第二章 物体平衡.doc

第二章 物体的平衡 [本章教学目标] 内 容 要求 说 明 共点力作用下物体的平衡； 共点力平衡条件的应用。 Ⅰ Ⅱ 共点力的平衡问题注意运用平行四边形定则和正交分解法。 [教学重点]：共点力的平衡条件及平衡条件的应用。 [教学难点] 共点力的平衡条件。 受力分析、正交分解法和共点力平衡条件的综合应用。 [本章课时安排] 内 容 课时 第一节 共点力作用下物体的平衡 2 第二节 共点力平衡条件的应用 2 章末复习讲练、单元测试讲评 2 第一节 共点力作用下物体的平衡 第二节 共点力平衡条件的应用 [教学目标] 1、知道什么是共点力作用下物体的平衡。 2、掌握共点力的平衡条件。 3、能用共点力的平衡条件分析和解决有关力的平衡问题。 4、进一步学习受力分析，画受力图及正交分解法。 [教学重点] 1、共点力作用下物体的平衡状态； 2、共点力的平衡条件。 3、共点力平衡的特点及一般解法。 [教学难点]： 1、共点力的平衡条件及应用。 2、共点力分析和正交分解法的综合应用。 [课型]：新授课 [教学方法]：讲练相结合 [教学互动过程] 导课：生活中的物体有的处于平衡状态，有的处于非平衡状态；其中物体的平衡状态比较常见，而且很有实际意义。如桥梁、起重机、建筑物等，都需要保持平衡状态。那么：什么是物体的平衡状态？物体在什么条件下才能处于平衡状态呢？本章我们就来学习这方面的问题。 一、平衡状态 复习：什么是共点力？ 1、共点力：几个力共同作用于一点，或力的作用线相交于一点，这几个力就叫做共点力。 2、平衡状态：物体保持静止或做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。 说明： ①静止和匀速直线运动，看起来是两种对立的运动形式，其实并没有本质的区别，只不过是选取的参考系不同而已。 ②出现静止和匀速直线运动的不同状态，是由于初始瞬间的运动状态不同而造成的。如果此时物体是静止的，它就会一直静止着；如果此时物体是匀速直线运动的，它就会保持匀速直线运动。 ③速度为零与静止不是一回事，物体保持静止状态，则物体在任意一时刻速度和加速度均为零，如果物体只是在某一时刻或某一位置速度为零，此时物体并不能保持静止，如自由落体运动开始运动的时刻并未处于平衡状态。 二、共点力作用下物体的平衡条件 由牛顿第一定律：一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变这种状态为止。这说明不受力或所受合力为零的物体总是保持静止或匀速直线运动状态，即平衡状态。所示平衡条件为： 1、平衡条件：物体受合力为零。即F合＝0。 2、推论： ①二力平衡：两个力大小等大，反向，共线。 ②三力平衡：三个力平衡时，其中任意两个力的合力一定与第三力大小相等方向相反，而且在同一直线上。 ③多力平衡：多力平衡时，合力为零，其中任意(n1)个力的合力必定与第n个力等值反向，且作用在同一直线上。 三、应用举例（解题思路方法总结） 1、力的分解法（效果分解和正交分解） 例1、如图2-1中重物的质量为m，轻线AO和BO的A、B端是固定的，平衡时AO是水平的，BO与水平面的夹角为θ，AOθ； B．F1＝mgcotθ； C．F2＝mgsinθ； D．F2＝mg/sinθ。 解析：利用效果分解，将重力沿AO和BO方向分解。 如图2-2所示，由平衡条件得： F1＝mgcotθ； F2＝mg/sinθ。 答案：BD。 例2、如图2-3所示，一物体放在固定斜面上，加一水平推力F，使物体处于静止状态，若将推力从较小的值逐渐增大，且使物体始终保持静止状态，则在力F增大的过程中，斜面对物体的支持力和斜面对物体的摩擦力如何变化？ 解析：利用正交分解，将重力G和水平推力F沿斜面方向和垂直斜面方向分解。 如图2-4所示，由平衡条件得： N＝Gcosα＋Fα，所以当F增大时，N也随之增大。 当Gsinα＞Fcosα时，物体所受静摩擦力f1方向沿斜面向上， f1＝Gsinα－Fcosα，即随F增大，f1将减小。 当Gsinα＜Fcosα时，物体所受静摩擦力f2方向沿斜面向下， F2＝Fcosα－Gsinα，即随F增大，f1将增大。 可见，随F增大，斜面对物体支持力随之增大，而静摩擦力先是沿斜面向上逐渐减小到零，再沿斜面向下逐渐增大例3、如图2-5所示，在倾角为37°的斜面上，用沿斜面向上的537°，根据平行四边形定则可算出该两力的合力为4N，方向水平向右，所以斜面对木块的总作用力即斜面对木块的支持力和摩擦力的合力为4N，方向水平向左。 答案：A。 例4、如图2-6所示，质量为m的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为μ。现施以与水平方向成α角且斜向上的拉力F，为使物体能沿水平面做匀速运动，问α取何值时F力最小，此最小值为多大？ 解析：物体受到四个力作用：重力mg、拉力