1、-1-本章整合-2-本章整合 知识构建 专题归纳 力与平衡 力的合成 合力与分力的关系:等效替代基本法则:平行四边形定则、三角形定则合力范围:|1-2|1+2 力的分解 分解原则:平行四边形定则分解方法 效果分解法正交分解法图解法 力的平衡 平衡状态 静止匀速直线运动 平衡条件:合=0 或=0、=0平衡种类 不稳定平衡稳定平衡随遇平衡 应用 合成法分解法三角形法正交分解法 实验:验证力的平行四边形定则-3-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 专题一 动态平衡问题的处理方法1.在有关物体平衡的问题中,存在着大量的动态平衡问题,所谓动态平衡问题,就是通过控制某一物理量,使物体的状
2、态发生缓慢变化的平衡问题,即任一时刻物体均处于平衡状态。-4-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 2.解决动态平衡问题的常用方法 方法 步骤 分析法(1)选某一状态对物体进行受力分析(2)将物体受的力按实际效果分解或正交分解(3)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式(4)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 图解法(1)选某一状态对物体进行受力分析(2)根据平衡条件画出平行四边形(3)根据已知量的变化情况,画出平行四边形的边角变化(4)确定未知量大小、方向的变化 -5-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 例题 1 如图所示,把球夹在竖直墙面 AC
3、和木板 BC 之间,不计摩擦,球对墙的压力为 N1,球对板的压力为N2,在将木板 BC 逐渐放至水平的过程中,下列说法中,正确的是()A.N1 和 N2 都增大 B.N1 和 N2 都减小C.N1 增大,N2 减小 D.N1 减小,N2 增大解析:此为一动态平衡问题。受力情况虽有变化,但球始终处于平衡状态。-6-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 解法一:图解法对球受力分析如图所示,受重力 G、墙对球的支持力 N1和木板对球的支持力 N2而平衡。作出 N1和 N2的合力 F,它与 G 等大反向。当板 BC 逐渐放至水平的过程中,N1的方向不变,大小逐渐减小,N2的方向发生变化
4、,大小也逐渐减小,如图所示,由力的作用是相互的可知 N1=N1,N2=N2,故选项 B正确。-7-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 解法二:解析法对球受力分析如图所示,受重力 G、墙对球的支持力 N1和木板对球的支持力 N2而平衡,而 F=G,-8-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 N1=Ftan,N2=cos,所以 N1=Gtan。N2=cos,当木板 BC 逐渐放至水平的过程中,逐渐减小,所以由上式可知,N1减小,N2也减小,由牛顿第三定律可知,N1=N1,N2=N2,故选项 B 正确。答案:B-9-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题
5、三 专题二 整体法与隔离法在平衡中的应用1.整体法以几个物体组成的整个系统为研究对象进行受力分析的方法。在许多问题中用整体法比较方便,但整体受力分析法也存在不能求解系统内力的缺陷。2.隔离体法把系统内各个物体分别隔离出来进行单独受力分析的方法。隔离体法最大的优点就是弥补了整体法不能解决的问题,能准确地求解系统内各物体间的作用力。-10-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 3.两种方法的应用通常在分析系统外力对系统的作用时,应用整体受力分析方法;在分析系统内各物体间的相互作用时,应用隔离体法。在解答一个具体问题时,通常需要多次选取不同的研究对象才能解决,需要整体法和隔离体法交替
6、使用。-11-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 例题 2 在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体 A,A 与竖直墙之间放一光滑圆球 B,整个装置处于静止状态。现对 B 加一竖直向下的力 F,F 的作用线通过球心,设墙对 B 的作用力为 F1,A 对 B 的作用力为 F2,地面对 A 的作用力为 F3。若 F 缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中()A.F1 保持不变,F3 缓慢增大B.F1 缓慢增大,F3 保持不变C.F2 缓慢增大,F3 缓慢增大D.F2 缓慢增大,F3 保持不变-12-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三
7、解析:A、B 始终保持静止,对 B 进行受力分析,如图甲所示,设 A、B 圆心连线与竖直方向夹角为,由 F2sin=F1,F2cos=F+GB可得,当 F 增大时,F2 增大,F1 也增大。将 A、B 看成整体,进行受力分析如图乙所示,设地面对 A 的支持力为N,对 A 的摩擦力为 f,则由整体平衡得 GA+GB+F=N,且 f=F1,由此可知,当 F增大时,N、f 均增大,N 与 f 的合力 F3 也增大。所以只有选项 C 正确,A、B、D 均错误。答案:C-13-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 专题三 平衡中的临界与极值问题1.临界问题当某物理量发生变化时,会引起其他
8、物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,这类问题的描述中经常出现“刚好”“恰好”等词语。处理这类问题的最有效方法是假设推理法,也就是先假设,再根据平衡条件及有关知识列平衡方程,最后求解。-14-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 2.极值问题也就是指平衡问题中,力在变化过程中的最大值和最小值问题。解决这类问题常用以下两种方法:(1)解析法:根据物体的平衡条件列方程,在解方程时,采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值。(2)图解法:根据物体的平衡条件作出物体的受力分析图,画出平行四边形或矢量三角形进行动态分析,确定最大值或最小值。-15-本章整
9、合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 例题 3 轻绳的两端 A、B 固定在天花板上,绳能承受的最大拉力为 120 N。现用挂钩将一重物挂在绳子上,挂钩停在 C点,如图所示,两端与竖直方向的夹角分别为 37和 53。求:(1)此重物所受最大重力(sin 37=0.6,cos 37=0.8)。(2)若将挂钩换成一个光滑的小滑轮,此重物所受最大重力。-16-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 解析:(1)取 C 点为研究对象进行受力分析,如图甲所示,由图可知,物体平衡时 AC 上的张力比 BC 上大,所以当 AC 上的张力为最大值 120 N 时,BC上的张力小于 120 N,由平行四边形定则得重物所受最大重力为G=1cos37=150 N。(2)在图甲中,设 AB=s,则由几何关系可知绳长 l=0.6s+0.8s=1.4s;若将挂钩换成滑轮,则两根绳子的张力大小相等,对 C 点进行受力分析,如图乙所示,由几何关系可知 cos=(0.7)2-(0.5)20.7,由平行四边形定则得重物所受最大重力为 G=2Tcos=168 N。-17-本章整合 专题归纳 知识构建 专题一 专题二 专题三 答案:(1)150 N(2)168 N