2012高中物理 3.5共点力的平衡条件3教案 粤教版必修1.doc

专题一共点力作用下物体的平衡重点难点1．动态平衡：若物体在共点力作用下状态缓慢变化其过程可近似认为是平衡过程其中每一个状态均为平衡状态这时都可用平衡来处理．2．弹力和摩擦力：平面接触面间产生的弹力其方向垂直于接触面;曲面接触面间产生的弹力其方向垂直于过接触点的曲面的切面；绳子产生的弹力的方向沿绳指向绳收缩的方向且绳中弹力处处相等（轻绳）；杆中产生的弹力不一定沿杆方向因为杆不仅可以产生沿杆方向的拉、压形变也可以产生微小的弯曲形变．分析摩擦力时先应根据物体的状态分清其性质是静摩擦力还是滑动摩擦力它们的方向都是与接触面相切与物体相对运动或相对运动趋势方向相反．滑动摩擦力由Ff=μFN公式计算FN为物体间相互挤压的弹力；静摩擦力等于使物体产生运动趋势的外力由平衡方程或动力学方程进行计算．3．图解法：图解法可以定性地分析物体受力的变化适用于三力作用时物体的平衡．此时有一个力（如重力）大小和方向都恒定另一个力方向不变第三个力大小和方向都改变用图解法即可判断两力大小变化的情况．4．分析平衡问题的基本方法：①合成法或分解法：当物体只受三力作用处于平衡时此三力必共面共点将其中的任意两个力合成合力必定与第三个力大小相等方向相反；或将其中某一个力（一般为已知力）沿另外两个力的反方向进行分解两分力的大小与另两个力大小相等．②正交分解法：当物体受三个或多个力作用平衡时一般用正交分解法进行计算．规律方法【例1】（05年浦东）如图所示轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上圆环A套在粗糙的水平直杆MN上现用水平力F拉着绳子上的一点O使小球B从图示实线位置缓慢上升到虚线位置但圆环A始终保持在原位置不动则在这一过程中环对杆的摩擦力Ff和环对杆的压力FN的变化情况（B）A．Ff不变FN不变B．Ff增大FN不变C．Ff增大FN减小D．Ff不变FN减小训练题如图所示轻杆BC一端用铰链固定于墙上另一端有一小滑轮C重物系一绳经C固定在墙上的A点滑轮与绳的质量及摩擦均不计若将绳一端从A点沿墙稍向上移系统再次平衡后则（C）A．轻杆与竖直墙壁的夹角减小B．绳的拉力增大轻杆受到的压力减小C．绳的拉力不变轻杆受的压力减小D．绳的拉力不变轻杆受的压力不变【例2】（05年高考）如图所示在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B它们的质量分别为mA、mB弹簧的劲度系数为kC为一固定挡板．系统处于静止状态．现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动求物块B刚要离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d．（重力加速度为g）【解】系统静止时弹簧处于压缩状态分析A物体受力可知：F1=mAgsinθF1为此时弹簧弹力设此时弹簧压缩量为x1则F1=kx1得x1=在恒力作用下A向上加速运动弹簧由压缩状态逐渐变为伸长状态．当B刚要离开C时弹簧的伸长量设为x2分析B的受力有：kx2=mBgsinθ得x2=eq\f(mBgsinθk)设此时A的加速度为a由牛顿第二定律有：F-mAgsinθ-kx2=mAa得a=eq\f(F-(mA+mB)gsinθmA)A与弹簧是连在一起的弹簧长度的改变量即A上移的位移故有d=x1+x2即：d=eq\f((mA+mB)gsinθk)训练题如图所示劲度系数为k2的轻质弹簧竖直放在桌面上其上端压一质量为m的物块另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面其下端与物块上表面连接在一起要想使物块在静止时下面簧产生的弹力为物体重力的eq\f(23)应将上面弹簧的上端A竖直向上提高多少距离？答案：d=5(k1+k2)mg/3k1k2【例3】如图所示一个重为G的小球套在竖直放置的半径为R的光滑圆环上一个劲度系数为k自然长度为L（L＜2R）的轻质弹簧一端与小球相连另一端固定在大环的最高点求小球处于静止状态时弹簧与竖直方向的夹角φ．【解析】小球受力如图所示有竖直向下的重力G弹簧的弹力F圆环的弹力NN沿半径方向背离圆心O．利用合成法将重力G和弹力N合成合力F合应与弹簧弹力F平衡观察发现图中力的三角形△BCD与△AOB相似设AB长度为l由三角形相似有：eq\f(mgF)==eq\f(Rl)即得F=eq\f(mglR)另外由胡克定律有F=k（l-L）而l=2Rcosφ联立上述各式可得：cosφ=eq\f(kL2(kR-G))φ=arcoseq\f(kL2(kR-G))训练题如图所示A、B两球用劲