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文本内容:
2019-2020年高三物理第一轮复习教案共点力作用下物体的平衡新课标人教版教学要求
1、理解共点力作用下物体的平衡条件;
2、熟悉解答平衡问题的常用方法(力的合成、力的分解、正交分解、矢量合成等);
3、能熟练运用“作图法”解决平衡问题的动态分析;教学重点解题的规范性和“作图法”的解题步骤知识概要
1、平衡状态指物体处于静止或匀速直线运动状态
2、共点力几个力作用于物体的同一点,或它们的作用线交于同一点(该点不一定在物体上),这几个力叫共点力
3、共点力的平衡条件在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零即,或
4、平衡条件推论
(1)二力平衡必共线若物体在两个共点力作用下处于平衡状态,则这两个力满足等大反向的关系;
(2)三力平衡必共点若物体在三个非平行力作用下处于平衡状态,则这三个力一定是共点力,(表示这三个力的矢量首尾相接,恰能组成一个封闭三角形);
(3)当物体受N个共点力作用面平衡时,其所受N-1个力的合力,一定是剩下那个力的平衡力;
(4)当物体处于平衡状态时,沿任意方向物体所受的合力均为零
5、求解共点力平衡的基本方法
(1)用分解法和和合成法求解平衡问题
(2)用正交分解法求解平衡问题
(3)用相似三角形方法求解平衡问题
(4)用几何极值法求解平衡问题典型例题例
1、如图所示,电灯的重力G=10N,已知AO绳与水平顶板间夹角为30º,BO绳水平,则绳AO及BO绳受到的拉力各为多大?分析如图
2、
3、4分别对应于力的合成法、力的分解法、正交分解法和矢量合成法解
一、F=FOC=G,解
二、,解
三、建立如图所示直角坐标系,,解得解
四、O点受三力作用处于平衡状态,三力矢量应构成一封闭的三角形,可直接得出结论例
2、如图所示,两个质量分别为m、3m的质点A、B之间用杆固结,并通过长l的轻绳在光滑的定滑轮上,求系统平衡时,OA、OB段绳长各为多少?解析分别对A球和B球进行受力分析,再对所受力进行矢量合成,构成一个封闭的三角形,利用相似三角形得,,又有,解得,例
3、重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间若挡板逆时针缓慢转到水平位置,在该过程中,斜面和挡板对小球的弹力的大小F
1、F2各如何变化?解由于挡板是缓慢转动的,可以认为每个时刻小球都处于静止状态,因此所受合力为零应用三角形定则,G、F
1、F2三个矢量应组成封闭三角形,其中G的大小、方向始终保持不变;F1的方向不变;F2的起点在G的终点处,而终点必须在F1所在的直线上,由作图可知,挡板逆时针转动90°过程,F2矢量也逆时针转动90°,因此F1逐渐变小,F2先变小后变大(当F2⊥F1,即挡板与斜面垂直时,F2最小)例
4、如图所示,用细绳OA和OB悬挂着一个重物,保持重物的位置不变(图中绳子的结点位于圆心)时,使OB端沿半径等于绳长的圆周轨迹向C移动,在这过程中,OB绳中的张力FB的最小值是多少?结点O受到三个力处于平衡状态,此三个力应构成一个封闭的三角形,如图可得出当FB与FA垂直时,FB有最小值Gsinθ例5.已知质量为m、电荷为q的小球,在匀强电场中由静止释放后沿直线OP向斜下方运动(OP和竖直方向成θ角),那么所加匀强电场的场强E的最小值是多少?解根据题意,释放后小球所受合力的方向必为OP方向用三角形定则从右图中不难看出重力矢量OG的大小方向确定后,合力F的方向确定(为OP方向),而电场力Eq的矢量起点必须在G点,终点必须在OP射线上在图中画出一组可能的电场力,不难看出,只有当电场力方向与OP方向垂直时Eq才会最小,所以E也最小,有E=这是一道很典型的考察力的合成的题,不少同学只死记住“垂直”,而不分析哪两个矢量垂直,经常误认为电场力和重力垂直,而得出错误答案越是简单的题越要认真作图AOCB例题图-130ºF1F2GGF2F1例3图ABCOG例4图θFAFBOPθmgEq。