2019-2020学年高中物理 第4章 怎样求合力与分力 本章优化总结课件 沪科版必修1

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本章优化总结第4章怎样求合力与分力平衡条件的应用1.对于三力的平衡,一般根据“任意两个力的合力与第三个力等大反向”的关系作出平行四边形,借助三角函数、相似三角形等知识求解;或者将某一个力分解到另外两个力的反方向上,得到的两个分力必然与另外两个力等大反向.2.对于多个力的平衡,利用正交分解法,先分解,再合成,最后利用Fx=0,Fy=0列式求解.两物体M、m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,如图放置,OA、OB与水平面的夹角分别为30°、60°,M重20N,M、m均处于静止状态.求(1)OA、OB绳的拉力大小;(2)物体m受到的摩擦力.[解析](1)对O点受力分析,如图所示.因为物体M处于静止,所以F′=F=G=20N.由力的三角形得:FOA=F′cos60°=10N,FOB=F′cos30°=103N.(2)物体m的水平方向受力如图由F′OA=FOAF′OB=FOB知物体m所受到的静摩擦力方向水平向左.由平衡条件得:Ff=F′OB-F′OA=10(3-1)N.[答案](1)10N103N(2)10(3-1)N方向水平向左动态平衡问题1.动态平衡问题的特点通过控制某一物理量,使其他物理量发生缓慢变化,而变化过程中的任何一个状态都看成是平衡状态.2.处理动态平衡问题常用的方法(1)图解法:对研究对象的任一状态进行受力分析,根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图,然后根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况.(2)函数法:列出三角函数表达式,然后利用表达式分析力的变化情况.如图所示,重物G用轻绳悬于O点,用水平力F拉着物体处于静止状态,现保持OA绳方向不变,逐渐缓慢逆时针转动F而物体不动,则绳的拉力T和水平拉力F如何变化()A.拉力T和水平拉力F都增加B.拉力T和水平拉力F都减小C.拉力T减小,水平拉力F先减小后增加D.拉力T先减小后增加,水平拉力F减小[解析]重物受到重力G、绳的拉力T和水平拉力F的作用处于静止状态,三个力构成封闭三角形,当水平拉力F缓缓逆时针转动,力三角形的变化如图中右图所示,由三角形的变化知,水平拉力F先减小后增加,拉力T一直减小.选项C正确.[答案]C物体平衡的临界问题1.物体平衡的临界问题临界状态:当物体从某种特性变化到另一种特性时,发生质的飞跃的转折状态通常叫做临界状态,出现“临界状态”时,即可理解成“恰好出现”,也可理解为“恰好不出现”的物理现象.这里指的物体平衡的临界问题是:当某一物理量变化时,会引起其他几个物理量跟着变化,从而使物体所处的平衡状态恰好出现变化或恰好不出现变化.2.临界问题的方法(1)极限分析法,极限分析法作为一种预测和处理临界问题的有效方法,是指通过恰当地选取某个变化的物理量将其推向极端(“极大”“极小”或“极右”“极左”等),从而把比较隐蔽的临界现象(或“各种可能性”)暴露出来,使问题明朗化,以便非常简捷地得出结论.(2)物理分析方法,就是通过对物理过程的分析,抓住临界(或极值)条件进行求解.例如:两物体脱离的临界条件是相互间的压力为零.(3)数学解法,该种方法是指通过对问题的分析,依据物理规律写出物理量之间的函数关系(或画出函数图像),用数学方法(例如求二次函数极值、讨论公式极值、三角函数极值)求解极值.但需注意:利用数学方法求出极值后,一定要依据物理原理对解的合理性及物理意义进行讨论或说明.如图所示,物体的质量为2kg,两根轻细绳AB和AC一端连接于竖直墙上,另一端系于物体上,在物体上另施加一个方向与水平面成θ=60°的拉力,若要使绳都能伸直,求拉力F的大小范围.[解析]法一:物理分析方法假设AC绳刚好伸直且FAC=0,则Fsinθ=12mg⇒F=mg2sinθ=33mg.若力F小于上述值,则AC绳弯曲,所以F≥33mg.假设AB绳刚好伸直且FAB=0,则Fsinθ=mg⇒F=mgsinθ=233mg,若力F大于上述值,则AB绳弯曲,所以F≤233mg.因此力F的范围是:33mg≤F≤233mg.法二:数学解法作出A受力图如图所示,由平衡条件有:Fcosθ-T2-T1cosθ=0,Fsinθ+T1sinθ-mg=0要使两绳都能绷直,则有T1≥0,T2≥0由以上各式可解得F的取值范围为:33mg≤F≤233mg.[答案]33mg≤F≤233mg

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