高中物理 第四章 物体的平衡本章优化总结课件 教科版必修1
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教科版高中物理必修1：第四章 物体的平衡 复习课件
(2)图解法：就是对研究对象进行受力分析，根据力 的平行四边形定则画出不同状态时的力的矢量图（画在同 一个图中），然后依据有向线段（表示力）的长度变化判 断各个力的变化情况。
3．一般解题步骤 (1)确定研究对象； (2)分析研究对象在原来平衡时的受力情况； (3)分析变化情况，根据平衡条件找出不变量，利用正交 分解法或三角形法，找出各个变量与不变量之间的关系； (4)列方程或作出受力图分析求解。
2. 如图4－8所示，均匀杆AB重为G，A端 用细绳吊在O点，在B端加一个水平力F， 使AB静止，此时杆与水平方向夹角为α， 细绳与竖直方向夹角为θ，则 ( ) A．拉力F一定大于G B．绳子拉力T一定大于G C．AB杆与水平方向夹角α必小于θ D．F足够大时，细绳可在水平方向上
图4－8
解析：如图所示三力平衡，则Tcos θ＝G Tsin θ＝F cos θ<1，sin θ<1，故T>F，T>G。 F＝Gtan θ，所以F与G大小无法比较， θ与α大小无法比较。 细绳不可能水平，只有选项B正确。 答案：B
[答案] ABD
图4－2
专题二 动态平衡问题 1．动态平衡问题的特点
通过控制某一物理量，使其他物理量发生缓慢变化， 而变化过程中的任何一个状态都看成是平衡状态。
2．处理动态平衡问题常用的方法 (1)解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，
建立平衡方程，求出应变量与自变量的一般函数式，然后 依据自变量的变化确定应变量的变化（也叫代数法）。
用直角三角形法进行计算时，同样要作出平行四边 形，只是可以不用取标度，各边的长短也不用太严格。
3．正交分解法 对于三个以上共点力求合力，用正交分解法比力的平
行四边形或三角形更简便。应用过程中应将各力分解到x轴 和y轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件解题。在选 择x、y轴方向时常遵循以下原则：
3．一般解题步骤 (1)确定研究对象； (2)分析研究对象在原来平衡时的受力情况； (3)分析变化情况，根据平衡条件找出不变量，利用正交 分解法或三角形法，找出各个变量与不变量之间的关系； (4)列方程或作出受力图分析求解。
2. 如图4－8所示，均匀杆AB重为G，A端 用细绳吊在O点，在B端加一个水平力F， 使AB静止，此时杆与水平方向夹角为α， 细绳与竖直方向夹角为θ，则 ( ) A．拉力F一定大于G B．绳子拉力T一定大于G C．AB杆与水平方向夹角α必小于θ D．F足够大时，细绳可在水平方向上
图4－8
解析：如图所示三力平衡，则Tcos θ＝G Tsin θ＝F cos θ<1，sin θ<1，故T>F，T>G。 F＝Gtan θ，所以F与G大小无法比较， θ与α大小无法比较。 细绳不可能水平，只有选项B正确。 答案：B
[答案] ABD
图4－2
专题二 动态平衡问题 1．动态平衡问题的特点
通过控制某一物理量，使其他物理量发生缓慢变化， 而变化过程中的任何一个状态都看成是平衡状态。
2．处理动态平衡问题常用的方法 (1)解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，
建立平衡方程，求出应变量与自变量的一般函数式，然后 依据自变量的变化确定应变量的变化（也叫代数法）。
用直角三角形法进行计算时，同样要作出平行四边 形，只是可以不用取标度，各边的长短也不用太严格。
3．正交分解法 对于三个以上共点力求合力，用正交分解法比力的平
行四边形或三角形更简便。应用过程中应将各力分解到x轴 和y轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件解题。在选 择x、y轴方向时常遵循以下原则：
高中物理 第四章 牛顿运动定律本章优化总结课件 新人教版必修1
(2016·武汉高一检测)如图，质量为 M 的长木板，静止放 在粗糙的水平地面上，有一个质量为 m、可视为质点的物块， 以某一水平初速度从左端冲上木板．从物块冲上木板到物块和 木板都静止的过程中，物块和木板的 v－t 图象分别如图中的折 线所示，根据 v－t 图象(g 取 10 m/s2)，求：
(1)m 与 M 间动摩擦因数 μ1 及 M 与地面间动摩擦因数 μ2. (2)m 与 M 的质量之比． (3)从物块冲上木板到物块和木板都静止的过程中，物块 m、长 木板 M 各自对地的位移． [解析] (1)由图可知，线段 ac 为 m 减速时的速度—时间图象， m 的加速度为 a1＝ΔΔvt11＝4－410 m/s2＝－1.5 m/s2 对 m：由牛顿第二定律可得：－μ1mg＝ma1，所以 μ1＝－a1g＝0.15 由图可知，线段 cd 为二者一起减速运动时的速度—时间图象，
2．运动过程分析：在运动分析时，要区分出初态、运动过程和 末态，在物体运动的整个过程中，往往因为物体受力的变化， 可以把它的运动过程分为几个阶段，所以解题时一般要根据实 际情况画出运动过程示意图，再结合受力情况选取相应的规律 求解．
3．矢量的运算：学过的矢量主要有：位移 x、速度 v、加速度 a、力 F 等，矢量运算要注意以下几点 (1) 同 一 条 直 线 上 的 矢 量 运 算 ， 要 先 规 定 正 方 向 ， 然 后 以 “＋”“－”号代表矢量方向，从而把矢量运算转化为算术运 算． (2)互成角度的矢量合成与分解，遵从平行四边形定则，在进行 矢量合成或分解时，应明确物体遵循力和运动的“独立性原 理”． (3)正交分解法实际中多应用于力的分解，应用时要根据物体受 力情况选定坐标系，使较多的力落在坐标轴上．
如图所示，质量 m＝1 kg 的光滑小球用细线系在质量为 M＝8 kg、倾角为 α＝37°的斜面体上，细线与斜面平行，斜面 体与水平面间的摩擦不计，g 取 10 m/s2.试求：
高中物理教科版必修一第四章物体的平衡第2节课件
例2
物体的质量为2 kg，两根轻绳AB和AC的一端连接于竖直墙上(B、
C在同一竖直线上)，另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水 平线成θ＝60°的拉力F，若要使两绳都能伸直，如图4所示，伸直时AC 与墙面垂直，绳 AB 与绳 AC 间夹角也为 θ ＝ 60 °，求拉力 F 的大小范围 (g取10 m/s2).
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. 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.
解析 对O点受力分析，如图
通过作图可以看出，绳OA的拉力先变小后变大，
图6
故A、B、C错误，D正确.
第四章 物体的平衡
2 共点力平衡条件的应用
[学习目标] 1.进一步理解共点力作用下物体的平衡条件. 2.会熟练应用三角形法和正交分解法解共点力作用下的平衡问题. 3.掌握动态平衡问题的分析方法.
内容索引
自主预习
预习新知 夯实基础
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
检测评价 达标过关
物理生活与建模
用整体法和隔离法分析多物体平衡问题
μG 由①②③得F＝ cos θ＋μsin θ
① ② ③ ④
2.向前推货物箱时，
水平方向上：Fcos θ＝f
竖直方向上：N＝Fsin θ＋G
高中物理同步教学第4章物体的平衡—高效整合课件教科版必修1
由①②知：T随L减小而减小，N不变． 【答案】 D
大反向共线，是一对平衡力． (2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力
的合力与第三个力等大反向共线． (3)物体受N个共点力作用处于平衡状态时，其中任意一个力
与剩余(N－1)个力的合力一定等大反向共线． (4)当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均
为零．
用三根轻绳将质量为m的物块 悬挂在空中，如右图所示，已知绳ac和bc与 竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac和 bc绳中的拉力分别为……………………( )
而F＝mg.联立可得T1＝
1 2
mg，T2＝
3 4
mg.
三、整体法、隔离法的应用 1．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时，一般以这
几个物体为一个整体为研究对象，对整体受力分析，这种选研究对象 的方法叫整体法．
2．隔离法 为了弄清系统(几个物体)内某个物体的受力情况，需要把这个物 体从其他物体中隔离出来为研究对象，对它受力分析，这种选研究对 象的方法叫隔离法． 当所涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体法分析，这 时不必考虑内力的作用；当所涉及的物理问题是物体间的作用时，应 用隔离法分析，这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体 的外力．
【解析】 以小球为研究对象，它受到重力G、绳 的拉力T和大球面支持力N的作用．小球缓慢移动，在任 一时刻均处于平衡状态(是动态平衡)．作受力如右图所 示．设滑轮悬于C点，且AC＝L，BC＝d，大球半径为R， 小球半径为r.作平行四边形得，T与N的合力F合与G大小相等、方向相反， T、F合、N三力组成的三角形与△AOC相似．
(3)正确画出物体受力示意图．画每个力时不要求严格按比 例画出每个力的大小，但方向必须画准确．一般要采用隔离法 分别画出每一个研究对象的受力示意图，以避免发生混乱．
大反向共线，是一对平衡力． (2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力
的合力与第三个力等大反向共线． (3)物体受N个共点力作用处于平衡状态时，其中任意一个力
与剩余(N－1)个力的合力一定等大反向共线． (4)当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均
为零．
用三根轻绳将质量为m的物块 悬挂在空中，如右图所示，已知绳ac和bc与 竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac和 bc绳中的拉力分别为……………………( )
而F＝mg.联立可得T1＝
1 2
mg，T2＝
3 4
mg.
三、整体法、隔离法的应用 1．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时，一般以这
几个物体为一个整体为研究对象，对整体受力分析，这种选研究对象 的方法叫整体法．
2．隔离法 为了弄清系统(几个物体)内某个物体的受力情况，需要把这个物 体从其他物体中隔离出来为研究对象，对它受力分析，这种选研究对 象的方法叫隔离法． 当所涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体法分析，这 时不必考虑内力的作用；当所涉及的物理问题是物体间的作用时，应 用隔离法分析，这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体 的外力．
【解析】 以小球为研究对象，它受到重力G、绳 的拉力T和大球面支持力N的作用．小球缓慢移动，在任 一时刻均处于平衡状态(是动态平衡)．作受力如右图所 示．设滑轮悬于C点，且AC＝L，BC＝d，大球半径为R， 小球半径为r.作平行四边形得，T与N的合力F合与G大小相等、方向相反， T、F合、N三力组成的三角形与△AOC相似．
(3)正确画出物体受力示意图．画每个力时不要求严格按比 例画出每个力的大小，但方向必须画准确．一般要采用隔离法 分别画出每一个研究对象的受力示意图，以避免发生混乱．
2018年版高中物理第四章物体的平衡章末总结课件教科版必修1
专题·整合区
三、整体法和隔离法的应用
本
选择研究对象是解决物理问题的首要环节．若一个系
学 案
统中涉及两个或者两个以上的物体的平衡问题，在选
栏
目
取研究对象时，要灵活运用整体法和隔离法．对于连
开
关
接体问题，如果不要求求物体间的相互作用力，我们
优先采用整体法．很多情况下，通常采用整体法和隔
离法相结合的方法．
成封闭三角形，可以通过解三角形来求解相应力的大小
和方向．常用的有直角三角形、动态三角形和相似三角
形．
专题·整合区
2．正交分解法
本
在正交分解法中，平衡条件F合＝0可写成： Fx＝F1x
学 案
＋F2x＋…＋Fnx＝0(即x方向合力为零)；∑Fy＝F1y＋
栏
目 开
F2y＋…＋Fny＝0(即y方向合力为零)．
水平方向和竖直方向分别有：f＝Fcos 30°＝30×
3 2
N≈
本 学
26 N，N＝(M＋m)g－Fsin 30°＝(10＋5)×10 N－30×12 N
案
栏 ＝135 N．即地面对斜面体的摩擦力大小为 26 N，地面对
目
开 关
斜面体的支持力大小为 135 N.
答案 26 N 135 N
自我·检测区
5．如图9所示，质量m＝5 kg的物体置于一粗糙斜面上，
用一平行于斜面、大小等于30 N的力F推物体，使物
本
学 案
体沿斜面向上匀速运动，斜面体质量M＝10 kg，且始
栏 目
终静止，求地面对斜面体的摩擦力及支持力的大
开 关
小．(g取10 m/s2)
图9
自我·检测区
解析 对 m 和 M 整体进行受力分析，利用平衡条件，在
2016-2017学年教科版高中物理必修1课件 第四章 物体的
(5)若物体受到三个力 F1、F2、F3 的作用而平衡，将 F2 转动 90° 时，三个力 的合力大小为 2F2。( )
答案：
(1)×
(2)×
(3)√
(4)√
(5)√
对物体的平衡状态的理解 1．从动力学的角度理解：处于平衡状态的物体所受的合外力为零，反过来物 体受到的合外力为零，它一定处于平衡状态。 2．从运动学的角度理解 平衡状态的物体处于静止或匀速直线运动状态，此种状态其加速度为零。即 处于平衡状态的物体加速度为零，反过来加速度为零的物体一定处于平衡状态。 3．静态平衡与动态平衡 (1)静态平衡是处于静止状态的平衡，合力为零。 (2)动态平衡是匀速直线运动状态的平衡，合力为零。
合力为零 时，在该方 2．物体在某方向的平衡：运动的物体在某一方向上____________
平衡 状态。 向上处于______
判一判： (1)速度等于零的物体一定处于平衡状态。( ) )
(2)物体的平衡状态是指物体处于静止或速度等于零的状态。( (3)物体处于平衡状态时，加速度等于零。( (4)二力平衡时，这两个力必定等大反向。( ) )
[即学即练] 1．(多选)下列物体处于平衡状态的是( A．静止在粗糙斜面上的物体 B．物体在光滑斜面上由静止释放后沿斜面自由下滑 C．在平直公路上匀速行驶的汽车 D．做自由落体运动的物体在刚开始下落时 )
解析：
在共点力作用下处于平衡状态的物体，必然同时具备两个特点：从
运动状态来说，物体保持静止或匀速运动，加速度为零；从受力情况来说，合力 为零。 显然，静止在粗糙斜面上的物体和匀速行驶的汽车都处于平衡状态，而沿光 滑斜面由静止加速下滑的物体，加速度不等于零，不处于平衡状态，做自由落体 运动的物体在刚开始下落时， 尽管速度 v＝0， 但加速度 a＝g≠0， 合力 F＝G≠0， 故也不处于平衡状态。
高一物理必修课件阶段提升课第四章物体的平衡
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
03
摩擦力在物体平衡中作用分析
滑动摩擦力产生条件及方向判断
01
02
03
产生条件
两个物体接触面粗糙、有 正压力、有相对运动或相 对运动趋势。
方向判断
与接触面相切，与物体间 相对运动或相对运动趋势 的方向相反。
注意事项
滑动摩擦力的大小与正压 力成正比，与接触面的粗 糙程度有关。
首先，根据题目条件，确定已知力和未知力；其次，选择合适的标度，
画出力的矢量图；然后，根据平行四边形法则构造力的三角形；最后，
利用三角函数或相似三角形等方法求解未知力。
03
矢量三角形法则的适用范围
矢量三角形法则适用于共点力平衡问题，特别是当已知两个力的大小和
方向，或者已知一个力的大小和方向以及另一个力的方向时，可以通过
构造矢量三角形来求解未知力。
正交分解法求解共点力平衡问题
正交分解法的基本概念
正交分解法是将共点力平衡问题中的力矢量沿着两个相互 垂直的方向进行分解，从而将复杂的矢量问题转化为简单 的标量问题进行求解。
正交分解法的解题步骤
首先，确定合适的坐标系和坐标轴方向；其次，将已知力 和未知力沿着坐标轴方向进行分解；然后，根据平衡条件 列出方程；最后，解方程求解未知量。
ERA
弹力产生条件及方向判断
弹力产生条件
两物体必须直接接触且发生弹性形变。
弹力方向判断
弹力的方向总是与接触面垂直，指向受力物体。
常见弹力类型
拉力、压力、支持力等。
胡克定律在弹性形变中应用
胡克定律内容
劲度系数k的意义
在弹性限度内，弹簧的弹力与其形变 量成正比。
高中物理第四章物体的平衡章末优化总结课件教科必修1教科高一必修1物理课件
素养3 科学探究——共点力平衡条件的实验探究 [典例3] 如图所示，六个力的合力为________N，若去掉 1 N 的那个 分力，则其余五个力的合力为________，合力的方向是________．
12/10/2021
第十四页，共十九页。
[解析] 因为这六个力中，各有两个力方向相反，故先将任意两个方向相反的力合成， 然后再求合力．由图看出，任意两个相反的力合力都为 3 N，并且互成 120°，所以这 六个力的合力为零．因为这六个力的合力为零，所以，任意五个力的合力一定与第六 个力大小相等，方向相反．由此得，去掉 1 N 的那个分力后，其余五个力的合力为 1 N， 方向与 1 N 的分力的方向相反．
或做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平 平衡状态、平衡条件、稳度
衡状态．
科学思维：
2.平衡条件：要使物体保持平衡状态，作用在物 (1)平衡状态满足的条件 F 合＝0
体上的力必须满足一定的条件，这个条件叫平 (2)处理共点力平衡的方法
衡条件．
12/10/2021
(3)动态平衡问题的处理
第三页，共十九页。
12/10/2021
第四页，共十九页。
素养1 物理观念——共点力平衡所涉及的基本概念的形成、提炼及升华 [典例1] (多选)下列关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是( ) A．如果物体的运动速度为零，则必处于平衡状态 B．如果物体的运动速度大小不变，则必处于平衡状态 C．如果物体处于平衡状态，则物体沿任意方向的合力都必为零 D．如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个 力大小相等、方向相反
[规律总结] 力的合成与分解都遵循平行四边形定则(或三角形定则)，计算时要先根据要求按照力的 平行四边形定则作出力的合成或力的分解的示意图，再根据数学知识解三角形，主要 是解直角三角形．
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2．临界问题的处理方法 (1)极限分析法作为一种预测和处理临界问题的有效方法，是 指通过恰当地选取某个变化的物理量将其推向极端 (“极 大”或“极小”、“极右”或“极左”等)，从而把比较隐蔽 的临界现象(或“各种可能性”)暴露出来，使问题明朗化， 以便非常简捷地得出结论．
(2)数学解法是指通过对问题的分析，依据物理规律写出物理 量之间的函数关系(或画出函数图像)，用数学方法(例如求二 次函数极值、讨论公式极值、三角函数极值)求解极值．但需 注意：利用数学方法求出极值后，一定要依据物理原理对解 的合理性及物理意义进行讨论或说明．
A．N 保持不变，T 不断增大 B．N 不断增大，T 不断减小 C．N 保持不变，T 先增大后减小 D．N 不断增大，T 先减小后增大 [解析] 用水平力 F 缓慢推动 斜面体时，小球受重力、绳的 拉力 T 和垂直于斜面的支持力 N，在斜面体缓慢移动过程中 N 方向不变，由三力平衡知其 动态变化如图所示，T 先减小后增大，N 逐渐增大． [答案] D
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专题二 物体平衡的临界问题 1．物体平衡的临界问题 临界状态：当物体从某种特性变化到另一种特性时，发生质 的飞跃的转折状态通常叫做临界状态，出现“临界状态”时， 既可理解成“恰好出现”也可理解为“恰好不出现”某种物 理现象．物体平衡的临界问题是指当某一物理量变化时，会 引起其他几个物理量跟着变化，从而使物体所处的平衡状态 恰好出现变化或恰好不出现变化．
第四章 物体的平衡
本__或做_匀__速__直__线__运动
共点力作
物
体
用下物体 的平衡
平衡条件：F合＝___0___或FFxy合合＝＝00
平衡条件的应用
的
平 衡
平衡的分类____不__稳__稳__定__定______平平衡衡
平衡的稳定性
____随__遇___平衡
稳度
专题一 动态平衡问题的求解 处理共点力作用下的动态问题的方法就是在原来处理平衡问 题的基础上，注意分析由于某一个物理量的变化，而带来的 其他变化，可用图解法，也可用数学讨论法求解．
如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于 O 点．现用水平力 F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地 滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时 细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力 N 以及绳对小 球的拉力 T 的变化情况是( )