2020届高三物理一轮教案共点力作用下物体的平衡
知识点复习 一、物体的平稳
物体的平稳有两种情形:一是质点静止或做匀速直线运动,物体的加速度为零;二是物体不转动或匀速转动〔现在的物体不能看作质点〕。
点评:关于共点力作用下物体的平稳,不要认为只有静止才是平稳状态,匀速直线运动也是物体的平稳状态.因此,静止的物体一定平稳,但平稳的物体不一定静止.还需注意,不要把速度为零和静止状态相混淆,静止状态是物体在一段时刻内保持速度为零不变,其加速度为零,而物体速度为零可能是物体静止,也可能是物体做变速运动中的一个状态,加速度不为零。由此可见,静止的物体速度一定为零,但速度为零的物体不一定静止.因此,静止的物体一定处于平稳状态,但速度为零的物体不一定处于静止状态。
总之,共点力作用下的物体只要物体的加速度为零,它一定处于平稳状态,只要物体的加速度不为零,它一定处于非平稳状态。 二、共点力作用下物体的平稳 1.共点力
几个力作用于物体的同一点,或它们的作用线交于同一点〔该点不一定在物体上〕,这几个力叫共点力。
2.共点力的平稳条件
在共点力作用下物体的平稳条件是合力为零,即F合=0或Fx合=0,Fy合=0 3.判定定理
物体在三个互不平行的力的作用下处于平稳,那么这三个力必为共点力。〔表示这三个力的矢量首尾相接,恰能组成一个封闭三角形〕
4.解题方法
当物体在两个共点力作用下平稳时,这两个力一定等值反向;当物体在三个共点力作用下平稳时,往往采纳平行四边形定那么或三角形定那么;当物体在四个或四个以上共点力作用下平稳时,往往采纳正交分解法。
【例1】〔1〕以下哪组力作用在物体上,有可能使物体处于平稳状态 A.3N,4N,8N B.3N,5N,1N C.4N,7N,8N D.7N,9N,6N
〔2〕用手施水平力将物体压在竖直墙壁上,在物体始终保持静止的情形下 A.压力加大,物体受的静摩擦力也加大
B.压力减小,物体受的静摩擦力也减小 C.物体所受静摩擦力为定值,与压力大小无关
D.不论物体的压力改变与否,它受到的静摩擦力总等于重力
〔3〕如以下图所示,木块在水平桌面上,受水平力F1 =10N,F2 =3N而静止,当撤去F1
后,木块仍静止,那么现在木块受的合力为
A.0 B.水平向右,3N C.水平向左,7N D.水平向右,7N
解析:〔1〕CD 在共点力作用下物体的平稳条件是合力为零,即F合=0。只有CD两个选项中的三个力合力为零。
〔2〕CD的平稳条件有
物体始终保持静止,即是指物体一直处于平稳状态,那么据共点力作用下物体
??Fx合?0 F合?0?F?0??y合对物体受力分析,如以下图
可得F = FN ,Ff = G
〔3〕A 撤去F1后,木块仍静止,那么现在木块仍处于平稳状态,故木块受的合力为0. 【例2】氢气球重10 N,空气对它的浮力为16 N,用绳拴住,由于受水平风力作用,绳子与竖直方向成30°角,那么绳子的拉力大小是__________,水平风力的大小是________.
解析:气球受到四个力的作用:重力G、浮力F1、水平风力F2和绳的拉力F3,如下图由平稳条件可得
F1=G+F3cos30° F2=F3sin30°
解得 F3=
F1?G?43N F1=23N
cos30?
答案:43N 23N 三、综合应用举例
1.静平稳咨询题的分析方法
【例3】(2003年理综)如图甲所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上,线的两端分不系有质量为m1和m2的小球,当它们处于平稳状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=60°。
m2两小球的质量比m为
1A.3 B.3 C.2 D.2
3232
点评:此题设计巧妙,考查分析综合能力和运用数学处理物理咨询题的能力,要求考生关于给出的具体事例,选择小球m1为对象,分析它处于平稳状态,再用几何图形处理咨询题,从而得出结论。
解析:小球受重力m1g、绳拉力F2=m2g和支持力F1的作用而平稳。如图乙所示,由平稳条件得,F1= F2,2F2cos30??m1g,得
m23。应选项A正确。 ?m132.动态平稳类咨询题的分析方法
【例4】 重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。假设挡板逆时针缓慢转到水平位置,在该过程中,斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化?
解:由于挡板是缓慢转动的,能够认为每个时刻小球都处于静止状态,因此所受合力为零。应用三角形定那么,G、F1、F2三个矢量应组成封闭三角形,其中G的大小、方向始终保持不变;F1的方向不变;F2的起点在G的终点处,而终点必须在F1所在的直线上,由作图可知,挡板逆时针转动90°过程,F2矢量也逆时针转动90°,因此F1逐步变小,F2先变小后变大。F2⊥F1,即挡板与斜面垂直时,F2最小〕
〔当
F1 F2 F2
F1
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