教科版物理一第四章物体的平衡5巧用整体法和隔离法解决共点力平衡问题(讲义)

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教科版物理 必修一 第四章 物体的平衡1 共点力作用下物体的平衡条件(讲义)

教科版物理 必修一 第四章 物体的平衡1 共点力作用下物体的平衡条件(讲义)

教科版物理必修一第四章物体的平衡 1 共点力作用下物体的平衡条件(讲义)方向相反,作用在同一条直线上。

(2)三力平衡:如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。

(3)多力平衡:如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。

【规律总结】(1)共点的三力平衡时,表示三力的矢量可以形成封闭的矢量三角形。

(2)物体受n 个力处于平衡状态时,其中(n -1)个力的合力一定与剩下的那个力等大反向共线。

(3)物体在三个力作用下处于平衡状态,若两个力的作用线相交于一点,则第三力的作用线必过此交点。

例题1 用质量为M 的吸铁石,将一张质量为m 的白纸压在竖直固定的磁性黑板上。

某同学沿着黑板面,用水平向右的恒力F 轻拉白纸,白纸未移动,则此时黑板对白纸的摩擦力的大小为( )A. FB. mgC. 22F mg +() D. 22F Mg mg ++() 思路分析:对吸铁石和白纸整体,在垂直于黑板的平面内受磁引力、黑板表面的支持力,在平行于黑板平面内受竖直向下的重力(M +m )g 、水平拉力F和黑板表面的摩擦力f作用,由于纸未被拉动,所以摩擦力为静摩擦力,根据共点力平衡条件可知,摩擦力f与(M+m)g和F的合力等值反向,因此有f22()故选项DF Mg mg++正确。

答案:D例题2如图所示,木块受到F1=6N,F2=2N 和摩擦力三个水平方向的力作用,静止在水平面,木块受到的合力()上,若撤去F1A. 等于零B. 大小为8N,水平向右C. 大小为6N,水平向右D. 大小为4N,水平向左思路分析:以物体为研究对象,受力分析可知,在水平方向上有f=F+F1,解得此时的静摩擦力2f,当撤去F1后,物体在水平方向上受到两个=4N力作用:F2和摩擦力,很明显,此时的摩擦力没有达到最大静摩擦力,与F2平衡,故物体所受合力为零。

教科版高一物理必修1第四章 1. 共点力作用下物体的平衡 课件

教科版高一物理必修1第四章 1. 共点力作用下物体的平衡 课件
2.记录数据:第4位同学在同心圆纸上记录 ①力的作用点(以圆心为结点的位置) ②力的方向(3条细绳的方向) ③力的大小(3条弹簧测力计的读数)。
三、数据处理 根据平行四边形定则,
用刻度尺在同心圆纸上作出 其中两个力的合力。
实验结论:
共点力作用下物体的平衡条件是: 物体受三个力作用而平衡时,
任意两个力的合力与第三个力 等大反向 。
共点力作用下物体的平衡条件是
物体所受的 合外力为 零 。
推论: 物体受到n个共点力作用而平衡时, 其中任意(n-1)个力的合力必与 第n个力 等大反向。
课后作业
1、P69.2 2.完成《课时作业》第五节
共点力的平衡条件 1.物体受两个力作用而平衡时,这两个力等大反向。 2.物体受三个力作用而平衡时,任意两个力的合力与
F浮
答案:
F风
风风
F浮= 15N
F拉= 20N
F拉
拓展3
用绳子拉着的气球被水平吹来的风吹为 如图所示的情形,若测得绳子与水平面的 夹角为37°,水平风力为20N,气球的重力 为0.5N,求气球受到的空气浮力和绳子的 拉力? (sin37°=0.6,cos37°=0.8)
F浮
风风 F风
G
F拉
拓展总结:
情形
他是否处于 平衡状态? 他受力的 个数? 各力 是否共线? F合=0 吗?
杂技表演的 下面这个人
平衡 3
共线
F合=0
新课导入
情形
水杯是否处于 平衡状态? 水杯受力的 个数? 各力 是否共线? F合=0 吗?
两条细绳 拉住水杯
平衡
3
不共线

新课导入
猜一猜: 如果物体受到的各个共点力不共线

教科版高一物理必修第四章第节共点力作用下物体的平衡课件优秀课件资料

教科版高一物理必修第四章第节共点力作用下物体的平衡课件优秀课件资料
者正交分解法 。
欢迎批评指导! 谢谢!
12、人生并非游戏,因此,我们并没有权利只凭自己的意愿放弃它。 22、虚心使人进步,骄傲使人落后,我们应当永远记住这个真理。 6. 就这样遭遇青春,就这样拥有青春,或许有一天,也就这样一个人走过青春,青春是纯美而短暂的,没有人可以拖着青春的尾巴过一辈子 。只是现在遭遇青春时我们有些激动罢了。期待着想象中的花季盛开,经历青春的时候,我们哭着、笑着、灿烂着、张扬着、美丽着,也哀愁 着、体验着、感动着、慢慢长大着。
2.利用身边的一些物理模型(如课桌、长木板、垫 块、细线、小球、滑块等),设计一物理情景,情 景中包含某一物体受三个力的作用而处于静止或匀 速直线运动状态,设计已知和未知,并提出解决办 法(课上需要受力分析并处理力,但不需要列方程 进行计算),从而得出知识与方法。
老师的设计: 如图所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m的小 球,小球被竖直的木板挡住,不计摩擦,则挡板对 球的压力和斜面对球的支持力分别为多大。
8、新路开始常是狭窄的,但它却是自己延伸拓宽的序曲。 9. 因为我不能,所以一定要;因为一定要,所以一定能。 6.我们总觉得不能改变现状,因此产生自我怀疑。其实,我们的能力远比我们想象中的强大,我们完全有能力可以为自己的所有选择和生活承 担起责任。
9、世上无难事,只要肯登攀。 1. 用行动开启美好,用智慧点亮人生,用信心激励自我,用勇气点燃激情,用执着守候成功,用努力打造精彩,用奋斗创造辉煌,用拼搏开 拓未来。
共点力作用下 物体的平衡
1.利用身边的一些物理模型(如课桌、长木板、垫 块、细线、小球、滑块等),设计一物理情景,情 景中包含某一物体受两个力的作用而处于静止或匀 速直线运动状态,设计已知和未知,并提出解决办 法(课上需受力分析,但不需要列方程进行计算), 从而得出知识与方法。

教科版高一物理必修1第四章2. 共点力平衡条件的应用 课件

教科版高一物理必修1第四章2. 共点力平衡条件的应用 课件
知识回顾
• 1、什么是平衡状态? • 2、平衡状态的条件是什么?
新授知识
• 1、什么内力?什么叫外力? • 2、什么叫整体法?什么叫隔离法? • 3、什么情况下用整体法? • 什么情况下用隔离法? • (整体法求外力;隔离法求内力。)
• 【例1】如图所示,在两块相同的竖直木板 间,有质量均为m的四块相同的砖,用两个 大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动, 则左边木板对第一块砖,第二块砖对第三 块砖的摩擦力分别为:
动,斜面体的倾角,始终保持静止,求地面 对斜面体的摩擦力和支持力(取g=10m/s2)
N (M m)g F sin 108N N
f F cos 16N
F
问题8:
α
f
f 0
选谁作为研究对象最方便?
(M+m)g
• 【例6】一个直角支架AOB,AO水平放置, 表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑,AO上套 有小环P,OB上套有小环Q,两环质均为m, 两环间由一根质量可忽略不计、不可伸长的 细绳相连,并在某一位置平衡(如图所示) 现将P环向左移动一小段距离,两环再次达到 平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平 衡状态比较,AO杆对P环的支持力N和细绳上 的拉力T的变化情况是:( )
• A.4mg 、2mg
• B.2mg 、0
• C.2mg 、mg
• D.4mg 、mg
问题1:
• 第一问选谁作为研究对象?
• 对整体
ff
2 f 4mg f 2mg
4mg
问题2:
• 第二问选谁作为研究对象? • 对12:
• 把1、2看作一个整体
f =2mg
2mg f 2mg
f32=0
问题3: • 第二问还可以选谁作为研究对象?

教科版物理 必修一 第四章 物体的平衡4 巧用图解法解决动态平衡问题(讲义)

教科版物理 必修一 第四章 物体的平衡4 巧用图解法解决动态平衡问题(讲义)

重点:纯熟掌握利用图解法解决共点力的动态平衡问题。

难点:掌握图解法适用的条件及三角形定那么的应用。

1. 物体的动态平衡问题“动态平衡〞是指平衡问题中的一局部力是变力,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。

【要点诠释】动态平衡的特征是缓慢挪动。

2. 解动态平衡问题思维导图3. 图解法的适用条件假如物体在三个力作用下处于平衡状态,其中只有一个力的大小和方向不发生变化,而另外两个力中,一个大小、方向均变化;一个只有大小变化,方向不发生变化的情况。

例题1如下图,物体在沿粗糙斜面向上的拉力F作用下处于静止状态。

当F逐渐增大到物体即将相对于斜面向上运动的过程中,斜面对物体的作用力可能〔〕A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 先增大后减小D. 先减小后增大思路分析:因为初始状态拉力F的大小未知,所以斜面对物体的摩擦力大小和方向未知,故在F逐渐增大的过程中,斜面对物体的作用力的变化存在多种可能。

斜面对物体的作用力是斜面对物体的支持力与摩擦力的合力。

因为物体始终保持静止状态,所以斜面对物体的作用力和物体重力G与拉力F的合力是平衡力。

因此,判断斜面对物体的作用力的变化就转化为分析物体的重力G和拉力F的合力的变化。

物体的重力G和拉力F的合力的变化如下图,由图可知,F合可能先减小后增大,也可能逐渐增大。

答案:AD例题2如下图,两根等长的绳子AB和BC吊一重物静止,两根绳子与程度方向夹角均为60°。

现保持绳子AB与程度方向的夹角不变,将绳子BC逐渐缓慢地变化到沿程度方向,在这一过程中,绳子BC的拉力变化情况是〔〕A. 增大B. 先减小,后增大C. 减小D. 先增大,后减小思路分析:题中绳子BC缓慢变化,故属于动态平衡问题。

题中重力为恒力,AB绳上的拉力方向不变,BC绳上的拉力大小、方向均发生变化,满足图解法的适用条件。

对B点受力分析作出力的平行四边形,如图甲所示。

由图可看出,F BC先减小后增大。

共点力作用下物体的平衡 说课

共点力作用下物体的平衡   说课
二、自主学习 探究新知
教师或学生提出,发现问题
探索发现
讨论交流
得出结论或解决问题
四 说教学过程
2
三 操作演练 形成技能
演示实验
内容一
内容二
提出新问题
采用学生自主探索实验,适时引入。
四、说教学过程
五 归纳小节 拓展思维
很据本书内容,结合板书对本节内容再次疏理, 便于在心中建立一个框架,对所学内容加深理解 记忆 让学生把课堂的知识真正的运用到实践的 当中,做到学以致用,我设计了以下内容: 学生自己通过各种途径,查找资料,思考, 牛顿第一定律与本节课的关系。
2
掌握共点力的 平衡条件
4
通过共点力平衡条 件的得出过程,培 养学生理论联系实 际的观点。
教学 目标
3
通过观察三个共点力平 衡的演示实验,推出共 点力作用下物体的平衡 条件,培养学生的观察 能力,分析推理能力。
二、说重难点
教学的重难点:
重点
1:共点力作用下物体 的平衡状态。
2:共点力的平衡条件。
难点
五、说板书设计
在学习的引入过程中,我运用的 是小黑板出示的方法,因此我将 黑板分为四个板块,第一板块用 于对新知识的探究,第二板块用 于作图,第三板块和第四板块轮 换使用,主要用于例题的讲解和 学生练习
即:
共点力的平衡条件。
三、说教法、学法

自主探究法
实验法 归纳法 讲练法


合作交流法 成果展示法

四 说教学过程
1 第一环节:创设情境 引入新课2源自第二环节:自主学习 探究新知
3
第三环节:操作演练 形成技能
4 5
第四环节:归纳小节 拓展思维

新教科版高中物理必修1第四章第2节共点力平衡条件的应用动态平衡问题-课件

新教科版高中物理必修1第四章第2节共点力平衡条件的应用动态平衡问题-课件

解析:小球每一时刻都处于平衡状态,作出 小球的受力分析示意图,根据平衡条件,由 矢量三角形和几何三角形相似,可得
FN FT G R l Rh
所以
FN
GR Rh
FT
Gl Rh
可知选项C正确。
h
FN
FT
R
O
G
练习5.如图所示,质量均可忽略的轻
绳与轻杆承受弹力的最大值一定
,A端用铰链固定,滑轮在A点正上
B.FN1减小,FN2增大 D.FN1减小,FN2减小
【解析】选D.如图所示,利用图解法可知FN1、FN2都减小, 故D正确.
练习3.如图所示,用一根细线
系住重力为G、半径为R的球,其
与倾角为α的光滑斜面劈接触,处
于静止状态,球与斜面的接触面非
常小,当细线悬点O固定不动,斜面劈缓慢水平向左移动
直至绳子与斜面平行的过程中,下述正确的是 ( )
和不变量,写出所求力的表达式; 3、根据三角函数的单调性判断所求力的变化
情况。
例1. 如图所示,小船用绳索拉向岸边,设船在水中 运动时所受水的阻力不变,那么小船在匀速靠岸 过程中,下面说法哪些是正确的( )
A. 绳子的拉力F不断增大 B. 绳子的拉力F不变 C. 船所受的浮力不断减小 D. 船所受的浮力不断增大
图解法求解动态平衡思路:
1、明确研究对象,进行受力分析; 2、做力的平行四边形,分析所受几个力中
哪些力恒定,哪些力的大小或方向发生变 化。 3、在同一图中做出改变后的平行四边形, 观察所求力代表的边的长度变化。
例2、如图所示,用OA、OB、OC三根绳将物体悬挂在空中, 拉绳OB水平,如果结点O位置不变,将结点B缓慢上移,在 此过程中,OA、OB绳的拉力将如何变化?

教科版物理 必修一 第四章 物体的平衡5 巧用整体法和隔离法解决共点力平衡问题(讲义)

教科版物理 必修一 第四章 物体的平衡5 巧用整体法和隔离法解决共点力平衡问题(讲义)

教科版物理必修一第四章物体的平衡 5 巧用整体法和隔离法解决共点力平衡问题(讲义)高中物理巧用整体法和隔离法解决共点力平衡问题考点课程目标备注巧用整体法和隔离法解决共点力平衡问题1. 掌握整体法和隔离法的选取原则;2. 熟练掌握对研究对象的受力分析。

在考试中主要以填空、选择、计算等形式出现,试题难度中等。

整体法和隔离法的应用,贯穿了整个高中物理的学习过程。

重点:应用整体法和隔离法解决平衡问题。

难点:掌握整体法和隔离法的选取原则。

两种方法的比较:整体法隔离法研究对象系统单个物体选取原则问题不涉及物体间的内力问题涉及物体间的内力特点只分析这一整体之外的物体对该整体的作用力(外力)只分析该研究对象(单个物体)以外的物体对该对象的作用力只受到OA杆的支持力F和重力,故在P环N向左移动一小段距离后,F保持不变。

N再用隔离法。

对环Q(见下右图):因OB杆光滑,故细绳拉力F的竖直分量等于环的重T力,即F T cosθ=mg,当P环向左移动一小段距离时,细绳与竖直方向的夹角θ变小,故细绳的拉力F变小。

故应选B。

T答案:B例题2 如图所示,物块A放在直角三角形斜面体B上面,B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁,初始时A、B静止。

现用力F沿斜面向上推A,但AB并未运动。

下列说法正确的是()A. A、B之间的摩擦力可能大小不变B.A、B之间的摩擦力一定变小C. B与墙壁之间可能没有摩擦力D. 弹簧弹力一定不变思路分析:对AB整体来说,由于AB不动,弹簧的形变量不变,则弹簧的弹力不变,开始弹簧的弹力等于A、B的总重力,施加F后,F在竖直方向上有分量,弹簧的弹力不变,总重力不变,根据平衡可知,B与墙之间一定有摩擦力,故C错误,D正确。

对A受力分析,开始时受重力、B对A的支持力和静摩擦力而平衡,A所受的静摩擦力大小为m A gsinα,方向平行于斜面向上,当施加F 后,仍然处于静止,若F=2m A gsinα,则A、B之间的摩擦力大小可能不变,故A 正确,B 错误。

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【二】重难点提示
重点:应用整体法和隔离法解决平衡问题。

难点:掌握整体法和隔离法的选取原那么。

两种方法的比较:
例题1 有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑,AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环间有一根质量可忽略,不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如下图,现将P环向左移一小段距离,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较,AO杆对P环的支持力
F和细
N
绳上的拉力
F的变化情况是〔〕
T
A.
F不变,T F变大 B. N F不变,T F变小
N
C.
F变大,T F变大 D. N F变大,T F变小
N
思路分析:先用整体法。

对两环和细绳构成的系统整体受力分析〔见下左图〕:竖直方向上只受到OA杆的支持力
F和重力,故在P环向左移
N
动一小段距离后,
F保持不变。

N
再用隔离法。

对环Q 〔见下右图〕:因OB 杆光滑,故细绳拉力T F 的竖直分量等于环的重力,即FTcos θ=mg ,当P 环向左移动一小段距离时,细绳与竖直方向的夹角θ变小,故细绳的拉力T F 变小。

故应选B 。

答案:B
例题2 如下图,物块A 放在直角三角形斜面体B 上面,B 放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁,初始时A 、B 静止。

现用力F 沿斜面向上推A ,但AB 并未运动。

以下说法正确的选项是〔 〕
A. A 、B 之间的摩擦力可能大小不变
B. A 、B 之间的摩擦力一定变小
C. B 与墙壁之间可能没有摩擦力
D. 弹簧弹力一定不变 思路分析:对AB 整体来说,由于AB 不动,弹簧的形变量不变,那么弹簧的弹力不变,开始弹簧的弹力等于A 、B 的总重力,施加F 后,F 在竖直方向上有分量,弹簧的弹力不变,总重力不变,根据平衡可知,B 与墙之间一定有摩擦力,故C 错误,D 正确。

对A 受力分析,开始时受重力、B 对A 的支持力和静摩擦力而平衡,A 所受的静摩擦力大小为mAgsin α,方向平行于斜面向上,当施加F 后,仍然处于静止,假设F =2mAgsin α,那么A 、B 之间的摩擦力大小可能不变,故A 正确,B 错误。

应选项A 、D 正确。

答案:AD
例题3 如下图,两个质量均为m 的小环套在一水平放置的粗糙长杆上,两根长度均为l 的轻绳一端系在小环上,另一端系在质量为M 的木块上,两个小环之间的距离也为l ,小环保持静止。

试求:
〔1〕小环对杆的压力;
〔2〕小环与杆之间的动摩擦因数μ至少为多大。

思路分析:〔1〕以木块M 和两个小环作为整体进行受力分析,由平衡条件得2FN =〔M +2m 〕g ,即FN =2
1Mg +mg 。

由牛顿第三定律可知,小环对杆的压力FN ′=FN =2
1
Mg +mg ,方向竖直向下。

〔2〕对M 受力分析,由平衡条件得:2FTcos 30°=Mg
对m 受力分析,由平衡条件得:f =FTsin 30°
临界状态,此时小环受到的静摩擦力达到最大值,那么有FTsin 30°=μFN
解得,动摩擦因数μmin =)
2(33m M M。

【方法提炼】
应用整体法和隔离法解题时,一般都要知道物体所处的状态,然后再选择研究对象,假设未知物体所处状态,一般情况下选用隔离法,以状态的物体为研究对象。

总分值训练:一斜劈静止于粗糙的水平地面上,在其斜面上放一滑块m ,假设给m 一向下的初速度v0,那么m 正好保持匀速下滑,如下图,现在m 下滑的过程中再加一个作用力,那么以下说法正确的选项是〔 〕
A. 在m 上加一竖直向下的力F1,那么m 将保持匀速运动,M 对地无摩擦力的作用
B. 在m 上加一个沿斜面向下的力F2,那么m 将做加速运动,M 对地有水平向左的静摩擦力的作用
C. 在m 上加一个水平向右的力F3,那么m 将做减速运动,在m 停止前M 对地有向右的静摩擦力的作用
D. 无论在m 上加什么方向的力,在m 停止前M 对地都无静摩擦力的作用
思路分析:由于施加力后m 的运动状态不确定,但M 的状态可以确定,故应以M 为研究对象,根据题中条件可得:u =tan θ,对于M 受力如下图,设地面对M 的摩擦力向右为Ff ,由受力平衡可得:fcos θ-Nsin θ=Ff
〔1〕
f =uN
〔2〕
联立上述两式可得:Ff =N 〔ucos θ-sin θ〕=0,对于上式,无论施加哪个方向的力,改变的都是N,但ucos θ-sin θ恒等于零。

故A 、D 正确。

思考:〔1〕假设u<tan θ呢?〔方向向左〕
〔2〕假设u>tanθ呢?〔方向向右〕
注意:此题的特点是研究物块在斜面上运动的过程,物块和斜面间的摩擦力为滑动摩擦力。

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