共点力作用下物体的平衡.ppt
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一.共点力作用下物体的平衡状态二.共点力作用下物体的平衡条件2.实验验证二力平衡注意:三.正交分解法处理平衡状态的问题N一、.正交分解法例1、质量为m的小孩坐在质量为M的滑梯上,滑梯位于粗糙的水平地面上。为了防止小孩下滑,大人用一个水平力F推着小孩(如图)。当大人的推力F逐渐加大的过程中,小孩和滑梯都保持静止状态。在此过程中,下列判断中正确的是A.滑梯对小孩的摩擦力先减小后增大B.小孩受到的摩擦力逐渐增大C.地面对滑梯的摩擦力逐渐减小D.地面对滑梯的摩擦力逐渐增大分析与解答:我们选小孩为研究对象。小孩受推力、重力、弹力还有斜面对小孩的静摩擦力。由于静摩擦力具有被动性,方向和大小与所受的其它力有关,所以我们可以先不画上,但我们知道它的方向在x轴上。当:Fcosθ<mgsinθ时,f向上,减小Fcosθ=mgsinθ时,f=0Fcosθ>mgsinθ时,f向下,增大所以:滑梯对小孩的静摩擦力是先减小,后增大。二、.图解法例1:半圆形支架BAD。两细绳OA和OB结于O,下悬重为G的物体,使OA绳固定不动。将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直的位置C的过程中,(如图所示)分析OA绳和OB绳所受力的大小如何变化?分析与解答:以节点O为研究对象,受三个力的作用:G、FA、FB的作用,三个力构成一个封闭三角形。G的大小和方向都不变,FA的方向不变,大小可以改变。当改变FB的方向时,可以看出:FA逐渐减小,FB先减小,后增大。例2:如图所示,保持θ不变,将C点向上移,则CO绳的拉力将A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小形似而本质不同的问题例1:如图所示,质量不计的定滑轮通过轻绳挂在B点,另一轻绳一端系一重物C,绕过滑轮后另一端固定在墙上A点。先将B点或左或右移动一下,若移动过程中OA段绳子始终水平,且不计一切摩擦,则悬点B受拉力T的情况应是A.B左移时,T增大B.B右移时,T增大C.无论B左移右移,T变大D.无论B左移右移,T不变分析与解答:BD绳的拉力大小等于AO和CO绳的合力,由于同一条轻绳上的张力处处相等,因此,AO和BO绳的合力总是向斜下方,与水平成450角,所以当B点移动时BO绳的方向不变,力的大小也不变。例3:如图所示,质量为m的物体用一轻绳挂在水平轻杆BC的C端,C点由轻绳AC系住,已知AC、BC夹角为θ,轻绳AC上的张力大小为,轻杆BC上的压力大小为.FB例4:如图所示,横杆AB水平插在墙内,它的B端有一个光滑的定滑轮,细绳一端固定于C点,绳跨过滑轮,另一端悬挂一重10N的物体,绳与横梁夹角为300,求定滑轮受到绳对它作用力的大小和方向。分析与解答:由于同一根绳上张力处处相等,所以合力为10N.三、相似三角形、封闭三角形法:例题:1.如图所示,物重50N,轻杆AB长1.5m.轻杆BC长2.0m,AC间的距离为1.0m。求AB和BC杆所受的力分别为多大。解:(体会利用相似三角形、封闭三角形法来解题的方法和技巧)N还可以根据封闭三角形的方法,画出如右下图,同样用相似三角形得出以上结果。四、临界问题例1:如图所示,物体A质量m=2kg,用两根轻绳B、C连结竖直墙上,在物体A上加以恒力F,若图中夹角θ=600,要使两绳都能绷直,求恒力F的大小。分析与解答:解决临界问题,最重要的是首先要找出在那儿存在临界现象,要尽快的找出临界现象,就要用到极限的方法,把静的问题,让它“动”起来。在本题中,设想F很小趋近于零时,AB绳肯定是松的,当随着F的增大,AC绳与竖直方向的夹角逐渐变大,当绳AC刚刚拉直时,是F的最小值。2Fsinθ=mg即:2Fsin600=20在此基础上,F继续增大,当增大到一定程度时,AC绳就会变松,当绳AC的拉力变为零时,F最大。Fsin600=mgF=mg/sin600