第三章专题六：动态平衡 课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

专题:动态平衡 第三章　相互作用——力 【学习目标】 1、掌握共点力平衡的条件. 2、会利用动态三角形、相邻三角形、辅助圆法分析三力动态平衡问题 3、会利用正交分解法分析多力动态平衡问题. 平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这个物体处于平衡状态。 平衡 状态 静止 匀速直线运动（匀速） v=0，a=0 V恒定/ a=0 理解 知识回顾 三 力 平 衡 力的三角形法则 对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移，使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、相似三角形或辅助圆等数学知识求解未知力 G G1 G2 例1：挡板若从竖直逆时针缓慢旋转到水平，球对挡板和斜面的压力如何变化？ 一、动态三角形 有一个力大小、方向均不变，另有一个力方向不变时，可画出这三个力的封闭矢量三角形来分析力的变化情况的方法，图解法也常用于求极值问题。 “缓慢” 动态平衡状态 图解法 应用条件 针对练习1． 如图所示，用竖直木板挡住放在光滑斜面上的小球A，A受到的重力为G。整个装置静止在水平面上。设斜面和木板对小球A的弹力大小分别为F1和F2。保持木板竖直，在斜面的倾角θ缓慢减小的过程中，A受力的变化情况是( ) A．F1增大，G不变，F2减小 B．F1减小，G不变，F2增大 C．F1减小，G不变，F2减小 D．F1不变，G增大，F2增大 7 合成两个变化力，分解不变力 [解析] 小球A受到重力、斜面对小球A的弹力F1和木板对小球的弹力F2，在斜面的倾角θ缓慢减小的过程中，A的重力G不变，F2方向不变，由图解法知，F1、F2均减小，故C正确，A、B、D错误。 8 合成两个变化力，分解不变力 例2．如图所示，轻杆AC可绕A轴在竖直平面内自由转动，C端挂一重物，另用一轻绳通过滑轮系住P端．当AC和竖直方向间的夹角α缓慢增大时（0＜α＜1800），则AC杆所受作用力的大小 （ ） A．恒定不变 B．逐渐增大 C．逐渐减小 D．先增大、后减小 √ 二、相似三角形 “缓慢” 动态平衡状态 应用条件 有一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向均变化，但受力分析得到的矢量三角形总与题目中的几何三角形相似，利用相似三角形对应边成比例判断力的大小变化 针对练习2．如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。质量为m的小球套在圆环上。一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力FN的大小变化情况是(　　) A．F不变，FN增大 B．F不变，FN减小 C．F减小，FN不变 D．F增大，FN减小 mg F √ 相似三角形法 三、辅助圆法 “缓慢” 动态平衡状态 应用条件 有一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向均变化，但变化两力的夹角不变。利用数学中几何辅助圆的思想，圆中同一条弦所对的圆周角不变，判断两力的大小变化。 例3．如图所示，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N，初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为α（α>π/2 ）。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中( ) mg FMN FOM mg FMN FOM A．MN上的张力逐渐增大 B．MN上的张力先增大后减小 C．OM上的张力逐渐增大 D．OM上的张力先增大后减小 √ √ FOM FMN 四、正弦定理法 例4： 五、正交分解法 “缓慢” 动态平衡状态 应用三力及三力以上，列平衡方程，利用三角函数关系，解析得到各力的变化。 (2019·全国卷Ⅰ)(多选)如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止，则在此过程中( ) A．水平拉力的大小可能保持不变 B．M所受细绳的拉力大小一定一直增加 C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D．M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 答案 BD 例5： 解析 选N为研究对象，受力情况如图甲所示，用水平拉力F缓慢拉动N的过程中，水平拉力F逐渐增大，细绳的拉力T逐渐增大，A错误，B正确。对于M，受重力GM、支持力FN、绳的拉力T以及斜面对它的摩擦力f；如图乙所示，若开始时斜面对M的摩擦力f沿斜面向上，则T＋f＝GM sin θ，T逐渐增大，f逐渐减小，可能会出现f减小到零后，再反向增大； 若开始时斜面对M的摩擦力沿斜面向下，则T＝GM sin θ＋f，当T逐渐增大时，f逐渐增大，C错误，D正确。 作业： 1、完成：动态平衡专题练习。 2、预习：临界问题 $$