高中物理 第4章 习题课2 平衡条件的应用教案 鲁科版必修1-鲁科版高一必修1物理教案VIP免费

习题课2平衡条件的应用【学习素养·明目标】科学思维：1.通过实例巩固处理静态平衡的常用方法.2.通过解析法和图解法，掌握如何分析动态平衡问题.3.掌握解决临界问题和极值问题的方法．静态平衡1．静态平衡的定义静态平衡是指物体在共点力的作用下保持静止状态时的平衡．2．静态平衡的理解(1)运动学特征：处于静态平衡的物体速度为零．(2)平衡条件：处于静态平衡的物体所受的合力为零．(3)实例：日常生活中，三角形支架以其优越的平衡稳定性被广泛采用．如：大型展览馆、体育馆屋顶的钢架结构，马路边的路灯支架，建筑工地的塔吊支架等静态平衡装置大多采用三角形结构．【例1】沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点，如图所示，足球的质量为m，网兜的质量不计，足球与墙壁的接触点为B，悬绳与墙壁的夹角为α，求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力．思路点拨：①球处于静止状态，所受合外力为零．②选取球为研究对象可采用合成法、分解法、正交分解法求解．[解析]方法一：用合成法取足球和网兜作为研究对象，它们受重力G＝mg、墙壁的支持力N和悬绳的拉力T三个共点力作用而平衡．由共点力平衡的条件可知，N和T的合力F与G大小相等、方向相反，即F＝G，作平行四边形如图所示．由三角形知识得：N＝Ftanα＝mgtanα，T＝＝.方法二：用分解法取足球和网兜作为研究对象，其受重力G＝mg、墙壁的支持力N、悬绳的拉力T，如图所示，将重力分解为F′1和F′2由共点力平衡条件可知，N与F′1的合力必为零，T与F′2的合力也必为零，所以N＝F′1＝mgtanα，T＝F′2＝.方法三：用正交分解法求解取足球和网兜作为研究对象，受三个力作用，重力G＝mg、墙壁的支持力N、悬绳的拉力T，如图所示，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，将T分别沿x轴和y轴方向进行分解．由平衡条件可知，在x轴和y轴方向上的合力Fx合和Fy合应分别等于零，即Fx合＝N－Tsinα＝0①Fy合＝Tcosα－G＝0②由②式解得：T＝＝代入①式得：N＝Tsinα＝mgtanα.[答案]mgtanα解决静态平衡问题的方法及步骤(1)处理平衡问题，常用的方法有合成法、分解法、相似三角形法、正交分解法等．(2)应用平衡条件解题的步骤①明确研究对象(物体、质点或绳的结点等)；②对研究对象进行受力分析；③建立合适的坐标系，应用共点力的平衡条件，选择恰当的方法列出平衡方程；④求解方程，并讨论结果．1.如图所示，质量为m的物块在水平推力作用下，静止在倾角为θ的光滑斜面上，则物块对斜面的压力为()A．mgcosθB．mgsinθC.D.C[分析物块受力，建立如图所示的直角坐标系．物块静止，则y轴方向上有Ny＝Ncosθ＝mg，则N＝.故C正确．]2．如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机．三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成30°角，则每根支架中承受的压力大小为()A.mgB.mgC.mgD.mgD[对物体进行受力分析，竖直方向受力平衡，3Fcos30°＝mg，故F＝＝mg＝mg.所以支架承受的压力F′＝F＝mg.故选项D正确．]动态平衡1.动态平衡的定义动态平衡是指物体在共点力的作用下保持匀速直线运动状态，或者通过控制某些物理量，使物体的运动状态缓慢地发生变化，而这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态．2．平衡条件物体所受共点力的合力为零．3．解题思路把“动”化为“静”，从“静”中求“动”．【例2】如图所示，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，球对木板的压力为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增大思路点拨：⇨⇨B[球受到重力G、墙AC对球的弹力N1′和板BC对球的支持力N2′，如图甲所示．甲乙在将板BC逐渐放至水平的过程中，球始终处于平衡状态，G、N1′、N2′经过平衡可构成一系列封闭的矢量三角形，如图乙所示，由图乙可以看出，N1′、N2′都逐渐减小．由力的相互作用可知，N1＝N1′，N2＝N2′，所以N1、N2都逐渐减小．故选项B正确．]动态平衡及其分析方法(1)物体的动态平衡是指物体在运动中的平衡，通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢变化，在此过程中，物体始终处于一系列的动态平衡状态．(2)动态平衡问题的两种分析方法...