第四章 2—3 共点力平衡条件的应用 平衡的稳定性(选学)（课件）-2021-2022学年高中物理必修1【导与练】高中同步全程学习（教科版）

2　共点力平衡条件的应用 3　平衡的稳定性(选学) 物理 (教师参考) 目标导航 重点:共点力平衡条件在生活实际中的应用 难点:用整体法和隔离法求共点力平衡 物理 情境链接 在现代桥梁建设中,我国的斜拉桥设计建造水平已处于国际先进水平,在全球跨度600 m以上的6座桥中我国占据4座。斜拉桥中斜拉索对桥面产生向上的拉力。 信息 在斜拉桥的设计建造中,需要依据桥梁的跨度、过载量、材料、地质等若干因素,依据共点力平衡的知识,选定钢索的数量、大小等,虽然涉及知识复杂,因素很多,但共点力平衡的知识是我们迈向高、精、尖水平的基础。 物理 课前预习 课堂探究 随堂演练 物理 课前预习·掌握新知 一、共点力平衡条件的应用 (1)物体在二力作用下的平衡问题可根据二力平衡关系解答。 (2)物体在三个力的作用下的平衡问题,可将其中二力合成,将问题转化为二力平衡问题;也可将其中某一力分解,使受力沿两条直线,将问题转化为两个二力平衡问题;还可以建立直角坐标系将受力进行正交分解,依据Fx合=0,Fy合=0列式求解。 (3)物体受三个以上力的作用时用正交分解的方法求解最简便。 教材梳理 想一想 教材P97在“移动货物箱”的活动中,为何“推”比“拉”费力? 答案:“推”时力的其中一个效果是增加了物体与平面的压力,使滑动摩擦力变大,因此“推”比“拉”费力。 物理 议一议 教材P102“发展空间”中“不倒翁”为何不倒? 答案:不倒翁重心很低,一旦偏离竖直位置,重心就会升高,会自动恢复到原来的状态。 二、平衡的分类 1.稳定平衡:处于平衡状态的物体在受到外力的微小扰动而偏离平衡位置时,物体能 恢复到原先的状态的平衡。 2.不稳定平衡:物体不能 回到原先的状态的平衡。 3.随遇平衡:物体在新的位置也能 的平衡。 4.稳度:物体的稳定程度;其大小由物体重心的高低和支持面的大小两个因素决定,重心越低、支持面越大,稳度就越大。 自动 自动 平衡 物理 课堂探究·突破要点 要点一　共点力平衡条件的应用 |问题导学| 用正交分解法建立直角坐标系的原则是什么? 答案:尽量减少力的分解。 物理 |要点归纳| 1.基本方法 (1)合成法:用力的合成的观点,根据平衡条件列方程求解。 (2)分解法:从力的分解的观点求解,包括按力产生的实际效果分解和力的正交分解。 (3)正交分解法:将物体所受力沿相互垂直的两个方向(x轴、y轴)分解,沿这两个方向分别列出Fx合=0,Fy合=0求解。 2.常用方法 (1)相似三角形法 通过力三角形与几何三角形相似求未知力,它对解斜三角形的情况更显优越性。 物理 (2)矢量图解法 当物体所受的力变化时,根据物体的受力特点进行受力分析,画出平行四边形,注意明确各个力的变化量和不变量,结合数学规律对比分析,使动态问题静态化、抽象问题形象化,问题将变得易于分析处理。 3.一般步骤 (1)选取研究对象 根据题目要求,选取某物体(整体或局部)作为研究对象。在平衡问题中,研究对象常有三种情况: ①单个物体。可将物体受到的各个力的作用点全部画到物体的几何中心上。 ②多个物体。在分析外力对系统的作用时,用整体法。在分析系统内各物体间的相互作用时,用隔离法,其关键是找出物体之间的联系,相互作用力是它们相互联系的纽带。 物理 ③几个物体的结点。几根绳、绳和棒之间的结点常常是平衡问题的关键研究对象。 (2)分析研究对象的受力情况,并作出受力分析图。 (3)利用平衡条件列方程 ①利用合成法分析问题时,其平衡方程为F合=0。 ②利用分解法特别是正交分解法分析平衡问题时,其平衡方程为Fx合=0, Fy合=0。 (4)数学方法求解。 物理 [典例1] 如图所示,在顶部为半圆形的支架上,用一根不可伸长的轻绳通过光滑滑轮悬挂一重物G。轻绳的一端固定于支架上的A点,另一端从B点沿支架缓慢向C点靠近。则此过程中绳中拉力大小的变化情况是(　 　) A.先变小后变大 B.先变小后不变 C.先变大后变小 D.先变大后不变 D 物理 [针对训练1-1] 如图所示是一个简易起吊设施的示意图,AC是撑杆,质量不计,A端与竖直墙用铰链连接,一滑轮固定在A点正上方,C端吊一重物。现施加一拉力F缓慢将重物P向上拉,在AC杆达到竖直前(　 　) A.绳BC的拉力T越来越大 B.绳BC的拉力T越来越小 C.AC杆的支撑力N越来越大 D.AC杆的支撑力N越来越小 B 物理 要点二　连接体平衡问题的求解 |问题导学| 分析受力时什么情况下用整体法?什么情况下用隔离法? 答案:分析外力对系统的作用时用整体法;分析系统内各物体间相互作用时用隔离法。 物理 |要点归纳| 整体法和隔离法的比较 整体法 隔离法 含义 整体法就是对物理问题的整个系统进行分析