高一物理最新教案-物体的平衡复习教案[整理] 精品

物体的平衡教案
高中物理的基础是力学。

力学的基础就是物体的平衡（共点力作用下物体的平衡）。

不仅力学，还有后面的热学（分子力），电学（电场力），磁场（磁场力），都是以物体的平衡为基础进行展开的，可以说物体的平衡学好了，对高中物理的其他内容的学习就会变得得心应手，反之将寸步难行。

一. 物体的平衡种类
物体的平衡分三个类型：共点力作用下物体的平衡；有固定转轴物体的平衡；一般物体的平衡。

一般认为物体的平衡仅指共点力作用下物体的平衡。

二. 物体的平衡条件
平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动，称平衡状态。

平衡条件：共点力作用下物体的平衡条件是物体受合力为零。

即：
三. 平衡条件的基本应用
例1. 如图1所示，重40N的物体与竖直墙间的动摩擦因数为0.2，若受到与水平线成
角的斜向上的推力F作用而沿竖直墙匀速上滑，则F多大？
图1
解析：取物体为研究对象，其受力情况如图2所示，取沿墙面方向为y轴，垂直于墙面为x轴，由平衡条件可知
①
②
图2
另外考虑到滑动摩擦力与正压力之间有③
由①②③式可解得：
即：当推力F大于为71N时，物体沿墙面匀速上滑。

四. 平衡条件的推论
1. 若物体在两个共点力作用下处于平衡状态，则两力满足等大反向的关系。

2. 若物体在三个非平行的力作用下处于平衡状态，则三力一定为共点力。

3. 当物体受N个共点力作用而平衡时，其中的N－1个力的合力一定是剩下的那个力的平衡力。

例2. 如图3所示，长度为3R的均质光滑棒，放在半径为R的半球形光滑碗内，求平衡时光滑棒与水平方向的夹角。

图3
解析：作棒的三个受力示意图G、N1、N2，根据弹力的特点N1应垂直于棒，N2应通过球心O，物体在三个非平行的力作用下处于平衡状态，则三力一定为共点力。

设这三个力G、N1、N2的交点为O1，由几何关系可知O1也在球面上，设棒的重心O2到B点的距离为x，则BO1长为y，棒与水平方向夹角为（角A也为）
在三角形中有：
在三角形中有：
消去得：
解得：
查表可得：
五. 平衡条件解题中的几何方法
例3. 如图4所示，质量为m的小球用细线悬挂在O点，并置于倾角为的光滑斜面上，细线与竖直方向的夹角为。

试分析：在斜面缓慢右移，逐渐减至的过程中，小球受到的细线拉力和斜面的支持力如何变化？它们的极值各是多少？
图4
分析：本题可根据受力分析图，判断力的变化趋势，根据矢量图形判断其极值问题。

解：在逐渐减小的过程中，小球在三个共点力作用下始终处于平衡状态：重力（mg）总竖直向下，支持力（）大小变化而方向始终垂直斜面，而拉力（F）的大小和方向都在变化：
图5
从三力构成的矢量图形（图5）可以看出；拉力F先减小后增大，当F与垂直，即：，F与斜面平行时，拉力最小，为
而支持力不断减小，当时减为零
即
例4. 如图6所示，一个重为G的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为，在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态，今使板与斜面的夹角由缓慢增大，问：在此过程中，球对挡板和球对斜面的压力大小如何变化？
图6
解析：取球为研究对象，球受重力G，斜面支持力、挡板支持力。

因为球始终处于平衡状态，故三个力构成封闭的三角形，当挡板逆时针转动时，的方向也逆时针转动，作出如图7所示的动态矢量三角形，由图可知，先减小后增大，随增大而始终减小。