教科版高中物理必修1《物体的平衡》参考课件1（30张PPT）

(共30张PPT)
第四章
章末小结
专题归纳例析
阶段质量检测
专题一　解决力的平衡问题的三种方法
1．作图法
从力的作用点起，依两个分力的作用方向按同一标度作出两个分力F1、F2，依F1、F2为邻边构成一个平行四边形，平行四边形F1、F2中间的对角线的长度按同样比例表示合力的大小，对角线的方向就是合力的方向。
用图解法时，应先确定力的标度。在同一幅图上的各个力都必须采用同一个标度。所用分力、合力的比例要适当，虚线、实线要分清。图解法简单、直观，但不够精确。
2．直角三角形法
从力的作用点按照分力的作用方向画出力的平行四边形后，算出对角线所表示的合力的大小。一般适用于作出的平行四边形为矩形和菱形的情况，利用几何知识就可求解。
用直角三角形法进行计算时，同样要作出平行四边形，只是可以不用取标度，各边的长短也不用太严格。
3．正交分解法
对于三个以上共点力求合力，用正交分解法比力的平行四边形或三角形更简便。应用过程中应将各力分解到x轴和y轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件解题。在选择x、y轴方向时常遵循以下原则：
(1)在平衡状态下，少分解力或将容易分解的力分解。
(2)在非平衡状态下，通常沿加速度方向和垂直加速度方向分解。
(3)尽量不分解未知力。
图4－1
[例证1]　物体m恰好沿静止的斜面匀
速下滑，现用一个力F作用在m上，力F过
m的重心，且方向竖直向下，如图4－1所
示，则 (　　)
A．物体对斜面的压力增大
B．斜面对物体的摩擦力增大
C．物体将沿斜面加速下滑
D．物体仍保持匀速下滑
[解析]　加上力F后，物体受力如
图4－2所示，建立如图4－2所示坐标
系，分解F、mg，由平衡条件可得N＝
(mg＋F) cos θ，f＝μN，故A、B正确，
不加F时，mgsin θ＝μmgcos θ，故加上
F后仍有(mg＋F)sin θ＝μ(mg＋F) cos θ，
故D正确。
[答案]　ABD
图4－2
专题二　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)解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变量与自变量的一般函数式，然后依据自变量的变化确定应变量的变化(也叫代数法)。
(2)图解法：就是对研究对象进行受力分析，根据力的平行四边形定则画出不同状态时的力的矢量图(画在同一个图中)，然后依据有向线段(表示力)的长度变化判断各个力的变化情况。
3．一般解题步骤
(1)确定研究对象；
(2)分析研究对象在原来平衡时的受力情况；
(3)分析变化情况，根据平衡条件找出不变量，利用正交分解法或三角形法，找出各个变量与不变量之间的关系；
(4)列方程或作出受力图分析求解。
[例证2]　如图4－3所示，质量为
m的球放在倾角为α的光滑斜面上，试
分析挡板AO与斜面间的夹角β多大时，
AO所受压力最小？
图4－3
[解析]　虽然题目问的是挡板AO的受
力情况，但若直接以挡板为研究对象，因
挡板所受力均为未知力，将无法得出结论。
以球为研究对象，球所受重力mg产生的效
果有两个：对斜面产生了压力F1，对挡板
产生了压力F2，将重力分解，如图4－4所示。
图4－4
当挡板与斜面间的夹角β由图示位置变化时，F1大小改变，但方向不变，始终与斜面垂直，F2的大小、方向均改变。由图可以看出，当F2与F1垂直即β＝90°时，挡板AO所受压力最小，最小压力F2min＝mgsin α。
[答案]　90°
专题三　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，既可理解成“恰好出现”也可理解为“恰好不出现”某种物理现象。物体平衡的临界问题是指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．临界问题的处理方法
(1)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”或“极小”、“极右”或“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)数学解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。
图4－5
[例证3]　如图4－5所示，半径为
R，重为G的均匀球靠在竖直墙壁放置，
左下方有厚为h的木块，若不计摩擦，
用至少多大的水平推力F推木块才能使
球离开地面。(h[解析]　球恰好离开地面时，球与地面接触但没有弹力，以球为研究对象，如图4－6所示。有：
图4－6
1. 如图4－7所示，把球夹在竖直墙AC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，在将板BC逐渐放至水
平的过程中，下列说法正确的是 (　　)
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
图4－7
解析：球所受的重力G产生的效果有
两个：使球压墙的力F1和使球压板的
力F2，根据G产生的效果将其分解，
如图所示，则F1＝N1，F2＝N2，从图
中不难看到，当板BC逐渐被放平的过
程中，F1的方向保持不变而大小逐渐减小，F2与G的夹角逐渐变小，其大小也逐渐减小，因此本题的正确答案为B。
答案：B
图4－8
2. 如图4－8所示，均匀杆AB重为G，A端
用细绳吊在O点，在B端加一个水平力F，
使AB静止，此时杆与水平方向夹角为α，
细绳与竖直方向夹角为θ，则 (　　)
A．拉力F一定大于G
B．绳子拉力T一定大于G
C．AB杆与水平方向夹角α必小于θ
D．F足够大时，细绳可在水平方向上
解析：如图所示三力平衡，则Tcos θ＝G
Tsin θ＝F
cos θ<1，sin θ<1，故T>F，T>G。
F＝Gtan θ，所以F与G大小无法比较，
θ与α大小无法比较。
细绳不可能水平，只有选项B正确。
答案：B
3．一质量为m的物体，置于水平长木板上，物体与木板
间的动摩擦因数为μ。现将长木板的一端缓慢抬起，要使物体始终保持静止，木板与水平地面间的夹角θ不能超过多少？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
解析：当θ增大时，重力沿斜面的分力增大。当此分力增大到等于最大静摩擦力时，物体处于动与不动的临界状态，此时θ最大。
依题意，mgsin θ＝μmg cos θ，tan θ＝μ，
所以θ≤arctan μ。
答案：θ≤arctan μ
图4－9
解析：针对一般情况，物体的受力图如图所示。
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