必修一学案配套课件：第4章 学案5 习题课：共点力平衡条件的应用

学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5高中物理·必修1·沪科版第4章怎样求合力与分力学案5习题课：共点力平衡条件的应用学习目标定位学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结31进一步理解共点力作用下物体的平衡条件.2掌握动态平衡问题的分析方法.掌握矢量三角形法解共点力作用下的平衡问题.4掌握整体法和隔离法分析连接体平衡问题．知识储备区学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结1.静止匀速直线运动2.合力为零F合＝0Fx合＝0Fy合＝03.(1)等大(2)等大反向(3)等大反向(4)零学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5一、矢量三角形法(合成法)求解共点力平衡问题物体受多力作用处于平衡状态时，可用正交分解法求解，但当物体受三个力作用而平衡时，可用矢量三角形法，即其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反，且这三个力首尾相接构成封闭三角形，通过解三角形求解相应力的大小和方向，当这个三个力组成含有特殊角(60°、53°、45°)的直角三角形时尤为简单.学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5例1在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示.仪器中一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球.无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度.风力越大，偏角越大，通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力的大小，那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？(试用矢量三角形法和正交分解法两种方法求解)学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5解析取金属球为研究对象，有风时，它受到三个力的作用：重力mg、水平方向的风力F和金属丝的拉力T，如图甲所示.这三个力是共点力，在这三个共点力的作用下金属球处于平衡状态，则这三甲个力的合力为零，可以根据任意两力的合力与第三个力等大、反向求解，也可以用正交分解法求解.学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5解析解法一矢量三角形法如图乙所示，风力F和拉力T的合力与重力等大反向，由矢量三角形可得：F＝mgtanθ.解法二正交分解法以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立直角坐标系，如图丙所示.由水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即Fx合＝Tsinθ－F＝0，Fy合＝Tcosθ－mg＝0，学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5解析解得F＝mgtanθ.由所得结果可见，当金属球的质量m一定时，风力F只跟偏角θ有关.因此，根据偏角θ的大小就可以指示出风力的大小.答案F＝mgtanθ学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5针对训练如图所示，一质量为1kg、横截面为直角三角形的物块ABC，∠ABC＝30°，物块BC边紧靠光滑竖直墙面，用一推力垂直作用在AB边上使物块处于静止状态，则推力F及物块受墙的弹力为多少？(g＝10m/s2)解析物块受重力G，推力F和墙的弹力N作用，如图所示，由平衡条件知，F和N的合力与重力等大反向.学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5针对训练如图所示，一质量为1kg、横截面为直角三角形的物块ABC，∠ABC＝30°，物块BC边紧靠光滑竖直墙面，用一推力垂直作用在AB边上使物块处于静止状态，则推力F及物块受墙的弹力为多少？(g＝10m/s2)解析故有F＝Gsin30°＝1×10N12＝20NN＝Gtan60°＝1×10×3N＝103N答案20N103N学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5二、动态平衡问题所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，这类问题的解决方法一般用图解法和相似三角形法.1.图解法(1)特征：物体受三个力作用，这三个力中，一个是恒力，大小、方向均不变化，另两个是变力，其中一个是方向不变的力，另一个是大小、方向均变化的力.(2)处理方法：把这三个力平移到一个矢量三角形中，利用图解法判断两个变力大小、方向的变化.学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案52.相似三角形法(1)特征：物体一般也受三个力作用，这三个力中，一个是恒力，另两个是大小、方向都变化的力.(2)处理方法：把这三个力平移到一个矢量三角形中，找到题目情景中的结构三角形，这时往往三个力组成的力三角形与此结构三角形相似.利用三角形的相似比判断出这两个变力大小的变化情况.学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5解析例2如图所示，小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间，当墙与薄板之间的夹角θ缓慢地增大到90°的过程中()A.小球对薄板的压力增大B.小球对墙的压力减小C.小球对墙的压力先减小后增大D.小球对薄板的压力不可能小于球的重力根据小球重力的作用效果，可以将重力G分解为使球压板的力F1和使球压墙的力F2，作出平行四边形如图所示，当θ增大时，F1、F2均变小，而且在θ＝90°时，F1有最小值，等于G，所以B、D项均正确.BD学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5例3如图所示，固定在水平面上的光滑半球，球心O的正上方固定一个光滑小定滑轮，细绳一端拴一小球，小球置于半球面上的A点，另一端绕过定滑轮.今缓慢拉绳使小球从A点沿半球面滑到半球顶点，则此过程中，半球对小球的支持力大小N及细绳的拉力F大小的变化情况是()A.N变大，F变大B.N变小，F变大C.N不变，F变小D.N变大，F变小学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5解析小球受力如图甲所示，F、N、G构成一封闭三角形由图乙可知F/AB＝N/OA＝G/OBF＝G·AB/OBN＝G·OA/OBAB变短，OB不变，OA不变，故F变小，N不变.答案C学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5三、整体法与隔离法分析连接体平衡问题1.隔离法：为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况.一般要把这个物体隔离出来进行受力分析，然后利用平衡条件求解.2.整体法：当只涉及系统而不涉及系统内部某些物体的受力和运动时，一般可把整个系统看成一个物体，画出系统整体的受力图，然后利用平衡条件求解.注意隔离法和整体法常常需要交叉运用，从而优化解题思路和方法，使解题简捷明快.学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5例4如图所示，A、B两个物体的质量都是1kg，现在它们在拉力F的作用下相对静止一起向右做匀速直线运动.已知A、B之间的动摩擦因数μAB＝0.1，B与地面间的动摩擦因数μB地＝0.2.g＝10m/s2.则两个物体在匀速运动的过程中，(1)对A、B分别画出完整的受力分析.(2)A、B之间的摩擦力大小为多少.(3)拉力F的大小为多少.学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5解析(1)以A为研究对象，A受到重力、支持力作用；以B为研究对象，B受到重力、支持力、压力、拉力、地面对B的滑动摩擦力作用，如图所示.(2)对A：由二力平衡可知A、B之间的摩擦力为0.学习探究区学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结学案5解析(3)以A、B整体为研究对象，由于两物体一起做匀速直线运动，所以受力如图.水平方向上由二力平衡得拉力等于滑动摩擦力，即F＝f＝μB地NB，而NB＝GB＋GA，所以F＝0.2×(1×10＋1×10)N＝4N答案(1)见解析图(2)0(3)4N课堂要点小结学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结1.矢量三角形法合成法.2.动态平衡问题：1图解法；2相似三角形法.3.整体法与隔离法分析连接体平衡问题.自我检测区学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结1.(矢量三角形法)用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如图所示.已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac绳和bc绳中的拉力分别为()A.32mg，12mgB.12mg，32mgC.34mg，12mgD.12mg，34mg自我检测区学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结解析分析结点c的受力情况如图，设ac绳受到的拉力为F1、bc绳受到的拉力为F2，根据平衡条件知F1、F2的合力F与重力mg等大、反向，由几何知识得F1＝Fcos30°＝32mgF2＝Fsin30°＝12mg选项A正确.答案A自我检测区学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结自我检测区学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结解析如图所示，在支架上选取三个点B1、B2、B3，当悬点B分别移动到B1、B2、B3各点时，OA、OB中的拉力分别为TA1、TA2、TA3和TB1、TB2、TB3，从图中可以直观地看出，TA逐渐变小，且方向不变；而TB先变小后变大，且方向不断改变；当TB与TA垂直时，TB最小，然后TB又逐渐增大.故A、D正确.答案AD自我检测区学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结解析3.(整体法与隔离法)如图所示，吊车m和磅秤N共重500N，物体G重300N，当装置平衡时，磅秤的示数是()A.500NB.400NC.300ND.100N先用整体法分析，所有物体总重为800N，则与定滑轮相连的绳子的拉力都是400N，所以下面两股绳子的拉力都是200N,最后以G为研究对象可知磅秤对G的支持力为100N,D正确.D自我检测区学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结4.(矢量三角形法)如图所示，电灯的重力为20N，绳AO与天花板间的夹角为45°，绳BO水平，求绳AO、BO上的拉力的大小.(请分别用两种方法求解)自我检测区学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结解析解法一矢量三角形法(力的合成法)O点受三个力作用处于平衡状态，如图所示，可得出FA与FB的合力F合方向竖直向上，大小等于FC.由三角函数关系可得自我检测区学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结解析F合＝FAsin45°＝FC＝G灯FB＝FAcos45°解得FA＝202N，FB＝20N故绳AO、BO上的拉力分别为202N、20N.解法二正交分解法如图所示，将FA进行正交分解，根据物体的平衡条件知FAsin45°＝FCFAcos45°＝FB后面的分析同解法一答案202N20N学习目标定位学案5学习目标知识储备学习探究自我检测课堂小结再见