人教版高中物理选修2-2全册课件

A. F1 = mgcos θ B. F1 = mgcot θ C. F1 = mgsin θ D. F1 = mg/sin θ
A
O θ
B
图2
解析
选O点为研究对象，O点受3个力的作用。
沿水平方向和竖直方向建立 坐标系，如图3所
示。由物体的平衡条件
y
F2
Fx合 = F2cos θ - F1 = 0;
在吊装现场,工人们 都会注意使钢丝绳与水 平面的夹角足够大,以防 止钢丝绳被拉断.
思考与讨论
在家里悬挂字画 时,有的挂绳很长,有 的挂绳很短.试比较这 两种挂法的优劣.
2﹑斜面的自锁
FN F
α G
放在斜面上的物体,有 可能沿斜面下滑,也可能保 持静止.物体在斜面上保持 静止时,它受到重力G、斜 面的支持力FN和斜面对它 的摩擦力F.
A．方向可能沿斜面向上 F
B．方向可能沿斜面向下
C．大小可能等于零 图11
D．大小可能等于F
解析
除斜面可能作用于物块的静摩擦力f年， 物块在沿斜面方向，受到重力的下滑分力 和沿 斜面方向向上的力F这两个力的作用。
若F=mgsinα,则f=0;若F>mgsinα,则f≠0且 沿斜面向下;若F<mgsinα,则f≠0且沿斜面向上, 此时有F+f=mgsinα,当F=1/2mgsinα 时,f=F=1/2mgsinα.
本题的正确选项为A、B、C、D。
课堂练习
1. 如图所示，物体B的上表面水平，B上面载着物
体A，当它们一起沿固定斜面C匀速下滑的过程
日常生活中,斜面自锁现象有很多.楔 子是倾角很小(小于摩擦角)的斜面,常常 用ห้องสมุดไป่ตู้固定物体.
螺丝钉也利用了斜面自锁的原理.钉上的 螺纹相当于旋转的斜面,沿着旋转的斜面转过 一圈,就升高同样的高度h,也就是螺纹间的距 离,称为螺距.螺纹升角α相当于斜面倾角.由于 螺纹升角α小于摩擦角θ,所以当用它来紧固机 件时,螺母尽管受到很大的压力,仍然不会移动.
共点力作用下物体的平衡条件:
F合=0
1﹑起吊物的平衡
在建筑工地上 经常可以看到起重机 吊起重物的情形。
连接重物的钢丝与 水平面的夹角都比较大, 接近90°这是为什么?
O
如图，所示,物体受到三
个力:重力G,钢丝绳的拉力F1 F1
和F2.拉力F1和F2.拉力F1和F2
α
α
F2
与水平线的夹角均为α.这三
θ
Fy合 = F2sin θ – mg = 0
F1 O
x
mg
{F1 = mgcot θ
图3
解得
因此选项BD正确。
F2 = mg/sin θ
2. （1998年广东高考题）如图5细绳AO，BO 等长，A点固定不动，在手持B点沿圆弧向C 点缓慢运动过程中，绳BO的张力将（）
A．不断变大
A
B
B．不断变小
αβ
人教版高中选修2-2
物理
全册优质课课件
共点力平衡条件的应用
教学重难点
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。
难点
共点力的平衡条件
本节导航
1﹑起吊物的平衡 2﹑斜面的自锁
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。
θ叫做摩擦角(angle of friction).例如, 钢与钢间的静摩擦因数μ0为0.1,可以算出 其摩擦角θ为5°43′.
摩擦角θ与物体的质量m无关,只与 两种材料之间的最大静摩擦因数有关.也 就是说,当倾角小于摩擦角θ时,在斜面上 无论放多种的物体,它都不会滑动.这叫 做斜面自锁(self-lock)现象.
当斜面倾角α增大时,静摩擦力F也随 之增大,只要F<Fmax,物体仍能保持静止; 当倾角α逐渐增大到θ,物体刚要开始运动 时,静摩擦力最大.
FN F
α
G
根据共点力平衡条件有
mgsin θ = Fmax
而
Fmax = μ0 FN = μ0 mgcos θ
代入上式后求得
μ0 = tan θ
即
θ = arc tan μ0
当斜面倾角α较小时,物体能保持静止,这 时,物体受到的摩擦力是静摩擦力,根据共点 力平衡条件有
mgsin α = F
静摩擦力F的大小在0与最大静摩擦力 Fmax之间变化.实验表明:最大静摩擦力的 大小Fmax又跟压力FN成正比,即
Fmax=μ0FN
式中的μ0是比例常数,叫做静摩擦因数,它 的数值与相互接触的两个物体的材料有关. 两种材料间的静摩擦因数一般比动摩擦因 数稍大一些.
课堂小结
1.本节课我们学习了共点力的平衡条件是F合＝0； 2.平衡状态的二个特征是：
①a＝0； ②速度v恒定；
3.物体所受的合力为零，在正交分解时常采 用：
① Fx合 = 0 ② Fy合 = 0
高考链接
1. （1997年全国高考题）如图2所示，重物的质 量为m，轻细绳AO与BO的A端、B端是固定的， 平衡时AO是水平的，BO与水平面夹角为θ，AO 的拉力F1和BO的拉力F2的大小是（）
(2)
其中G是已知量,F1、F2是未知量.
由(1)式可得 F1 = F2
代入(2)式,得 G
F1 = F2 = 2sinα
由此可知,物体所受的重力一定时,钢丝 绳与水平线的夹角越大,钢丝绳对重物的拉力 越小.当α接近90°时,钢丝绳的拉力接近G/2.
反之,钢丝绳与水平线的夹角越小,钢丝 绳的拉力越大.当α为30 °时,钢丝绳的拉力等 于G,当α小于30 °时,钢丝绳的拉力大于G.由 牛顿第三定律可知,钢丝绳受重物的拉力也 将随α角的减小而增大.
C．先变小再变大 D．先变大再变小
O
C
图5
解析
选O点为研究对象，O点受F、FA、FB
三力作用而平衡。此三力构成一封闭的动态
三角形如图6所示。很容易看出，当FB与FA
垂直时，即α+β=90°时，FB取最小值。因此，
选项C正确。
FA
α
β F
图6
FB
3（1992年全国高考题）如图11所示，位于 斜面上的物块的质量为M，在沿斜面向上 的力F作用下，处于静止状态，斜面作用 于物块的静摩擦力的（）
个力的作用线相交于O点,因
G
此,它们是共点力.
物体静止或匀速上升时处于平衡 状态,这三个力满足共点力的平衡条件, 即
F合=0
y
选取坐标轴，分别在 x方向和y方向列平衡方程.
F1
F2
α
α
O
G
F合x = F1 cosα - F2 cosα = 0
(1)
F合y = F1 sinα + F2 sinα – G = 0