高中物理 力平衡教案6 新人教版

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1、力物体的平衡【教学结构】本章学习重点是：1．重力、弹力、摩擦力的特点，能正确分析物体受力。当物体移动的范围不大时，物体的重力常被看作恒力。弹力的大小和方向和物体的运动情况，物体受到其他力的情况有关，条件变了，弹力往往也变。因此在分析物体的弹力时，不能随意将某些现成结论用上。例如某物体对斜面的压力不一定等于mgcosα，悬线对某物体的拉力不一定等于mg。分析物体受到的摩擦力时，一定要区分静摩擦力和滑动摩擦力。当两物体仅有相对运动趋势时出现的摩擦力叫静摩擦力，它和物体的运动情况、受力情况有关，运动情况变了，其他力变了，静摩擦力的大小和方向也会变化。运动的物体也会受静摩擦力。对于滑动摩擦力，有f

2、=μN，其中N是物体接触面上的压力，请注意只有压力和物体的重力相等时才有f=μmg，这只是特殊情况。2．力的分析与合成，平行四边形定则，三角形定则。合力、分力是等效概念。是将某几个力合成，还是将某个力分解，是根据具体问题由力的效果或解题的需要决定。平行四边形定则是力的合成、分解或矢量的合成、分解的法则，由它可以演变出三角形定则。3．物体静止或匀速运动的状态叫平衡状态。物体平衡的必要条件是力的矢量和为零，简称合力为在分析处于平衡状态物体的受力情况时，通常有以下几步：(1)找一个或几个物体作为研究对象，分析它的受力。选某个物体还是把几个物体当整体作研究对象，是由解题需要决定的。选取研究对象的原

3、则是：既要“暴露”待求量，又要减少未知量。(2)找出研究对象受哪些力，各力的大小和方向如何（其中有已知的，有未知的），画出力的示意图。(3)进行力的合成或分解。当物体受三力而平衡时，可以将力正交分解在两个互相垂直的方向上（正交分解法）或将其中两个力合成（合成法），在许多情况下，后者更方便。当物体受三个以上力而平衡时，常采用正交分解法。(4)运用平衡条件做判断或列方程求解。如果用正交分解法，则在坐标轴（分解力的方向）方向的力为零；如果用合成法，则某两个力的合力必与第三个力平衡，所有已知力、未知力的关系都在平行四边形或三角形中。4．力矩、有固定转轴物体的平衡。轴（定点）到力的作用线的距离叫力臂

4、，用L表示。力与力臂的乘积叫力矩：M=FL。有固定转轴物体的平衡条件是顺时针力矩等于逆时针力矩，或合力矩为零。【解题点要】一、三力平衡物体受三力作用而平衡时，往往用合成法较方便；当其中一个力变化时，弹力往往随之变化。例1如图所示，球在平板AB和AC的支持下平衡，不计摩擦。在平板AB不动，AC平板缓慢放平即β从60°增大到120°的过程中，两板受到的压力如何变化？分析和解答球受三个力：重力G、AB板的支持力NB，AC板的支持力NC，如图A所示。用三角形定则做出NB、NC的合力F，它必与G等值反向，即NB、NC、G三个力一定构成三角形。由题意可知这是等边三角形，NB=NC=G。当AC板逐渐放平

5、时，NB方向不变，NC方向逐渐顺时针方向转，重力恒定不变，而三个力必构成三角形，由图B可知：NB逐渐减小，NC先增大后减小。由此可知，AB板受的压力逐渐变小，直至为零；AC板受的压力先增大后减小，最后与重力相等。点评虽然改变位置的是AB板，BC板对球的弹力方向不变，但大小却在改变；而AC板的支持力大小和方向都会变化，由此可见弹力的特点。例2如图所示，水平桌面上放有光滑金属框架A、O、B，框架上套有小环P、Q，用不可伸长的细绳连接PQ。现在Q上施加沿OB方向的恒力F，待PQ平衡时，细绳受的拉力多大？分析和解答P在水平方向只受两个力：绳的拉力和OA杆的支持力，二力平衡必共线，因此绳一定垂直OA

6、。Q受三个力：恒力F、绳的拉力T、OB杆的支持力N，三力平衡。由图可知点评支持力总垂直于接触面，拉力总沿绳的方向，由此可以判断P、Q的平衡位置。支持力和拉力都可以由平衡条件求出。我们再次体会到弹力的特点。二、恰当选取研究对象选取研究对象时，以暴露待求量、减少未知量为原则。有时以某个物体为研究对象，有时以几个物体为整体作研究对象。例3如图所示，水平面C上有斜面体B，斜面上放有物块A。当A在斜面上(1)静止；(2)匀速下滑；(3)在平行斜面的外力F作用下沿斜面匀速上滑过程中，B始终未动。已知斜面倾角为α，A质量为m，B质量为M。求在上述三个过程中C对B的摩擦力。分析和解答方法一以A为对象，在(

7、1)(2)两种情况下A受力如图甲所示，三力平衡，支持力N和摩擦力f的合力R必与重力mg等值反向。由此可知A对B的作用力（压力与摩擦力的合力）一定竖直向下，B无运动趋势，所以C对B没有摩擦力。在(3)情况下，A受4个力平衡，如图乙所示。这时F、f、N三力的合力竖直向上，而N与f的合力必有向左的水平分力，因此A对B的作用力必有向右的水平分力，即有向右的运动趋势，故B受到向左的摩擦力f′。运用平衡条件可求点f′=Fcosα。过