河北省迁安一中高一物理必修一：力物体的平衡

例题
如图所示，小车上固定着一根完成a角 的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的 球，试分析下列情况下杆对小球的弹力 的大小和方向： （1）小车静止； （2）小车匀速直线运动； （3）小车以加速度a水平向右运动。
F θ
G
F ma G
F ma
G a =g tgθ
弹力的大小——
1、弹簧的弹力：遵循胡克定律F=kx
河北省迁安一中高一物理必 修一：力物体的平衡
考点分析
1、每年必考：三种常见的力，物体的 受力分析，共点力的平衡条件等。 2、考查重点：摩擦力，受力分析，整 体法和隔离法等。 3、综合考查的相关知识点：牛顿运动 定律，动量，功和能，电磁学等。
知识网络
力的描述
力
力
的
的
作 用
力的概念
作 用
效
性
果
质
力的分类
受摩擦力的大小和方向：
B
（1）一起静止；
AF
地面 C
（2）一起向右匀速直线运动；
（3）一起以加速度a水平向右运动。
整体
Fμ
FN F
GA+B
隔离B FN’
隔离B FN’
Fμ’
Fμ’
GB Fμ’=0
GB Fμ’=mBa
摩擦力的方向：
与相对运动方向或相对运动趋 势的方向相反。
摩擦力的大小：
1、滑动摩擦力：Fμ= μ FN 2、静摩擦力：0 ≤Fμ ≤ Fmax
结论： 1、两分力大小一定，夹角
变小合力变大，夹角变大合力变小。
2、合力可以大于分力，也可 以等于分力，还可以小于分力。
|F2-F1|≤F合≤ |F1+F2|
结论：合力大小一定，夹角变小
分力变小，夹角变大分力变大。
力的运算
F1
F
F2
F1
F
ªθ
F2
180°-θ 直角
1 作图法
三角形法
（平行四边形定则）
弹力的讨论3
如何判断弹力的存在？
结论：假设法——
根据物体的运动状态，利用平
衡条件或牛顿运动定律分析。
练习
画出下列各图中物体所受弹力的方向：
（1） （4）
（2）
（3）
0 01
02 0
0 03
（5）
弹力的方向——
与物体的形变方向相反
1、绳的弹力沿绳收缩的方向
2、弹簧的弹力与收缩或拉伸的方向相反
3、点与面或面与面接触的弹力垂直于接触面 （曲面则垂直于切面，故必过圆心）
2、一对滑动摩擦力对系统做负功：能量 既发生转移，又发生转化；方式——一正一 负（且正功小于负功）或一零一负或均为负
拓展：一对作用力和反作用力做功情
况又如何？
讨论7
1、 重力和弹力（支持力）一定相
等吗？ 不一定
2、 弹力和摩擦力关系如何？
方向：互相垂直 产生：有摩擦力必有弹力，有弹
力不一定有摩擦力
（1） Fμ1
Fμ2 Fμ3 =0
（2） FμF1 μFAμBCB Fμ2
（3） Fμ
FμBA FμBC
（4） Fμ
物体受力分析
一般步骤：
1、确定研究对象
找出与研究对象相联系的其他物体
2、按顺序进行分析
其他
G
FN
Fμ
（如电磁力）
3、画出受力示意图，检查多力或漏力
方法提炼：整体法和隔离法
物体受力分析
μ=
F上+F下
√4G2- (F上-F下)2
谢谢观赏！
2020/11/5
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注意事项：
1、只分析研究对象所受的力
2、只分析根据性质命名的力
3、合力和分力不能同时存在 4、考虑周围相关物体的同时注意考察 研究对象的运动状态。
5、忽略不计的力：轻杆、轻绳、轻弹簧、 轻滑轮等的重力，一般不考虑空气或水 的阻力
力的合成和分解
合力和分力的特点：
独立性、等效性
讨论：合力与分力关 系如何？合力一定 大于分力吗？
相似 正弦定理
√ 2 解析法 F= F12+F22+2F1F２cos θ
3 分解：按实际效果或正交分解
常见分解问题
1、唯一解：
F2
F合
F2
θ
F1 F2≥F合
2、两解：
θ
F合SINθ<F2< F合 F合
θ
F1’
F1
F合
F2=F合SINθ F合
F1 F合
θ F1
F1
F2 F1 F合
F1 F2
反思：
如何运用平行四边 形和三角形法判断力的 变化及最小值？
结论：
图解法的特点
三力平衡
一力恒定 合力 对角线 一力方向定 分力 邻边 一力变化 分力 邻边
共点力的平衡
条件：F合 = 0
正交分解
Σ Fx = 0
y
Fy
F合
ΣFy = 0
0
Fx
x
原则(1)按实际效果
(2)方便：尽量减少力的分解
拓展：
１、物体平衡时，其中某个力必定与 剩下的其他力的合力等大反向。 ２、物体受三个不平行外力作用而平 衡，则这三个力的作用线必在同一平 面内且为共点力。（三力汇交原理）
力F=G/2推物体，物体恰能沿斜面斜向下作匀
速直线运动，求物体与斜面间的动摩擦因素
μ。
μ=√6/3
Fμ
F
F
反思：注意摩擦力的方向，学会图形转换
Gsinθ
设计性实验
一个木块静止在一个固定斜面上，若
给你一个弹簧秤和一条细绳，你能测出
木块与斜面间的动摩擦因素μ吗？试写
出你测量的方法，所必须记录的数据及
μ的最后表达式。
斜面的临界条件μ= tgθ 的灵活运用——
（1）静止或匀速
μ= tgθ
（2）加速度沿斜面向上
θ （3）加速度沿斜面向下 μ﹥ tgθ μ﹤tgθ
综合练习
1、如图，人坐在小车上，，用力拉动绳子， 使人与车相对静止，共同向右运动，绳与 滑轮质量不计，不计滑轮摩擦与地面摩擦， 人的质量大于车的质量，则人受到车的摩 擦力是（ ） A、人受到A车向右的静摩擦力 B、人受到车向左的静摩擦力 C、人与车间无摩擦 D、无法确定
B A
例题
2、如图，OA杆粗糙水平放置，OB杆光
滑竖直向下,P、Q两环质量均为m,用一
不可伸长的轻绳相连处于平衡，当P环
向左移一小段仍处平衡时，AO杆对P环
的支持力FN和细绳上的拉力FT的变化情
况如何？
FN
O
A
P
FT
Q B
特殊问题
1、临界状态：
找出问题中的关键词，挖掘
隐含条件，巧用极限分析法
2、实例：
根据物体的运动状态，利用 平衡条件或牛顿运动定律
静摩擦力的判定：
（1）假设法——根据静摩擦力与物 体相对运动的趋势方向相反进行判断。 （2）根据物体的运动状态，利用平 衡条件或牛顿运动定律（ F合=ma 或 F作 = - F反 )分析。
讨论5：加深对摩擦力的理解
1、运动的物体只能受滑动摩擦力吗？
难点辨析：
加深对平衡状态的理解
１、平衡状态特征：
静止V=0
a=0
（始终）
匀速V≠0
２、平衡位置：
a=0 ，V=Vm （瞬时a=0 ）
３、竖直上抛最高位置：
a=g ，V=0 （瞬时V=0 ）
辨析
1、一对作用力和反作用力：
FN
(1)相同：同 性质，同大小，
同直线, 同“生死”。
Fμ
(2)不同：方向——相反，
F/N
o X/m
2、其他：根据物体的运动状态，利 用平衡条件F合=0或牛顿运动定律F合=ma 分析求解。
练习1
关于力的叙述正确的有（ C ）
A、只有相互接触的物体间才有力的 作用
B、物体受到力的作用，运动状态一 定改变
C、施力物体也一定受力的作用
D、竖直向上抛出的物体是因为受到 一个竖直向上的升力的作用。
作用对象：运动的物体也可以受静摩擦 力，静止的物体也可以受滑动摩擦力。
2、摩擦力一定起阻碍作用吗？一定 做负功吗？
（1）作用效果可以是阻力，也可以是动力。
（2）一个摩擦力（包括动和静）可以做 正功，也可以做负功，还可以不做功。
讨论6
一对摩擦力做功情况又如何呢？
1、一对静摩擦力对系统不做功：只发生 能量的转移，不发生能量的转化；方式—— 一正一负或均为零
作用对象——相互作用的
G
两个物体
Fμ’
2、一对平衡力:（效果可抵消）
(1)相同：同大小，同直线，
FN’
同一物体。
(2)不同：方向——相反
G’
例题
1、如图所示长为5米的细绳的两端分别
系于竖立在地面上相距为4米的两杆的顶
端A、B.绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其
下连着一个重为12N的物体。平衡时，绳
中的张力T=______
0 B t0 t
F
C
G 0 C t0 t
G G/2
0 D t0 t
综合练习
3．如图所示，两绳等长L，A球固定，平衡
时B球向右摆，与A相距为r，试求OB绳拉力
F1的大小和库仑力F2的大小之比。
(L:r)
F1
A+
+ B
F2
G
综合练习
4．如图所示，有倾角θ=30°的粗糙斜面上
放一物体，重力为G，现用与斜面底边平行的
练习1
下图中的三个物体正在匀速直线向左
百度文库
运动，那么各接触面的摩擦力大小和方
向如何？
分析：隔离A、B、C
FBA 18N
FCB B
C 1F0地N C
GA
FμCB FAB GB
FμBC Fμ地 C FBC GC
整体
F地C 10N
18N ABFCμ地 C
GA+B+C
练习2
（反思：易存在多解）
试判断下述各图中摩擦力的方向。
练习2
光滑轻杆的支架放置在光滑的水平面
上，夹角为θ ，分别套有两轻环（以绳子 相连），当以外力F如图所示拉其中一轻 环，结果将使两轻环均处于平衡状态， 试求绳的拉力大小。
θ O
F
θ FT
F
O
FN
练习3
如图甲所示，大弹簧内套小弹簧，
大的比小的长0.2m，底端一齐固定在地
面上，另一端自由竖直向上升，当压缩
此组合时，测得弹力与压缩距离的关系
如图乙所示，试求两根弹簧的劲度系数
k1和k2。
0.2m 5 F / N 4 3 2 1
X/m
甲
0 0.1 0.2 0.3
乙
摩擦力的产生
1、接触面粗糙 2、相互接触且挤压（有弹力） 3、发生相对运动或具有相对运动趋势
讨论4：
如何判断摩擦力的大小和方向？
例题
试分析下列情况下A,B两物体所
综合练习
2．A、B、C三个物体通过线绳、光滑的滑轮连接，处
于静止状态如图，C是一箱砂子，砂子和箱的重量都等
于G，动滑轮的质量不计。打开箱子下端开口，使砂子
均匀流出，经过时间t0流完，下图中哪个图线表示在 这过程中，桌面对物体B的摩擦力F随时间的变化关系
（ B）
F 2G
F
A
2G
B
G
0 A t0 t F
力的运算
力的讨论1
能认为天花板通过电线将力传 递给悬挂的电灯吗？
结论：力是不可以传递的。
重力的讨论2
1、月球上所受的重力也是地球吸 引而产生的吗？
2、重力与万有引力是 一回事吗？
3、竖直向下就是指向 地心吗？
F心
0
G F万
4、重力大小与运动状态有关吗？
5、重心一定在几何中心吗？ 一定在物体上吗？