内容正文:
组题人:杨密花
核对人:杨密花
学案
§3.5.1 共点力平衡一
[学习目标]
1、理解平衡状态的概念
2、知道平衡状态的条件及推论,会用平衡条件处理力学问题
3、熟练地应用合成方法以及正交分解法处理平衡问题
[导学]
1、 共点力的平衡
1.共点力:几个力同时作用在物体的同一点,或几个力的作用线相交于同一点,这几个力叫做共点力。
2.物体平衡状态:如果一个物体在力的作用下,保持_________或______________状态,我们就说这个物体处于平衡状态。共点力作用下物体的平衡条件是物体所受的合力为零。
对平衡状态的理解:
(1)不要认为只有静止是平衡状态,________运动的物体也是平衡状态。
(2)静止的物体一定平衡,但平衡的物体不一定静止。
(3)不要把速度为零和静止状态混淆:
(4)平衡条件:共点力作用下物体的平衡条件(牛顿第二定律): _____
3.分类:
(1)二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定________________________________。
(2)三力平衡:如果物体在三个力的作用下处在平衡状态,那么这三个力不是平行的话就必共点(三力汇交原理),而且其中两个力的合力必与第三个力大小相等、方向相反。
(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。
4.三力汇交原理:如果物体受到三个非平行力作用而平衡,这三个力的作用线必在____________且这三个力必为___________.
5.常用的解决平衡问题的方法:力的合成与分解的方法,相似三角形法,图解法,正弦定理法,正交分解法。
6.物体的平衡条件在实际中有广泛的应用,特别在受力分析时,结合物体的平衡条件,可确定未知力的大小和方向。
二、基本方法:
1. 正交分解法:
正交分解法是解共点力平衡问题的基本方法,其优点是不受物体所受外力多少的限制。解题依据是根据平衡条件,将各力分解到相互垂直的两个方向上。
正交分解方向的确定:
原则上可随意选取互相垂直的两个方向,但为解题方便通常是:
①所选取的方向上有较多的力;
②选取运动方向和与其相垂直的方向为正交分解的两个方向。在直线运动中,运动方向上可以根据牛顿运动定律列方程,与其相垂直的方向上受力平衡,可根据平衡条件列方程
③使未知的力特别是不需要的未知力落在所选取的方向上,从而可以方便快捷地求解。
解题步骤为:
[例题]
1.如图,重为G的物体在与水平面成30角的拉力F作用下做匀速直线运动,求物体与地面的动摩擦因数。
解:分析物体受力,建立如右上图所示的坐标系
x轴方向:
y轴方向:
解得:
2. 如图所示,质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上,它跟斜面间的动摩擦因数为μ,在水平恒定推力F的作用下沿斜面向上匀速运动,则物体所受的摩擦力大小等于(ABCD)
解:方法一:以物体为重心为坐标原点,沿斜面向上为x轴正方向,垂直于斜面向上为y轴正方向,如上右图所示:
解得:
方法二:以重心为坐标原点,以水平向右为x轴正方向,以竖直向上为y轴正方向,建立坐标系,如上图所示, 则有:
解得:
[典型例题]
1.如图所示,两物体A、B通过跨接于定滑轮的轻绳相连,处于静止状态()以下说法不正确的是( )
A.绳子拉力大小等于A 的重力,且与的变化无关
B.越大,绳对滑轮的作用力越小
C.可能出现B对地压力为零的情况
D.改变时,B对地压力也随之变化
2.如图所示,某同学用筷子夹住玻璃珠不动时,左侧筷子与水平方向夹角60°,右侧筷子与水平方向夹角30°,玻璃珠质量为m,重力加速度为g,忽略一切摩擦,则左侧筷子对玻璃珠的作用力和右侧筷子对玻璃珠的作用力大小是( )
A., B.,
C., D.,
3.如图,穿在一根光滑的固定杆上的两个小球A、B连接在一条跨过定滑轮的细绳两端,杆与水平面成θ=30°角,不计所有摩擦。当两球静止时,OA绳与杆的夹角也为θ,OB绳沿竖直方向,则球A、B的质量之比为( )
A. B. C. D.
4.如图所示,物块在水平向左外力F的作用下沿斜面匀速下滑,该过程中斜面始终静止在水平地面上、下列说法正确的是( )
A.地面对斜面的摩擦力水平向左
B.地面对斜面的支持力大于物块与斜面所受重力之和
C.物块可能只受三个力的作用
D.撤去外力后,物块的运动状态可能不变
5.如图,用斜向下的推力F推木箱,木箱恰好做匀速直线运动,则推力F与木箱所受的摩擦力的合力的方向一定是( )
A.向下偏左 B.向下偏右 C.水平向左 D.竖直向下
6.如图所示,质量为m的A物体放在水平桌面上,通过光滑的定滑轮悬挂一个质量也为m的B物体,且已知物体A与桌面间的动摩擦因数为0.5,要使A静止,需加一水平向左的力,重力