的拉力为了，绳子与水平方向的夹角为，F为船受的浮力，由于船是匀速运动，所以Tcosf，TsinFG，由于在变大，阻力f不变，所以绳子的拉力不断变大，浮力不断减小答案：BD二、非选择题7如图531所示，质量为m的光滑球放在

13、水平面AB上，并与AC接触，则球对AB面的压力大小为_，对AC面的压力大小为_图531解析：由于光滑的球处于平衡状态，所以只受重力和AB面对其的弹力，而AC面没有弹力，如果有弹力，球将不会是静止的所以AB面对其弹力大小为mg，即球对AB面的压力为mg答案：mg08物体静止于倾角为的斜面上，当斜面倾角变小时，物体受到的支持力变_（填“大”或“小”），静摩擦力变_（填“大”或“小”）解析：支持力的大小为Nmgcos，静摩擦力的大小为fmgsin，所以当变小时，支持力变大，静摩擦力变小答案：大小9三个力共同作用于同一物体，使物体做匀速直线运动，已知F19N，F210N，则F3的大小范围是_，F3和F1的合力为_N，方向为_解析：F3的大小范围应该是F1与F2的合力范围，其中任何一个力与剩余的两个力的合力等大反向答案：1N19N10与F2方向相反10如图532所示