2020年高考物理 物体的平衡总复习课件 新人教版 精品

为
．
封闭的三角形
(3)物体在三个共点力作用下处于
时，
【特别提醒】(1)在一些定性判断平衡状态 的问题中，采用共点力平衡的相关推论，可 以使许多问题简化．
(2)物体速度为零时不一定处于平衡状态．
●深化拓展
解平衡问题的基本步骤
(1)选定研究对象，依据题意应该用整体法 还是隔离法更有利于解决问题应视具体问题 而定．
答案：A
●规律方法
当物理情景中涉及物体较多，就要考虑采用 整体法和隔离法．
物体必须从系统中隔离出来，独立地进行受 力分析，列出方程．
3．联系：牛顿第三定律
整体法和隔离法有时要交叉使用，但必须使 用力的相互作用原理才能从整体法过渡到隔 离法．
【例2】 如图所示，轻绳一端系在质量为 m的物体A上，另一端系在一个套在粗糙竖 直杆MN的圆环上．现用水平力F拉住绳子 上一点O，使物体A从图中实线位置缓慢下
(2009·高考山东理综)如图所示，光滑半球 形容器固定在水平面上，O为球心．一质量 为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于 P点．设滑块所受支持力为FN，OP与水平 方向的夹角为θ.下列关系正确的是
()
解析：本题主要考查受力分析和共点力平衡， 意在考查考生受力分析和运用数学知识处理 物理问题的能力．物体受力情况如图所示， 由物体的平衡条件可得FNsinθ＝mg， FNcosθ＝F，联立解得FN＝mg/sinθ，F＝ mg/tanθ，故只有A正确．
[解析] 解法一 用合成法
取足球和网兜作为研究对象，其受重力G＝ mg、墙壁的支持力F1和悬绳的拉力F2三个 共点力作用而平衡．由共点力的平衡条件可 知，F1和F2的合力F与G大小相等、方向相 反，即F＝G，从图乙中力的平行四边形可 求得：
解法二 用分解法
取足球和网兜作为研究对象，其受重力G、 墙壁的支持力F1和悬绳的拉力F2三个共点力 作用，如图丙所示，将重力G分解为F1′和 F2′.由共点力的平衡条件可知，F1与F1′ 的合力必为零，F2与F2′的合力也必为零， 所以有：
以水平方向为x轴、竖直方向为y轴建立直角 坐标系xOy，将F2分别沿x轴和y轴方向进行 分解．由平衡条件可知，在x轴和y轴方向上 的合力F合x和F合y应分别等于零，即：
[总结提升] 本题是课本上的一道例题，这 里用了四种方法求解．一题多解是同学们在 平时做题时应多加训练的，只有在平时练习 时熟悉各种方法，才能在考试中得心应手．
(2)对研究对象进行准确的受力分析，找出 哪些物体对要研究的物体有力的作用．
(3)画出受力示意图，并将某些力进行合成 或分解，作出平行四边形．
(4)根据平衡条件：F合＝0，列出平衡方程进 行求解．
●针对训练
(2009·浙江理综)如图所示，质量为m的
等边三棱柱静止在水平放置的斜面上．已知
三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为μ，斜面
(2)处于平衡状态的物体或系统，任意一个 方向的合外力为零，可在任意方向上列平衡 方程．
【例1】 沿光滑的墙壁用网兜把一个足球 挂在A点，如图甲所示，足球的质量为m， 网兜的质量不计，足球与墙壁的接触点为B， 悬绳与墙壁的夹角为α.求悬绳对球的拉力和 墙壁对球的支持力．
[分析] 本题是一道典型的三力平衡问题， 可以用多种方法求解，关键是能进行正确的 受力分析．
解法三 用相似三角形求解
取足球和网兜作为研究对象，其受重力G、 墙壁的支持力F1和悬绳的拉力F2三个共点力 作用，如图丁所示．设球心为O，由共点力 的平衡条件可知，F1和G的合力F与F2大小 相等、方向相反．由图可知，三角形OFG与 三角形AOB相似，所以有：
解法四 用正交分解法求解
取足球和网兜作为研究对象，其受三个力的 作用，即重力G、墙壁的支持力F1和悬绳的 拉力F2，如图戊所示
3．正交分解法
将各力分解到x轴上和y轴上，运用两坐标轴
上的合力等于零的条件
，此方法
多用于三个以上共点力作用下的物体的平
衡．值得注意的是，对x、y轴选择时，尽可
能使较多的力落在x、y轴上，被分解的力尽
可能是已知力，不宜分解待求力．
【特别提醒】(1)当多个物体组成的系统处 于平衡状态时，系统内任何一物体均处于平 衡状态，因此，对系统可列平衡方程，也可 对任何一物体列平衡方程．
降到虚线位置，但圆环仍保持在原来的位置 不动．则在这一过程中，环对杆的摩擦力F1 和环对杆的压力F2的变化情况是
()
A．F1保持不变，F2逐渐增大 B．F1逐渐增大，F2保持不变 C．F1逐渐减小，F2保持不变 D．F1保持不变，F2逐渐减小
[解析] 把物体A和圆环看成一个整体，水 平方向F2＝F，竖直方向F1＝GA＋G环，可 见F1始终不变．隔离结点O分析，如图所示， F＝GAtanα，由F2＝F得F2＝GAtanα，即F2 随绳与杆MN夹角的减小而减小，故D项正 确．[答案] D
●规律方法 处理平衡问题的基本方法 1．力的平行四边形定则 物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个
2．力的三角形定则
物体受同一平面内三个互不平行的力作用处 于平衡时，可以将这三个力的矢量首尾相 接．构成一个矢量三角形；即三个力矢量首 尾相接，恰好构成三角形，则这三个力的合 力必为零，利用三角形法，根据正弦定理、 余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未 知力．
●自主学习
共点力的平衡 1．平衡状态：物体处静于止
状态，称为平衡状态．
匀或速直线运动
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2．共点力的平衡条件F：合＝0
或者
3．平衡条件的推论
(1)物体在多个共点力作用下处于平衡状态， 则其中的一个力与其等大余反力向的合
力
．
不平行
(2)物体在同一平面内共的点三力个
的力的作
用下处于平衡状态，则这三平个衡力状必态
的倾角为30°，则斜面对三棱柱的支持力与
摩擦力的大小分别为
()
解析：本题考查力的平衡，意在考查考生受 力分析的能力和理解平衡的条件．等边三棱 柱静止在斜面上，处于平衡状态，故所受合 力为零，由受力分析可知其受重力、弹力和 静摩擦力，画出受力分析图可知斜面对三棱 柱的支持力FN＝mgcos30°＝ mg，摩擦