高中物理 重心位置与物体平衡的关系专题辅导
高一物理找重心知识点
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高一物理找重心知识点一、引言物理学是一门研究物质和能量运动及其相互作用的科学。
在高中物理学习中,找重心是一个非常重要的知识点。
找重心不仅在理论上有着广泛的应用,而且在实践中也能帮助我们解决很多有关平衡或者运动的问题。
本文将从基本概念开始,逐步探讨找重心的相关知识点。
二、基本概念重心是指物体内所有微元质点的质量乘以这些质点到某一固定点的距离之和与物体总质量之比。
简单来说,就是物体能在哪个点平衡既不翻倒也不倾斜的地方。
重心的位置确定了物体的平衡性质,可以通过实验或计算得到。
三、重心的计算方法1. 一维模型下的寻找重心在一维平衡问题中,物体只能沿着直线运动。
如果物体是均匀的,可以通过将物体分割成微小块,计算每个微小块的质量与其与参考点的距离之积,然后将所有微小块的乘积相加,最后除以物体总质量即可得到重心的位置。
2. 二维平面图形的重心对于平面图形,如长方形、三角形等平面图形,可以通过求面积的加权平均值来计算重心的位置。
以三角形为例,可以将其分成几个简单的矩形,求出每个矩形的重心,然后按照面积的比例进行加权平均,即可得到整个三角形的重心位置。
3. 三维体的重心在三维问题中,可以将物体分割成许多微元,并计算每个微元体积与其与参考点的距离之积,最后将所有微元的乘积相加,再除以物体总体积即可求得重心的位置。
四、应用实例1. 平衡问题找重心可以帮助我们解决很多平衡问题。
比如在物体平衡时,如果重心在物体支撑点的上方,物体将保持平衡;如果重心位于支撑点下方,物体将发生倾倒。
所以,在设计建筑物或者搭建桥梁时,重心的位置是一个需要非常严密计算的问题。
2. 运动问题找重心还可以帮助我们分析物体的运动状态。
当物体绕其重心旋转时,无论是外力还是其他因素的作用,都不会改变重心的位置。
这一点在体操、滑雪等运动项目中有着重要的应用。
五、总结通过对重心的认识和计算,我们可以更好地理解物理世界中的平衡和运动。
重心的位置不仅关系到物体的稳定性,而且也在实践中有着广泛的应用。
重心位置与物体平衡关系
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重心位置与物体平衡的关系一个物体受到重力的作用,从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫物体的重心。
重心相当于是物体各个部分所受重力的等效作用点。
重心的位置一方面取决于物体的几何形状,另一方面取决于物体的质量分布情况。
物体的平衡问题是物理学中一大类问题,物体在重力和支持力下的平衡又可分为稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡三个类型。
物体稍微偏离平衡位置,如果重心升高,就是稳定平衡;如果重心降低,就是不稳定平衡;如果重心的位置不变,就是随遇平衡。
从物理学的角度来看,重心的位置和物体的平衡之间有着密切联系,主要体现在两个方面:(1)物体的重心在竖直方向的投影只有落在物体的支撑面内或支撑点上,物体才可能保持平衡。
(2)物体的重心位置越低,物体的稳定程度越高。
对于重心位置和平衡的关系我们可以举出如下熟知的例子:类型1:不倒瓮为什么不倒?如图1,有趣的不倒翁,不论你怎么使劲推,它都不会翻倒。
甚至你把它横过来放,一松手,不倒翁又会站在你面前。
这是怎么回事呢?一方面因为它上轻下重,底部有一个较重的铁块,所以重心很低;另一方面,不倒翁的底面大而圆滑,当它向一边倾斜时,它的重心和桌面的接触点不在同一条铅垂线上,重力作用会使它向另外一边摆动。
比如,当不倒翁向左倒时,重心和重力作用线在接触点的右边,在重力作用下,不倒翁就又向右倒。
当倒向右边时,重心和重力作用线又跑到接触点左边,迫使不倒翁再向左倒。
不倒翁就是这样摆过来,又摆过去,直到因为摩擦和空气阻力,能量逐渐损失,减少到零。
重力作用线此时恰好通过接触点,它才不会继续摆动。
类型2:来看一个不可思议的平衡表演. 将一把小折刀打开一半,把刀尖插进一支铅笔的一侧,距笔尖约2厘米。
将笔尖放在手指头上,铅笔会稳稳地站立着。
稍稍调整一下小刀的开合度,把笔尖放在任何物体上,你会发现,铅笔都不会倾倒。
这是因为铅笔和小刀组成的系统,其总重心在笔尖支撑点以下的缘故,其道理和不倒翁有些相似.类型3:一块水平放置的砖头,不论雨打风吹,总是稳稳地呆在原地。
[高中物理物体的平衡的知识点] 共点力作用下物体的平衡的知识点
![[高中物理物体的平衡的知识点] 共点力作用下物体的平衡的知识点](https://img.taocdn.com/s3/m/ddeec9f0c850ad02df80410f.png)
[高中物理物体的平衡的知识点] 共点力作用下物体的平衡的知识点1、平衡状态:物体受到几个力的作用,仍保持静止状态,或匀速直线运动状态,或绕固定的转轴匀速转动状态,这时我们说物体处于平衡状态,简称平衡。
在力学中,平衡有两种情况,一种是在共点力作用下物体的平衡;另一种是在几个力矩作用下物体的平衡(既转动平衡)。
2、要区分平衡状态、平衡条件、平衡位置几个概念。
平衡状态指的是物体的运动状态,即静止匀速直线运动或匀速转动状态;而平衡条件是指要使物体保持平衡状态时作用在物体上的力和力矩要满足的条件。
至于平衡位置这个概念是指往复运动的物体,当该物体静止不动的位置或物回复力为零的位置。
它是研究物体振动规律时的重要概念,简谐振动的物体在平衡位置时其合力不一定零,所以也不一定是平衡状态。
例如单摆振动到平衡位置时后合力是指向圆心的。
3、共点力的平衡⑴共点力:物体同时受几个共面力的作用,如果这几个力都作用在物体的同一点,或这几个力的作用线都相交于同一点,这几个力就叫做共点力。
⑵共点力作用下物体的平衡条件是物体所受的合外力为零。
⑶三力平衡原理:物体在三个力作用下,处于平衡状态,如果三力不平行,它们的作用线必交于一点,例如图1所示,不均匀细杆AB长1米,用两根细绳悬挂起来,当AB在水平方向平衡时,二绳与AB夹角分别为30°和60°,求AB重心位置?根据三力平衡原理,杆受三力平衡,TA、TB、G必交于点O只要过O作AB垂线,它与AB交点C 就是AB杆的重心。
由三角函数关系可知重心C到A距离为0.25米。
⑷具体问题的处理①二力平衡问题,一个物体只受两个力而平衡,这两个力必然大小相等,方向相反,作用在一条直线上,这也就是平常所说的平衡力。
平衡力的这些特点就成为了解决力的平衡问题的基础,其他平衡问题最终要转化为这个基础问题。
②三力平衡问题:往往先把两个加合成,这个合力与第三个力就转化成了二力平衡问题,即三力平衡中任意两个力的合力与第三个力的大小相等,方各相反,作用在一条直线上。
高中物理之重心与平衡教案
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高中物理之重心与平衡教案教学目标:1. 理解重心的概念,能够描述不同形状物体的重心位置。
2. 掌握平衡条件的判定方法,能够分析物体的平衡情况。
3. 运用重心与平衡的知识解决实际问题。
教学重点:1. 重心的概念及其位置计算。
2. 平衡条件的判定方法。
3. 实际问题的应用。
教学难点:1. 不规则形状物体重心的计算。
2. 复杂平衡问题的解决。
教学准备:1. 教学PPT及相关教学视频。
2. 实验器材:不同形状的物体、支点、测量工具等。
教学过程:一、导入环节通过展示一些有趣的实验视频,引入本节课的主题,让学生对重心与平衡有初步了解。
二、学习重心1. 讲解重心的概念及其重要性,介绍如何计算简单形状物体的重心位置。
2. 结合实验,让学生通过测量不同形状的物体的重心位置,加深对重心的理解。
三、学习平衡条件1. 解释平衡条件的概念,讲解平衡条件的判定方法。
2. 指导学生通过实验,验证平衡条件,并掌握平衡条件的应用。
四、实际问题解决1. 给定一些实际问题,让学生运用所学知识解决问题。
2. 指导学生分析问题,计算重心位置,判断物体平衡情况。
五、课堂练习布置相关练习题,让学生巩固所学知识。
六、总结反思回顾本节课的内容,总结重点知识,并提出学生存在的问题,引导学生思考如何更好地掌握重心与平衡知识。
教学延伸:1. 布置实验报告任务,让学生通过实验独立探究重心与平衡。
2. 小组合作解决复杂平衡问题,培养学生分析问题、协作解决问题的能力。
教学反馈:及时对学生学习情况进行评估,了解学生的学习情况及存在的问题,以调整教学策略。
教学资源:教学PPT、实验器材、相关视频等。
教学评估:1. 学生课堂表现评价。
2. 学生课后练习及实验报告评价。
教学反思:结合学生反馈及评估结果,及时总结教学情况,不断改进教学方法,提高教学效果。
高一物理有固定转动轴物体的平衡知识精讲
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高一物理有固定转动轴物体的平衡【本讲主要内容】有固定转动轴物体的平衡1. 了解转动平衡的概念,理解力臂和力矩的概念。
2. 理解有固定转动轴物体的平衡条件,会应用平衡条件处理简单的转动平衡问题【知识掌握】前面学习共点力平衡知识时,同学们知道“共点力”其实并不是说各力的作用点必须相同或相等的作用线必定交于一点。
很多情况下,在物体可当作质点且不会转动的情况下,我们也把物体受的外力都视为共点力。
若满足物体所受的共点力的合力为零,则物体处于静止或匀速直线运动状态,即平衡状态。
若物体在外力作用下可能发生转动,当然此时物体所受外力不能称为共点力,那么物体还能否保持平衡状态呢?物体若要保持平衡状态需要什么条件呢?【知识点精析】我们生活中常见到下列现象:(1)两个同学一里一外推门,门静止不动。
(2)手提一根一端固定在墙上的铁杆不动(或缓慢转动),如图所示。
(3)电动机的转子匀速转动。
(匀速转动情况下的平衡问题不要求)1. 转动平衡:一个有固定转动轴的物体,在力的作用下,如果保持静止(或匀速转动),这个物体就处于转动平衡状态。
2. 力矩(1)固定转动轴的含义(做转动的物体,物体上的各点都沿圆周运动,如果圆周的中心在同一直线上,这条直线就叫做转动轴。
)①实际转轴:如门的转轴、力矩盘的转轴、电风扇的转轴、自行车悬空转动时的车轴等。
②等效转轴:实际上并不存在的固定转轴,是人们为解决问题而假想的转轴。
(2)力臂(L):从转动轴到力的作用线的距离。
如下图:OA不是力F的力臂,OB才是力F的力臂。
(3)力矩(M):力和力臂的乘积。
M=FL。
理解:①力矩是表示力对物体的转动作用的物理量。
力矩越大,力对物体的转动作用就越强;力矩为零,力对物体不会有转动作用。
②力矩是对某一转轴而言的。
同一个力,对不同的转轴,力矩不同。
③力矩的正负。
力矩的正负是根据力矩的作用效果而人为规定的。
一般规定使物体向逆时针方向转动的力矩为正,使物体向顺时针方向转动的力矩为负。
物体的重心与平衡
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物体的重心与平衡重心是物体的一个重要概念,它在物理学中扮演着重要的角色。
重心决定了物体的平衡状态,它与物体的质量和几何形状密切相关。
在本文中,我们将深入探讨重心和平衡的概念,并研究它们在不同物体和情境中的应用。
首先,让我们从重心的定义和计算开始。
重心可以被理解为物体质量分布的平均位置,它是物体所受到的重力作用的唯一点。
对于均匀分布质量的物体来说,重心将位于物体的几何中心,当然并不是所有物体都符合这种情况。
为了计算重心的位置,我们可以使用物体的几何形状和质量分布来进行推导。
例如,对于具有规则形状的物体,比如长方形或正圆柱体,我们可以通过计算几何中心来确定重心的位置。
而对于不规则形状的物体,我们可以使用积分方法来计算重心的位置。
重心的重要性体现在对物体的平衡状态的影响上。
当一个物体受到外力的作用时,它将发生平衡或者失去平衡。
一个物体处于平衡状态时,它的重心将位于支撑点的正上方,重力作用产生的力矩将完全平衡。
反之,如果重心偏离支撑点,将会产生力矩,物体将失去平衡。
因此,重心是决定物体平衡状态的关键因素。
我们经常会遇到不同的平衡情况。
静态平衡是指物体处于静止状态且不倾斜。
当物体的重心恰好位于支撑点的正上方时,它将保持静态平衡。
例如,我们在桌子上放一本书,只有当书的重心与桌子上的支撑点完全对齐时,书才能保持不倾斜的静态平衡。
动态平衡则是指物体处于运动状态且不倾斜。
当物体受到外力的作用时,它的重心可以在支撑点的正下方附近停留,并且物体保持平衡。
例如,当骑自行车时,我们必须保持重心在自行车的几何中心附近,以保持平衡。
重心和平衡的概念对于日常生活中的许多活动和事物都有重要的作用。
例如,体操运动员在进行各种难度动作时,必须保持身体的重心平衡,以避免摔倒。
同样地,建筑工程师在设计高楼大厦时,需要考虑重心的位置和结构的稳定性,以确保建筑物不会倾斜或倒塌。
此外,摔跤、击剑等格斗运动也需要运动员控制自己的重心,以保持身体的稳定性和敏捷性。
高中物体的重心知识点总结
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高中物体的重心知识点总结重心的定义重心是指物体所受的地球引力作用线的交点,也就是物体的重心位置。
它是物体平衡时的位置,也是物体受到地面支撑力的作用线所经过的点。
通俗地讲,重心就是物体整体所受重力的集中作用点。
重心的性质重心具有以下性质:1. 重心是关于物体整体的性质,而不是某一部分的性质。
2. 重心的位置与物体形状、大小无关,只与物体的质量分布有关。
3. 重心所在的位置是物体平衡时的位置,也是支撑力作用线的交点。
4. 对于均匀的密度分布物体来说,重心的位置与几何中心(质心)重合。
重心的计算对于不规则形状的物体,重心的位置可以通过计算来确定。
一般而言,可以使用以下几种方法来计算重心的位置:1. 数学方法:通过对不规则形状物体的质量分布进行数学积分,可以计算出物体的重心位置。
2. 实验方法:通过实验测量物体平衡时的支撑点位置,可以确定物体的重心位置。
3. 近似计算方法:对于一些简单的形状如长方形、圆形等,可以通过简单的几何方法估算出重心位置。
重心在物理学中的应用重心在物理学中有着广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 稳定性分析:重心的位置直接决定了物体的稳定性。
如果物体的重心位置处于支撑点上方,物体会处于稳定状态;如果重心位置处于支撑点下方,物体会处于不稳定状态。
2. 运动分析:在物体运动的分析中,重心位置的变化会直接影响到物体的运动状态。
例如,刚体的平移运动时,重心的运动轨迹与整体物体的运动轨迹一致。
3. 结构设计:在建筑工程、机械设计等领域,重心的位置对于设计稳定、安全的结构具有重要意义。
合理地确定重心位置可以提高结构的稳定性和安全性。
总结重心是物理学中一个非常重要的概念,它对于理解物体的平衡、稳定性和运动起着至关重要的作用。
了解重心的定义、性质、计算方法和应用对于学习物理具有重要意义。
通过对重心的深入研究,可以更好地理解物体的运动规律和结构设计原理,为进一步深入物理学的学习打下坚实的基础。
高中物理重心在哪里找教案
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高中物理重心在哪里找教案教学目标:1. 了解重心的概念及其在物理中的重要性。
2. 掌握如何计算简单物体的重心位置。
3. 探究不同形状物体的重心位置。
4. 学会应用重心的概念解决实际问题。
教学过程:1. 引入:通过展示一个悬挂在地面上的各种形状的物体,让学生思考这些物体的重心在哪里,引出重心的概念。
2. 概念讲解:简要介绍重心的定义和重要性,说明重心是一个物体的重要属性,影响物体的平衡和稳定性。
3. 计算重心位置:通过教师示范和学生跟随操作,教授如何计算简单物体的重心位置,引导学生掌握计算方法。
4. 实验探究:设置不同形状的物体,让学生通过实验测定不同形状物体的重心位置,观察不同形状物体的重心位置的特点。
5. 应用问题:提供一些实际问题,要求学生运用所学知识,计算不同形状物体的重心位置,并分析解决问题的思路。
6. 总结反思:对本节课的重点内容进行总结,强调重心在物理中的重要性,鼓励学生继续深入学习和研究。
教学方式:1. 教师讲解结合实例演示。
2. 学生合作实验探究。
3. 小组讨论分析问题。
4. 教学引导、启发学生思考。
5. 提倡自主学习和创新思维。
教学媒体:1. 实物展示。
2. 实验仪器。
3. 多媒体课件。
教学评价:1. 观察学生实际操作情况。
2. 检查学生计算重心位置的过程和结果。
3. 分析学生针对应用问题的解决思路及答案。
教学反馈:1. 对学生在实验中的表现进行及时指导和反馈。
2. 对学生提出的问题进行讨论和解答。
3. 鼓励学生注重实践能力和创新思维的培养。
重心位置与物体平衡的关系[教程]
![重心位置与物体平衡的关系[教程]](https://img.taocdn.com/s3/m/c662817149d7c1c708a1284ac850ad02de80074c.png)
重心位置与物体平衡的关系一个物体受到重力的作用,从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫物体的重心。
重心相当于是物体各个部分所受重力的等效作用点。
重心的位置一方面取决于物体的几何形状,另一方面取决于物体的质量分布情况。
物体的平衡问题是物理学中一大类问题,物体在重力和支持力下的平衡又可分为稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡三个类型。
物体稍微偏离平衡位置,如果重心升高,就是稳定平衡;如果重心降低,就是不稳定平衡;如果重心的位置不变,就是随遇平衡。
从物理学的角度来看,重心的位置和物体的平衡之间有着密切联系,主要体现在两个方面:(1)物体的重心在竖直方向的投影只有落在物体的支撑面内或支撑点上,物体才可能保持平衡。
(2)物体的重心位置越低,物体的稳定程度越高。
对于重心位置和平衡的关系我们可以举出如下熟知的例子:类型1:不倒瓮为什么不倒?如图1,有趣的不倒翁,不论你怎么使劲推,它都不会翻倒。
甚至你把它横过来放,一松手,不倒翁又会站在你面前。
这是怎么回事呢?一方面因为它上轻下重,底部有一个较重的铁块,所以重心很低;另一方面,不倒翁的底面大而圆滑,当它向一边倾斜时,它的重心和桌面的接触点不在同一条铅垂线上,重力作用会使它向另外一边摆动。
比如,当不倒翁向左倒时,重心和重力作用线在接触点的右边,在重力作用下,不倒翁就又向右倒。
当倒向右边时,重心和重力作用线又跑到接触点左边,迫使不倒翁再向左倒。
不倒翁就是这样摆过来,又摆过去,直到因为摩擦和空气阻力,能量逐渐损失,减少到零。
重力作用线此时恰好通过接触点,它才不会继续摆动。
类型2:来看一个不可思议的平衡表演. 将一把小折刀打开一半,把刀尖插进一支铅笔的一侧,距笔尖约2厘米。
将笔尖放在手指头上,铅笔会稳稳地站立着。
稍稍调整一下小刀的开合度,把笔尖放在任何物体上,你会发现,铅笔都不会倾倒。
这是因为铅笔和小刀组成的系统,其总重心在笔尖支撑点以下的缘故,其道理和不倒翁有些相似.类型3:一块水平放置的砖头,不论雨打风吹,总是稳稳地呆在原地。
对“重心”概念的深入理解

对“重心”概念的深入理解物体“重心”的位置为什么可以用悬挂法确定?用物体的“重心”能做些什么运算?高中物理课本除 了简单的说明了质量分布均匀、形状规则的物体重心在几何中心外,对其他情况基本上语焉不详,然而高 考题和平时训练题中,又大量存在可以变形的重绳、链条、液柱等模型,这些模型里重力做功的计算到底 如何简化?只处理质点模型的高中课本基本上没有提供任何思路。
鉴于此,笔者认为有必要为同学们深入 的挖掘“重心”的概念定义、确定方法和运用途径。
一、人教版《高中物理必修 1》对“重心”的表述1、定义:“一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,我们可以认为各部分所受的重力作用 集中于一点,这一点叫做物体的重心。
”2、说明:“质量分布均匀的物体……重心的位置只跟物体的形状有关。
…… 质量分布不均匀的物体,重心的位置除了跟物体的形状有关外,还跟物体内质量 的分布有关。
”C在此基础上,课本以举例的方式说明了,形状规则的匀质物体的重心在几何 中心,质量分布不均匀的物体重心会向质量较大的一边偏移;然后,直接说薄板 重心可以通过两次悬挂来确定。
G 所有这些,都没有做任何解释:为什么就是这样的?二、深入理解课本对“重心”的定义“重心”的定义里,有这么一个关键的要求:从某些角度看,把重力看做集中作用于“重心”,应该 与重力分散的作用在物体各个部分产生的“效果”相同。
那么,“重心”概念是从重力产生的什么效果角 度看问题的呢?课本在这里没做任何解释。
按高中力学里通常的思路,力的效果往往是从产生加速度角度进行分析的,不过,当物体不能视为质 点时,各部分的加速度就未必相等,物体就可能存在旋转,这时,还仅仅从加速度角度分析问题,可能就 不够了。
我们知道,当不可视为质点的物体有固定转轴时,力的作用线不通过转轴,就会产生使物体绕轴 转动的效应,此时力的效果,就应该用力和力臂的乘积来描述。
①如右图所示的一维系统的情形,用悬挂法确定“轻杆、质点” 系统的重心位置时,只有确保系统在绳子拉力和通过重心的重力共同作用下不绕悬挂点转动时,悬点的位置才是系统重心的位置, 此时绳子拉力和通过重心的重力才满足二力平衡的条件:等大反 向共线。
高中物理4点平衡讲解教案

高中物理4点平衡讲解教案
一、教学目标:
1. 了解平衡的概念和条件;
2. 掌握平衡力的分解方法;
3. 掌握力矩的概念和计算方法;
4. 能够应用平衡的原理解决物体平衡问题。
二、教学重点:
1. 平衡的概念和条件;
2. 平衡力的分解;
3. 力矩的概念和计算方法。
三、教学内容:
1. 平衡的概念和条件:
平衡是指物体在静止状态下的状态,物体所有受力合力为零,受力矩为零。
2. 平衡力的分解:
平衡力是指使物体保持平衡的力,可以分解为水平方向和垂直方向的力。
3. 力矩的概念和计算方法:
力矩是指力对物体产生的转动作用,计算方法为力乘以力臂长。
四、教学步骤:
1. 引入:通过一个实例引入平衡的概念和条件。
2. 讲解:介绍平衡力的分解方法和力矩的概念。
3. 实例:通过一些实例演示平衡力的分解和力矩的计算方法。
4. 练习:让学生进行练习,应用平衡的原理解决物体平衡问题。
5. 总结:总结平衡的条件和应用方法。
五、教学方法:
1. 讲述结合示范;
2. 实例演示;
3. 互动讨论;
4. 练习巩固;
5. 总结归纳。
六、教学评估:
1. 知识掌握情况;
2. 解决问题能力;
3. 思维能力和创新能力。
七、拓展延伸:
1. 可以通过实验验证平衡的条件;
2. 可以让学生自行设计平衡实验。
以上是本次高中物理平衡讲解教案的范本,希望对你有所帮助。
高考力学平衡问题的解题方法9篇

高考力学平衡问题的解题方法9篇第1篇示例:高考力学平衡问题是高考物理中的一个重要知识点,也是考生们备战高考物理的重点内容之一。
在解题过程中,许多考生常常会遇到困难和疑惑。
本文将从基本概念入手,系统地介绍高考力学平衡问题的解题方法,帮助考生更好地掌握该知识点。
要解决高考力学平衡问题,就要对平衡的概念有一个清晰的认识。
在物理学中,平衡指的是物体在受到外力作用后,其加速度为零,即物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
平衡分为静力平衡和动力平衡。
静力平衡指物体受到多个力的作用后,力的合成为零;动力平衡指物体在匀速直线运动时,受到的合外力为零。
在解题过程中要根据具体情况进行分析,选择合适的平衡条件。
解决高考力学平衡问题还需要掌握一些解题技巧。
首先要善于画图,通过图示清晰地表达问题,有助于理清思路。
其次要合理选择坐标系和参照系,简化问题、减小计算难度。
再次要善于拆分分析,将复杂问题分解成若干小问题,逐个解决,最后再将结果合成整体答案。
最后要注重实际问题的分析和应用,加强思维能力和解题能力。
解决高考力学平衡问题需要多加练习,不断总结和提高。
通过大量真题练习,熟悉题目的出题规律和考点,拓宽解题思路和方法。
同时有针对性地进行专项训练,提高解决特定类型问题的能力。
并且要不断总结和反思解题过程中的不足,加以改进,逐步提高解题水平。
在高考力学平衡问题的解题过程中,要善用平衡条件,运用解题技巧,多进行练习,并不断总结提高。
只有通过不懈的努力,才能够在高考物理中取得优异的成绩。
希望本文的介绍和方法对高考物理备考的考生们有所帮助,祝愿大家都能够取得理想的成绩,实现自己的高考梦想。
第2篇示例:高考力学平衡问题是高中物理中的重要内容,也是考生们备战高考物理的重点。
在解题过程中,许多学生常常感到困惑和不知所措。
本文将为大家介绍一种解题方法,希望能对大家有所帮助。
我们需要了解什么是力学平衡问题。
力学平衡是指物体在受力作用下保持静止或匀速直线运动的状态。
平衡与重心的关系PPT课件
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平衡与重平衡?
2020/3/26
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平衡的定义
几个力作用在同一个物体上,如果这个 物体仍然或变成处于静止状态,则这几个 力的作用合力为零,我们就说这几个力平 衡。
4.站起来,双腿分开与肩同宽,双臂向前伸 直,踮起脚尖,慢慢蹲下,做扎马步状。
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实验一小结
人体是有重心的, 人的各个部分都受 到地球对它们的作用力,这些力的作用点 就叫物体的重心。
人体重心不会改变,但是 随着人的运动,重心会移 动。要保持平衡,就要掌 握好每一次运动时重心。
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实验一
1.同学们站起来,双手自然向下垂,放在身 体两侧。慢慢踮起脚尖,调整呼吸,站立5 秒钟。
2.同学们闭上眼睛,站起来。双手自然向下 垂,放在身体两侧。慢慢踮起脚尖,调整呼 吸,站立5秒钟。
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3.双手举过头顶,手掌合十。闭上眼睛,缓 慢地踮起脚尖,站稳后,静站十秒钟。
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实验二
1.教室前面准备几把椅子; 2.几位同学来前面示范; 3.几位同学坐在椅子上,双手自然下垂,保持身 体与椅子垂直,小腿与地面垂直。(如下图) 4.慢慢站起来,注意:站的过程中保持身体与椅 子垂直,小腿与地面垂直。
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实验二小结
人在站起来的过程中,由 于上身要前倾带动,所以重心 要前移。但是由于本次实验中, 要求同学们在站起来时必须保 持上半身与椅子垂直,所以重 心无法前移,人无法站起来。
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力学中涉及物体平衡的常考题型解析
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力学中涉及物体平衡的常考题型解析杜旭东(甘肃省礼县实验中学ꎬ甘肃陇南742200)摘㊀要:力学是高中物理教学的重点内容ꎬ同时也是学好高中物理的基础.当物体受到多个力作用时ꎬ对物体进行正确而全面的受力分析是基本功.解决物体平衡问题的常见方法有隔离法㊁整体法㊁对称分析法㊁正交分解法等.文章对力学中涉及物体平衡的常考题型进行分类解析ꎬ以便一线教育工作者分享交流之用.关键词:力学ꎻ物体平衡ꎻ整体法ꎻ隔离法ꎻ正交分解中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2024)09-0085-03收稿日期:2023-12-25作者简介:杜旭东(1980.10 )ꎬ男ꎬ甘肃省礼县人ꎬ本科ꎬ中学一级教师ꎬ从事高中物理教学研究.㊀㊀在高中物理的学习中ꎬ容易知道ꎬ物体如果处于平衡状态ꎬ则物体所受到的合外力为零ꎻ同样地ꎬ如果物体所受到的合外力为零ꎬ则物体处于平衡状态.在对物体平衡进行受力分析时ꎬ要考虑全面ꎬ而且也要熟悉相关的数学知识.因为中学物理模型中的几何关系ꎬ在很多时候会成为求解问题的瓶颈ꎬ所以在平时的学习中要注意积累数学中的几何知识.下面对力学中涉及物体平衡的常考题型进行分类解析.1力的合成与分解例1[1]㊀如图1所示ꎬ有三根质量和形状都相同的光滑圆柱体ꎬ它们的重心位置不同ꎬ搁在两墙间ꎬ为了方便ꎬ将它们的重心画在同一截面上ꎬ重心的位置分别用1㊁2㊁3标出(重心2与圆心重合ꎬ三个重心位置均在同一竖直线上)ꎬFN1㊁FN2㊁FN3分别为三根圆柱体对墙的压力ꎬ则(㊀㊀).A.FN1=FN2=FN3㊀㊀㊀B.FN1<FN2<FN3C.FN1>FN2>FN3D.FN1=FN2>FN3分析㊀对于球形或圆柱形物体的受力分析ꎬ我们见得较多的是均匀结构的物体ꎬ其重心在物体的图1㊀例1题图球心或圆柱横截面的圆心ꎬ对其重力进行分解时ꎬ往往是从重心处向与该物体相互作用的弹力作用点进行分解.如将这一思维方式带入本题ꎬ对圆柱体的重力进行分解ꎬ就是在图1中的三个重力的作用点处进行分解ꎬ由图1可知重心在3处的两个分力的夹角最大ꎬ重心在1处的两个分力的夹角最小.在合力不变的条件下ꎬ两分力的夹角越大ꎬ两个分力越大ꎬ应该是B选项正确ꎬ这难道是错的吗?如果出错了ꎬ那错误出现在什么地方呢?应该说错误出现在两个地方:第一ꎬ重力的作用效果确实是压墙角ꎬ而墙角对圆柱体的支持力与圆柱体对墙角的压力是一对作用力与反作用力ꎬ它们是作用在同一条直线上的ꎬ重力的分力与圆柱体对墙的压力应在同一直线上ꎬ而墙角对圆柱体的支持力应垂直于过墙角与圆柱面相58切的平面ꎬ则此支持力的作用线必定通过圆柱横截面的圆心ꎬ而重力的分力的作用线也应在支持力的作用线上ꎬ是要通过圆柱体的圆心的ꎬ而在图中的分力没有经过圆心ꎻ第二ꎬ在研究平衡问题时ꎬ力的分解和合成均是对于共点力而言的ꎬ显然重力作用点1㊁2均不是共点力所共的点ꎬ所以错误.事实上ꎬ例1中三个圆柱体所受到的支持力均是通过图中的圆心O的.解析㊀由于三根圆柱体的三个重心位置均在同一竖直线上ꎬ两墙角对光滑圆柱体的弹力均指向圆心ꎬ与竖直方向的夹角相等.由于对称性ꎬ这两个弹力的大小相等ꎬ合力一定沿两力夹角的平分线ꎬ即竖直向上.合力与圆柱体的重力相平衡ꎬ三圆柱体的重力相等ꎬ所以三根圆柱体受到的弹力也相等.反过来ꎬ三根圆柱体对墙的压力也相等.所以A选项正确.还可对圆柱体的重力进行分解:圆柱体的重力作用线均过圆心Oꎬ沿着重力作用线移动重力的作用点不会改变重力作用效果ꎬ所以可将重力作用点不在圆心的重力移到圆心处ꎬ重力沿两墙角分解的情况相同ꎬ也就是重力分解在两墙角的分量相同ꎬ三根圆柱体对墙的压力也相等.故A选项正确.点评㊀上述的两种解答途径ꎬ均是在共点力所共的点O处进行合成与分解的.应该说本题运用分解的思路比合成的思路简捷㊁直观.2整体法与隔离法例2㊀如图2所示ꎬ四块质量均为m的砖块被水平压力F夹在两竖直木板之间ꎬ处于静止状态.试求第1块砖对第2块砖的摩擦力f12和第3块砖对第2块砖的摩擦力f32.图2㊀例2题图分析㊀要求两块砖的接触面间的摩擦力ꎬ应考虑从两块砖的接触面处将物体隔离ꎬ将其接触面内侧具有对称性的部分视为整体ꎬ如要求木板与第1块砖间的摩擦力ꎬ由对称性知左侧板与第1块砖间的作用力和右侧板与第4块砖间的作用力具有对称性ꎬ若将四块砖整体作为研究对象ꎬ其受力如图3所示ꎬ则由平衡条件ꎬ便可求出摩擦力f的大小.同样ꎬ如果要求第1块砖与第2块砖间的摩擦力ꎬ则以2㊁3两块砖整体为研究对象ꎬ也可以分析出类似于图3所示的受力示意图ꎬ因而也容易求出砖1㊁2或者砖3㊁4之间的摩擦力.而对于砖2㊁3之间的摩擦力ꎬ由对称性判断ꎬ它们彼此间的摩擦力要么同时向上ꎬ要么同时向下ꎬ这是与牛顿第三定律相违背的ꎬ因而它们之间是不可能存在摩擦力的.当然ꎬ这一结果也可假定砖2㊁3之间存在着摩擦力ꎬ然后隔离2(或3)ꎬ通过砖1㊁2之间的相互作用力和平衡条件求解.图3㊀整体法解析㊀如图3所示ꎬ先以四块砖为整体作为研究对象ꎬ它受到竖直向下的重力4mgꎬ木板对它竖直向上的两个静摩擦力fꎬ水平方向的两个压力F.显然有2f=4mgꎬ故f=2mg.再以第1块砖为研究对象ꎬ如图4所示ꎬ它受到竖直向下的重力mgꎬ木板对它竖直向上的静摩擦力f㊁砖块2对它竖直向上的静摩擦力f21(此力方向待定ꎬ不妨假设其竖直向上)㊁水平方向的压力F和N.于是有f+f21=mgꎬ解得f21=-mg.即砖块2对砖块1的静摩擦力f21竖直向下ꎬ也就是第1块砖对第2块砖的摩擦力f12=mgꎬ方向竖直向上.图4㊀隔离1块㊀㊀㊀㊀㊀㊀图5㊀隔离2块同样ꎬ以1㊁2两块砖为研究对象ꎬ如图5所68示ꎬ它受到竖直向下的重力2mgꎬ木板对它竖直向上的静摩擦力f㊁砖块3对它的竖直向上的静摩擦力f32(此力方向待定ꎬ不妨假设其竖直向上)㊁水平方向的压力N和Nᶄ.于是有f+f32=2mgꎬ所以f32=0.综上所述ꎬ第1块砖对第2块砖的摩擦力f12=mgꎬ方向竖直向上ꎻ第3砖块对第2块砖的静摩擦力f32=0.点评㊀两板夹砖块的问题是中学阶段受力分析的典型训练习题之一ꎬ在分析各砖块之间的相互作用力时ꎬ必须交替应用整体法与隔离法[2]ꎬ同时ꎬ还应具备对称分析的物理思想.3正交分解法例3㊀如图6所示ꎬ轻绳AC与天花板的夹角α=30ʎꎬ轻绳BC与天花板的夹角β=60ʎ.设AC㊁BC绳能承受的最大拉力均不能超过100NꎬCD绳的强度足够大ꎬCD绳下端悬挂的物重G不能超过多少?图6㊀例3题图分析㊀对于本题ꎬ应注意到两方面的问题:一是C处为一结点ꎬ它可使两段轻绳中的拉力不相等ꎬ这一点与C点所放置的是滑轮或者活套不同ꎻ二是要注意到当悬挂的物重G增加时ꎬ绳AC与BC的拉力FA㊁FB也同步增加ꎬ当它们中之一达到所能承受的最大值时ꎬ所挂物体的物重G即是所求.解析㊀如图7所示ꎬ以结点C为研究对象进行受力分析ꎬ并建立坐标系ꎬ由共点力的平衡条件有ðFx=FBcos60ʎ-FAcos30ʎ=0ꎬ①ðFy=FAsin30ʎ+FBsin60ʎ-FC=0.②又G=FCꎬ由①知FB=3FA.③显然ꎬAC绳与BC绳实际所受的拉力满足FB>FAꎬBC绳先于AC绳达到所能承受的最大拉力.由题意知ꎬ当FB=100N时ꎬ物重G有最大值Gmax.联立②③解得Gmax=20033N.图7㊀正交分解求物重点评㊀在判断所能悬挂的最大物重的过程中ꎬ必须对三者的大小关系进行比较才能作出正确的判断.在本题中ꎬ由于两绳所能承受的最大拉力相等ꎬ故只需直接比较两绳所受的拉力大小关系ꎬ如果两绳所能承受的最大拉力不等ꎬ则需比较它们实际承受的拉力的大小关系与它们所能承受的最大拉力的大小关系ꎬ以确定哪根绳子所受的作用力先达到最大值ꎻ或者是比较AC绳或BC绳在假定另一根绳所能承受的拉力足够大的情况下ꎬ所能悬挂的最大物重ꎬ从而比较得出所能悬挂的最大物重.4结束语物体在外力作用下做匀速直线运动时ꎬ所受合外力必然为零ꎬ即ðF=0.当物体所受的合外力为零时ꎬ物体在任意方向上的合外力也为零.为了研究问题的方便ꎬ通常将物体所受的合外力向两个正交的方向(x方向与y方向)上分解ꎬ此时ꎬ物体的平衡条件可表示为ðFx=0和ðFy=0ꎬ这就是我们常说的正交分解法[3].正交分解法是处理物体平衡问题时ꎬ对物体进行受力分析与计算各种力的有效方法.参考文献:[1]杜颖.高中物理力学中动态平衡问题的解题探析[J].数理化解题研究ꎬ2023(25):107-109. [2]陈庆涛.高中物理应用整体法解题的研究[J].数理化解题研究ꎬ2023(19):114-116. [3]王一龙.正交分解法在高中物理中的巧妙运用[J].数理化解题研究ꎬ2023(18):74-76.[责任编辑:李㊀璟]78。
高中物理绳子重心问题
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高中物理绳子重心问题
(实用版)
目录
1.绳子重心问题的基本概念
2.绳子重心问题的解决方法
3.绳子重心问题在实际生活中的应用
正文
一、绳子重心问题的基本概念
在高中物理中,重心问题是一个重要的课题。
所谓重心,就是物体上各部分受到的重力作用可以集中于一点的位置,这个点就叫做物体的重心。
对于绳子这种线性物体,其重心位置比较特殊,需要通过一定的计算方法来确定。
二、绳子重心问题的解决方法
1.绳子的静态平衡
当绳子处于静止状态时,其重心位置与两端点的连线中点重合。
这是因为在静止状态下,绳子受到的重力与张力沿绳子的拉伸方向平衡,所以重心位置就在中点。
2.绳子的动态平衡
当绳子处于摆动状态时,其重心位置会发生变化。
在这种情况下,绳子的重心位置会在摆动过程中不断改变,但在任意时刻,绳子上各点的张力与重力的合力仍然沿绳子的拉伸方向,因此重心位置仍然接近于中点。
3.计算绳子重心的精确位置
对于一些复杂的绳子问题,需要通过数学计算来精确确定重心位置。
常用的计算方法是将绳子划分为无数小段,然后对每一小段进行受力分析,
最后将所有力的合力作为绳子的重力,通过求解方程来确定重心位置。
三、绳子重心问题在实际生活中的应用
绳子重心问题在实际生活中有很多应用,例如制作吊车、起重机等机械设备时,需要精确计算绳子的重心位置,以保证设备的稳定性和安全性。
此外,绳子重心问题在解决一些物理竞赛题目中也经常出现,对于提高学生的物理素养和解题能力具有重要意义。
综上所述,高中物理中的绳子重心问题不仅具有理论意义,还具有实际应用价值。
高中物理必修一31重力与重心精品教案
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高中物理必修一31重力与重心精品教案一、教学内容本节课选自高中物理必修一第三章第一节,主要内容包括:重力的概念及其作用效果,重心的定义及其测定方法,物体的平衡条件及其应用。
二、教学目标1. 让学生理解重力的概念,掌握重力的方向和大小,了解重力对物体运动的影响。
2. 使学生掌握重心的定义,学会测定物体重心的方法,并能应用于实际问题。
3. 让学生掌握物体平衡条件,能够解决有关平衡问题。
三、教学难点与重点难点:重心位置的确定,物体平衡条件的应用。
重点:重力的概念,重心的定义,物体平衡条件。
四、教具与学具准备教具:多媒体课件,演示用重物,细线,直尺,圆规。
学具:教材,笔记本,计算器。
五、教学过程1. 引入:通过展示地球上的物体受到重力作用的图片,引出重力概念。
2. 讲解:讲解重力的定义,阐述重力的方向和大小,分析重力对物体运动的影响。
3. 演示:用演示用重物和细线,展示重心的概念,引导学生观察重心的位置。
4. 互动:让学生分组讨论,如何测定物体重心的位置。
6. 例题讲解:讲解关于重力、重心和物体平衡的例题,引导学生运用所学知识解决问题。
7. 随堂练习:布置相关习题,让学生巩固所学知识。
六、板书设计1. 重力的概念、方向、大小。
2. 重心的定义、测定方法。
3. 物体平衡条件。
七、作业设计1. 作业题目:(1)说明重力的概念及其作用效果。
(2)阐述重心的定义及其测定方法。
(3)运用物体平衡条件,解决实际问题。
2. 答案:(1)重力是由于地球吸引而使物体受到的力,其方向始终指向地心,大小与物体质量成正比。
(2)重心是物体受到重力作用的集中点,测定方法有悬挂法、支撑法等。
(3)物体平衡条件:物体受到的合力为零,物体保持静止或匀速直线运动。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解、演示、互动等形式,使学生掌握了重力和重心的基本概念,能够运用物体平衡条件解决实际问题。
课后,教师应关注学生对知识点的消化吸收,及时解答学生疑问。
高一物理教案第四章 物体的平衡(一、共点力作用下物体的平衡)_0464文档
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2020高一物理教案第四章物体的平衡(一、共点力作用下物体的平衡)_0464文档EDUCATION WORD高一物理教案第四章物体的平衡(一、共点力作用下物体的平衡)_0464文档前言语料:温馨提醒,教育,就是实现上述社会功能的最重要的一个独立出来的过程。
其目的,就是把之前无数个人有价值的观察、体验、思考中的精华,以浓缩、系统化、易于理解记忆掌握的方式,传递给当下的无数个人,让个人从中获益,丰富自己的人生体验,也支撑整个社会的运作和发展。
本文内容如下:【下载该文档后使用Word打开】教学目标:一知识目标1.知道什么是共点力作用下物体的平衡状态;2.掌握共点力的平衡条件。
二能力目标:通过观察三个共点力平衡的演示实验,推出共点力作用下物体的平衡条件,培养学生的观察能力,分析推理能力。
三德育目标通过共点力平衡条件的得出过程,培养学生理论联系实际的观点。
教学重点1.共点力作用下物体的平衡状态。
2.共点力的平衡条件。
教学难点:共点力的平衡条件。
教学方法:实验法、归纳法、讲练法教学用具:演示物体一个,弹簧秤三个教学步骤:一导入新课:生活中的物体有的处于平衡状态,有的处于非平衡状态;其中物体的平衡状态比较常见,而且很有实际意义。
那么:什么是物体的平衡状态,物体在什么条件下才能处于平衡状态呢?本章我们就来学习这方面的问题。
本节课我们就来学习共点力的平衡条件。
二新课教学(一)用投影片出示本节课的学习目标:1.了解共点力作用下物体平衡的概念;2.理解共点力的平衡条件。
(二)学习目标完成过程:1.共点力作用下物体的平衡状态。
(1)复习什么是共点力:几个力都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力就叫做共点力。
(2)介绍物体在共点力作用下的平衡状态。
a:一个物体在共点力的作用下,如果保持静止或者做匀速直线运动,我们就说这个物体处于平衡状态。
b:请学生举例:哪些物体属于在共点力作用处于平衡状态。
c:同学们刚才举的例子中,有的物体在两个力作用下处于平衡,有的物体在三个力的作用下处于平衡。
高中物理绳子重心问题
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高中物理绳子重心问题摘要:一、绳子重心的概念1.绳子的定义2.重心的定义3.绳子重心的特殊性质二、绳子重心的计算方法1.悬挂法2.平衡法3.几何法三、绳子重心的应用1.实际生活中的应用2.高中物理考试中的典型例题四、学习建议和总结1.理解重心概念2.掌握计算方法3.积累解题技巧正文:高中物理绳子重心问题是力学部分的基础知识,涉及到绳子的定义、重心的定义以及绳子重心的特殊性质。
为了更好地理解和掌握这一知识点,我们需要了解绳子重心的计算方法,并学会将理论知识运用到实际问题中。
首先,我们需要了解绳子重心的概念。
绳子是由无数个质点组成的,而重心是这些质点的平均位置。
在物理学中,重心是一个等效概念,即一个物体在受到外力作用时,可以看作质点在重心的位置受到力的作用。
绳子的重心位置对于分析绳子的动态平衡和稳定性非常重要。
接下来,我们来学习绳子重心的计算方法。
通常有三种计算方法:悬挂法、平衡法、几何法。
1.悬挂法:将绳子悬挂起来,使绳子的两端分别固定在两个点上,然后通过测量绳子中点到悬挂点的距离,可以求得绳子的重心位置。
2.平衡法:在绳子的两端分别施加两个力,使绳子保持平衡状态,此时绳子的重心位于两个力的合力作用线上。
3.几何法:在绳子的某一固定长度内,通过将绳子分成无数个小部分,计算每个小部分质点对重心的贡献,最后求和得到绳子的重心位置。
绳子重心知识在实际生活中有很多应用,例如建筑物的结构设计、桥梁的承重分析等。
此外,在高中物理考试中,绳子重心问题也是经常出现的典型例题。
为了更好地学习绳子重心知识,我们建议:1.深入理解重心概念,明确绳子重心与质点受力之间的关系。
2.熟练掌握计算方法,能够根据不同问题灵活运用悬挂法、平衡法、几何法。
3.积累解题技巧,通过练习典型例题,不断提高自己的解题能力。
总之,高中物理绳子重心问题虽然看似简单,但却是力学学习的基础。
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高中物理重心位置与物体平衡的关系专题辅导
河北省周茂森
前言:一个物体受到重力的作用,从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫物体的重心。
重心相当于是物体各个部分所受重力的等效作用点。
重心的位置一方面取决于物体的几何形状,另一方面取决于物体的质量分布情况。
物体的平衡问题是物理学中一大类问题,物体在重力和支持力下的平衡又可分为稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡三个类型。
物体稍微偏离平衡位置,如果重心升高,就是稳定平衡;如果重心降低,就是不稳定平衡;如果重心的位置不变,就是随遇平衡。
从物理学的角度来看,重心的位置和物体的平衡之间有着密切联系,主要体现在两个方面:
(1)物体的重心在竖直方向的投影只有落在物体的支撑面内或支撑点上,物体才可能保持平衡。
(2)物体的重心位置越低,物体的稳定程度越高。
对于重心位置和平衡的关系我们可以举出如下熟知的例子:
类型1:不倒瓮为什么不倒?如图1,有趣的不倒翁,不论你怎么使劲推,它都不会翻倒。
甚至你把它横过来放,一松手,不倒翁又会站在你面前。
这是怎么回事呢?一方面因为它上轻下重,底部有一个较重的铁块,所以重心很低;另一方面,不倒翁的底面大而圆滑,当它向一边倾斜时,它的重心和桌面的接触点不在同一条铅垂线上,重力作用会使它向另外一边摆动。
比如,当不倒翁向左倒时,重心和重力作用线在接触点的右边,在重力作用下,不倒翁就又向右倒。
当倒向右边时,重心和重力作用线又跑到接触点左边,迫使不倒翁再向左倒。
不倒翁就是这样摆过来,又摆过去,直到因为摩擦和空气阻力,能量逐渐损失,减少到零。
重力作用线此时恰好通过接触点,它才不会继续摆动。
类型2:来看一个不可思议的平衡表演. 将一把小折刀打开一半,把刀尖插进一支铅笔的一侧,距笔尖约2厘米。
将笔尖放在手指头上,铅笔会稳稳地站立着。
稍稍调整一下小刀的开合度,把笔尖放在任何物体上,你会发现,铅笔都不会倾倒。
这是因为铅笔和小刀组成的系统,其总重心在笔尖支撑点以下的缘故,其道理和不倒翁有些相似.
类型3:一块水平放置的砖头,不论雨打风吹,总是稳稳地呆在原地。
如果把它竖起来,一有风吹草动它就可能翻倒。
这是因为砖头平放时,重心很低,接触地面的面积又很大,因此导致它的重心较低,不容易翻倒。
其他物体也是这样,如果你到过工厂,会发现许多机器设备的机座都比较大,也很沉,目的就是防止机器翻倒,增加机器的稳定性。
往车或船上装货物时,要先把重的东西放在底部。
因为这样一来,整个车或船的重心较低,可以保证行驶的安全。
下面我们给出几个体现重心位置和平衡关系的趣味题,以嗜同好.
试题1:长度为L 的相同的砖块平堆在地面上,上面一块相对下面一块伸出
4
L ,如图2所示,那最多可以堆放多少块砖而不翻倒
?
分析:砖块被放到一定数目时,将会以第一块砖的上表面的最右端为支点翻倒,但最下面一块砖不会翻倒,因此,应该以第一块砖上面所有的砖块为一个整体进行分析,他们的总重心不能落在第一块砖的上表面之外.
解:设一共可以堆放n 块砖而不翻倒.第一块砖之上共有)1(-n 块砖,其总重心不能超出第一块砖的上表面之外.由此可列方程:
2
)2(41-+n L L ≤L 43,解得:L ≤4。
∴最多可以堆放4块砖。
(扩展)如图3,若静摩擦足够大,将长为a 、厚为b 的砖块码在倾角为θ的斜面上,最多能码多少块?
解:
分析:如图4所示,随着砖块的不断增加,砖块整体重心在斜面上投影的位置将不断沿着斜面向下移动,一旦超出第一块砖的下表面,砖块将翻倒。
解:由题意可列方程:
θtan 2nb ≤2
a 解得:n ≤θctg b
a 且n 应取整数. 试题2:如图5所示,有一个半径为R 的圆球,其重心不在球心O 上,现将它置于水平地面上,则有平衡时球与地面的接触点为A ,若将它置于倾角为 30的粗糙斜面上,则平衡
时(静摩擦力足够大)球与斜面的接触点为B ,已知AB 的圆心角为
30,求圆球的重心离
球心的距离是多少?
解:由题意可知,圆球立在水平地面上时,其重心应在OA 线上,而将其放在斜面上,平衡时其重心应在过B 点的竖直线上,两线的交点C 即为圆球的重心位置,重心离球心的距离为OC 的长度,大小为3330cos 2R R OC ==
试题3: 如图6所示,在斜面上静止的均质长方体,按实际情况分析受力,斜面的支持力会通过长方体的重心吗?
解:将各处的支持力归纳成一个N ,则长方体受三个力(G 、f 、N )必共点,由此推知,N 不可能通过长方体的重心。
正确受力情形如图7所示(通常的受力图是将受力物体看成一个点,这时,N 就过重心了)。