《用牛顿运动定律解决问题(二)》课件(新人教版必修1).ppt

第四章牛顿运动定律学案 7 用牛顿运动定律解决问题(二) 点此播放教学视频点此播放教学视频我们在电视节目中看到过一类很惊险的杂技节目,或顶碗,或走钢丝,或一个男演员在肩膀上放一根撑杆,一个小女孩子在杆上做出很多优美、惊险的动作,或将椅子叠放得很高,每张椅子都只有一只腿支撑,一个演员在椅子不同高度处做各种动作……这些节目有一个共同点,就是要保证碗或演员不能摔下来,实际上,演员们的表演都是很成功的,为什么演员或碗不会掉下来呢?因为演员们经过长期的训练,很好地掌握并利用了平衡的条件,那么,什么是平衡和平衡条件呢? 生活中偶然会碰到这样一个有趣的现象, 多人同乘一台电梯,当静止时,超重报警装置并没有响,可是当电梯刚向上起动时,报警装置却响了起来,运行一段时间后,报警装置又不响了,难道人的体重会随着电梯的运行而发生变化吗? 这就是我们这节课所要学****的共点力的平衡和超重失重问题。点此播放教学视频点此播放教学视频学点 1 共点力的平衡条件⑵共点力作用下物体的平衡条件是合力为0。⑴平衡状态: 如果一个物体在力的作用下,保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这个物体处于平衡状态。⑶平衡条件的四个推论①若物体在两个力同时作用下处于平衡状态,则这两个力大小相等、方向相反,且作用在同一直线上,其合力为零,这就是初中学过的二力平衡。②物体在三个共点力作用下处于平衡状态,任意两个力的合力与第三个力等大、反向。③物体在 n个非平行力同时作用下处于平衡状态时, n个力必定共面共点,合力为零,称为 n个共点力的平衡,其中任意(n -1) 个力的合力必定与第 n个力等大、反向,作用在同一直线上。④当物体处于平衡状态时,沿任意方向物体的合力均为零。点此播放教学视频点此播放教学视频(4)利用平衡条件解决实际问题的方法①力的合成、分解法: 对于三力平衡,根据任意两个力的合力与第三个力等大反向的关系,借助三角函数、相似三角形等手段来求解;或将某一力分解到另外两个力的反方向上,得到的这两个分力势必与另外两个力等大、反向;对于多个力的平衡,利用先分解再合成的正交分解法。②矢量三角形法: 物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时, 这三个力的矢量箭头首尾相接,构成一个矢量三角形;反之,若三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形,则这三个力的合力必为零,利用三角形法, 根据正弦定理或相似三角形数学知识可求得未知力。③相似三角形法: 相似三角形法,通常寻找一个矢量三角形与几何三角形相似,这一方法仅能处理三力平衡问题。④三力汇交原理: 如果一个物体受到三个不平行力的作用而平衡,这三个力的作用线必在同一平面上,而且必为共点力。⑤正交分解法: 将各力分别分解到 x轴上和 y轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件, Fx =0 ,Fy=0,多用于三个以上共点力作用下物体的平衡。但选择 x、y方向时,尽可能使落在 x、y轴上的力多;被分解的力尽可能是已知力,不宜分解待求力。提醒: 将各种方法有机的运用会使问题更易于解决,多种方法穿插、灵活使用,有助于能力的提高。点此播放教学视频点此播放教学视频【例1】一物体置于粗糙的斜面上,给该物体施加一个平行于斜面的力,当此力为 100 N 且沿斜面向上时,物体恰能沿斜面向上匀速运动;当此力为 20 N 且沿斜面向下时,物体恰能在斜面上向下匀速运动,求施加此力前,物体在斜面上受到的摩擦力为多大? 【答案】40 N 【解析】物体沿斜面向上运动时受力分析如图4 -7-1 所示。由共点力的平衡条件, x轴: F 1- mg sin α-f 1 =0 , y轴: mg cos α-F N1 =0 又f 1=μF N1物体沿斜面向下运动时受力分析如图4 -7-2 所示。由共点力的平衡条件得 x轴: f 2-F 2- mg sin α=0 ,y轴: mg cos α-F N2 =0 又f 2=μF N2,f 1=f 2=f以上各式联立得: f 1=f 2=f=(F 1+F 2 )/2 代入数据得: f =(100+20)/2 N=60 N 当不施加此力时,物体受重力沿斜面向下的分力 mg sin α=40 N< f =60 N 物体静止在斜面上,受到的摩擦力为 40 N 。图4 -7-1 图4 -7-2 点此播放教学视频点此播放教学视频(5)动态平衡问题的分析方法在有关物体平衡的问题中,存在着大量的动态问题,所谓动态平衡问题,就是通过控制某一物理量,使物体的状态发生缓慢变化的平衡问题, 即任一时刻处于平衡状态。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,求出应变参量与自变参量的一般函数式,然后根据自变量的变化确定应变参量的变化。②图解法: 对研究对象进行受力分析,再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图(画在同一个图中)