新鲁科版高中物理必修一5.3《力的平衡》课件2 (共55张PPT)

4.如图所示弹簧测力计自身重力不计，两端的拉力
分别为F1、F2，弹簧被拉后静止不动，则弹簧测力 计所受的合力为多少？测力计的示数与两端拉力F1、 F2有什么关系？若两端拉力都增大，测力计所受的 合力及测力计的示数怎样变化？
提示：研究的对象是测力计，且其静止不动，处于 平衡状态，两端所受拉力大小相等，方向相反作用 在同一条直线上，所以测力计受的合力为零，测力 计的示数等于一端拉力的大小.若两端拉力都增大， 弹簧被拉长后静止不动，合力仍为零，测力计的示 数随两端拉力的增大而增大.
4．(2010·南京高一检测)如图所示，物体受到与水 平方向成30°角的拉力F作用向左做匀速直线运动，
则物体受到的拉力F与地面对物体的摩擦力的合力 是( )
A．向上偏左
B．向上偏右
C．竖直向上
D．竖直向下
【解析】选C．由于物体做向左的匀速运动，所以 如果将力F分解到水平和竖直方向上，水平方向的 分力F1与摩擦力等大反向，只剩下竖直向上的分力 F2，所以拉力F与摩擦力的合力是竖直向上的．本 题也可将物体所受的弹力与重力等效为一个竖直向 下的力，这样物体就受到三个力的作用，拉力F与 摩擦力的合力应该与第三个力等大反向．故C选项 正确.
【自主解答】当斜面倾角为θ时，物体沿着斜面匀 速滑下，对物体受力分析，物体受到重力G、斜
面的弹力N、滑动摩擦力F作用，为使较多的力处 于坐标轴上，建立如图所示的坐标系，将重力G正 交分解到坐标轴上，Gx=mgsinθ，Gy=mgcosθ， 根据平衡条件，合力为零，
在x轴上有：F-mgsinθ=0在y轴上有：N-mgcosθ=0， 解得：F=mgsinθ、N=mgcosθ所以物体与木板间的 动摩擦数:μ=F =tanθ.
N
答案：tanθ
应用
知识点1：共点力作用下物体的平衡条件 1.物体在共点力作用下，下列说法中正确的是( ) A.物体的速度在某一时刻等于零时，就一定处于平衡状态 B.物体相对另一物体保持静止时，一定处于平衡状态 C.物体所受合力为零时，就一定处于平衡状态 D.物体做匀加速运动时，处于平衡状态
【解析】选C.某一时刻速度为零的物体，受力不一 定为零，故不一定处于平衡状态，A错误；物体相 对另一物体静止时，该物体不一定静止，如当另一 物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此物体 处于非平衡状态，故B错误；C选项符合平衡条件 的判断，为正确选项；物体做匀加速运动，所受合 力不为零，不是平衡状态，故D错误.
3.实验探究：（1）探究二力平衡．如图操作改变 钩码个数，当钩码静止时，钩码的重力与测力计的 示数大小有什么关系？通过分析钩码的受力，得出 二力平衡的条件是什么？
提示：钩码的重力与测力计的示数总是相等，测力 计的示数是钩码对测力计的拉力，由牛顿第三定律 可知，测力计对钩码的拉力大小也等于物体的重力 大小，方向与重力的方向相反，由此可知钩码受到 重力和测力计对它的拉力合力为零，钩码处于平衡 状态.则二力平衡的条件是：两个力大小相等，方 向相反，作用在同一条直线上，合力为零.
答案：10 N 水平向西 10 N
7.（6分）如图甲所示，质量为mA的物体A放在倾 角θ＝37°的斜面上时，轻轻一推恰好能沿斜面匀 速下滑；现用细线系住物体A，并平行于斜面向上 绕过光滑的定滑轮，另一端系住物体B，如图乙所 示，欲使物体A和B都处于静止状态，则物体B的 质量应符合什么条件？(设最大静摩擦力等于滑动 摩擦力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)
【典例1】如图所示，重力为G的物体在水平向右 和跟竖直方向成θ角的斜向上绳子的拉力作用下， 保持静止状态，试求两绳的拉力．
【思路点拨】取物体为研究对象，它受 三个力的作用．即物体的重力，AO绳 的拉力，BO绳的拉力，且这三个力相 交于O点，故此题为共点力的平衡问 题．在对实际问题的求解中，可以用合 成法，也可以用分解法，用三角形法， 还可以用正交分解法．
2.起重机提吊货物时，货物所受重力G和拉力T之 间的关系是( ) A.货物匀速上升时，T>G B.货物匀速下降时，T<G C.只有当货物静止时，T=G D.不论货物匀速上升、匀速下降或静止时，T=G
【解析】选D．本题要注意的是物体的 平衡状态是指物体保持静止或匀速直线 运动状态，与物体运动方向无关．因此， 无论货物匀速上升、匀速下降或静止时， 物体所受重力和拉力都是平衡力，总是 大小相等的．所以答案选D．
知识点2：共点力平衡的应用
3．用50 N的力按住一重10 N的木块，使木块刚好 能沿竖直墙壁匀速下滑，木块受到的摩擦力的大小 是( )
A.50 N B.10 N C.40 N D.60 N
【解析】选B．本题关键是对木块作出正确的受力 分析．木块在竖直方向上受到重力和摩擦力两个力 作用，因为木块匀速下滑，所以此二力为平衡力， 摩擦力大小等于物体所受的重力，即10 N．答案 选B．
体一直处于平衡状态，则据共点力作用下物体的平
衡条件有 F合＝0
F x 合 0
F
ຫໍສະໝຸດ Baidu
y合
0
对物体受力分析，如图
可得F=FN ，Ff=G，故答案选C、D．
二、非选择题（本题包括3个小题，共14分）
5．（4分）在水平路面上匀速向前行驶的汽车， 受到向前的牵引力_____（选填“大于”、“等于” 或“小于”）向后的阻力；竖直向上推出的排球在 上升的过程中，排球的速度越来越小，是由于 ____________的作用．（忽略空气阻力）
（2）探究三力平衡（研究对象为忽 略重力的小钢丝环）．如图操作通过 改变钩码个数和两个测力计的拉力， 然后用平行四边形定则，求出两个测 力计拉力的合力与所挂钩码的重力有 什么关系？物体（钢丝环）受三个力 作用下平衡条件是什么？
提示：以钢丝环为研究对象，且其始终处于静止， 求出的两个测力计的合力总是等于物体的重力，钢 丝环受三个力的作用，两个测力计的拉力可用其合 力替代，钩码对它的向下拉力等于钩码的重力，且 合力方向与重力方向相反，则钢丝环受的合力总为 零，物体受到三个力的作用处于平衡状态时，其中 两个力的合力一定跟第三个力大小相等，方向相反， 作用在同一条直线上，整个物体所受合力为零.总 结规律：物体在共点力作用下处于平衡状态时，其 合力为零．
)，A正确．
4．用手将物体水平压在竖直墙壁上，在物体始终 保持静止的情况下( )
A．压力加大，物体受的静摩擦力也加大
B．压力减小，物体受的静摩擦力也减小
C．物体所受静摩擦力为定值，与压力大小无关
D．不论物体的压力改变与否，它受到的静摩擦力 大小总等于重力大小
【解析】选C、D．物体始终保持静止，即是指物
1．实例：飞机从起飞到以一定的速度平稳飞行，再到降落， 最后停留在机场的停机坪上．讨论并分析飞机在全过程中 的哪些阶段是处于平衡状态的？
提示：飞机在起飞过程中需要加速，降落过程中需要减速， 不是平衡状态；中间过程以一定的速度平稳飞行，保持匀 速直线运动状态，是平衡状态．最后停留在机场的停机坪 上，保持静止状态，是平衡状态．
2．人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上 匀速运动，如图所示．以下说法正确的是( ) A．人受到重力和支持力的作用 B．人受到重力、支持力和摩擦力的作用 C．人受到的合外力不为零 D．人受到的合外力方向与速度方向相同
【解析】选A．因为人随扶梯斜向上匀 速运动，处于平衡状态，根据物体处于 平衡状态的推论可知：物体所受的力一 定是平衡力，已知物体受重力作用，则 一定受竖直向上的支持力的作用，一定 不会受到水平方向上的摩擦力．答案选 A．
【解析】汽车在水平公路上行驶时，受到两对平衡 力，一对是竖直方向上受到的重力和支持力；一对 是水平方向上受到的牵引力和摩擦力．它们大小相 等、方向相反、作用在同一物体上．向上推出的排 球，离开手后会继续上升，由于还受到重力的作用， 所以速度大小会逐渐减小．
答案：等于 排球受到重力
6．（4分）一个在粗糙水平面上向东做匀速直线 运
（2）可使下面的货物面积大一些，往上面逐渐减 小，即增大支持面.
【典例2】如图所示，将物体放在水平放置的木板 上，缓缓将木板的右端提起，使木板成为一个斜面. 当斜面的倾角为θ时，物体恰好沿斜面匀速滑下， 求物体与木板间的动摩擦因数是多少？
【思路点拨】物体恰好沿斜面匀速下滑时，物体处 于平衡状态，所受合力为零.
3．（2010·杭州高一检测）一质量 为M的探空气球在匀速下降，若气球 所受浮力F始终保持不变，气球在运 动过程中所受阻力仅与速率有关， 重力加速度为g．现欲使该气球以同 样速率匀速上升，则需从气球吊篮 中减少的质量为( )
A．2(M-F ) g
C．2M- F g
B．M- 2F g
D．0
【解析】选A．设减少的质量为Δm， 匀速下降时Mg=F＋kv，匀速上升时gF Mg-Δmg＋kv = F，解得Δm=2(M-
6.如图所示，物体N和M叠放在水平桌面上，在分 析物体M、N的受力情况中，属于一对平衡力的是 ()
A.N对M的压力与N所受的重力
B.M对N的支持力与N所受的重力
C.N对M的压力与M所受的重力
D.M对N的支持力与M所受的重力
【解析】选B．A、D中两个力作用在不同物体上， 不可能是平衡力；C中两个力方向均竖直向下，方 向相同不可能是平衡力．只有B中两个力满足平衡 条件“同体”、“等大”、“反向”、“共线”四 个特点．故答案选B．
动的物体，受到的水平拉力为10 N，则物体受到 的
摩擦力大小为_____，方向为_____；现把拉力 增加
到20 N，则物体所受到的合力为______．
【解析】以物体为研究对象，因为它做匀速直线运 动，所以受力平衡，即拉力与摩擦力大小相等、方 向相反，所以摩擦力大小为10 N，方向水平向 西．拉力增加后，影响摩擦力大小的水平面粗糙程 度及物体对平面的正压力都没有发生变化，所以摩 擦力不变．则此时拉力与摩擦力为同一直线上方向 相反的两个力，根据力的合成知识，可知两个力合 力大小为两个力之差即20 N-10 N=10 N．
2．物体处于什么样的状态才是平衡状态？如果物 体受两个力作用，这两个力满足什么条件时，物体 才能处于平衡状态？如果物体在互成角度的三个共 点力作用下，处于平衡状态，这三个力应该满足什 么条件?
提示：物体保持静止状态或保持匀速直线运动状态 我们称为平衡状态．物体在两个共点力作用下处于 平衡状态时，这两个力的合力一定满足大小相等， 方向相反，作用在一条直线上，即F合＝0．物体在 互成角度的三个共点力作用下处于平衡状态时，三 个力的合力为零.
一、选择题（本题包括4个小题，每题4分，共16 分）
1.下列哪组力作用在物体上，有可能使物体处于平 衡状态( )
A．3 N，4 N，8 N
B．3 N，5 N，1 N
C．4 N，7 N，8 N
D．7 N，9 N，6 N
【解析】选C、D． 在共点力作用下物体的平衡条 件是合力为零，即F合＝0．只有C、D两个选项中 的三个力合力可能为零．
5.(2010·西安高一检测)如图所示，木块在水平桌
面上，受水平力F1=10 N，F2=3 N而静止，当撤去 F1后，木块仍静止，则此时木块受的合力为( )
A．0
B．水平向右，3N
C．水平向左，7 N D．水平向右，7N
【解析】选A．撤去F1后，木块仍静止，则此时木 块仍处于平衡状态，故木块受的合力为0．故答案 选A．
解法三（正交分解法）：将F1正交分解，如图（c） 所示，由力的平衡条件得：
F2-F1sinθ=0，
F1cosθ-G=0
G
所以F1=cos
,
F2=F1sinθ=Gtanθ．
如果有轻重不同的货物，在装上货车时，为保证货 物及车的稳定，应怎样装车？
提示：（1）把重的货物放在下面，轻的货物放在 上面，降低重心.
【自主解答】解法一（合成法）：物体受力情况如图
（a）所示，G为重力，F1为绳AO的拉力，F2为绳BO的
拉力．设F为F1和F2的合力，则F＝G，方向竖直向上．由
几
F G.
何关系有F1= cos Fc2o＝sFtanθ＝Gtanθ． 解法二
（三角形法）：将物体所受三个力 依次相连接，因合力为零，三力依次G 连, 接得到如图 （b）所示的三角形．显然，F1=cos F2＝Gtanθ．