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1、2022高中物理 牛頓定律應(yīng)用專題 7 應(yīng)用矢量的合成與分解法則解決共點力平衡問題學(xué)案 新人教版必修1
一、 考點突破
知識點
考綱要求
題型
分值
牛頓運動定律的應(yīng)用
會求解共點力的平衡問題
選擇題、解答題
4~6分
二、重難點提示
多力平衡時問題如何簡化處理。
一、共點力作用下物體的平衡
(1)平衡狀態(tài)
物體處于靜止或勻速直線運動的狀態(tài)。
(2)共點力的平衡條件:F合=0或者
二、共點力平衡的幾條重要推論
(1)二力平衡:如果物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),這兩個力必定大小相等,方向相反;
(2)三力平衡:如果物體在三個共點力的
2、作用下處于平衡狀態(tài),其中任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等,方向相反;
(3)多力平衡:如果物體受多個力作用處于平衡狀態(tài),其中任何一個力與其余力的合力大小相等,方向相反。
例題1 如圖所示,在傾角為α的斜面上,放一質(zhì)量為m的小球,小球被豎直的木板擋住,不計摩擦,則球?qū)醢宓膲毫κ牵ā 。?
A. mgcos α B. mgtan α C. D. mg
思路分析:解法一?。Φ暮铣煞ǎ?
如圖所示,小球處于平衡狀態(tài),合力為零,與的合力一定與mg平衡,即等大反向,解三角形可得:=mgtan α,所以,球?qū)醢宓膲毫Γ剑絤gtan α,所以B正確。
解法
3、二?。ㄈ切畏▌t)
如圖所示,小球處于平衡狀態(tài),合力為零,所受三個力經(jīng)平移首尾順次相接,一定能構(gòu)成封閉三角形,根據(jù)三個矢量的位置關(guān)系可解得:=mgtan α,故球?qū)醢宓膲毫Γ剑絤gtan α。所以B正確。
答案:B
例題2 如圖所示,一直桿傾斜固定,并與水平方向成30°的夾角;直桿上套有一個質(zhì)量為0.5 kg的圓環(huán),圓環(huán)與輕彈簧相連,在輕彈簧上端施加一豎直向上、大小F=10 N的力,圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài),已知直桿與圓環(huán)之間的動摩擦因數(shù)為0.7,g=10 m/s2,下列說法正確的是( ?。?
A. 圓環(huán)受到直桿的彈力,方向垂直直桿向上
B. 圓環(huán)受到直桿的彈力大小等于2.5
4、N
C. 圓環(huán)受到直桿的摩擦力,方向沿直桿向上
D. 圓環(huán)受到直桿的摩擦力大小等于2.5 N
思路分析:對小環(huán)受力分析如圖所示
由于F=10 N>mg=5 N,所以桿對環(huán)的彈力FN垂直桿向下,桿對環(huán)還有沿桿向下的靜摩擦力Ff,則FN與Ff的合力應(yīng)豎直向下,大小為F合=F-mg=5 N,所以FN=F合cos 30°=N,F(xiàn)f=F合sin 30°=2.5 N。綜上可知選項D正確。
答案:D
【方法提煉】多力平衡問題
物體在四個或四個以上的力作用下的平衡問題叫多力平衡問題.處理多力平衡問題的思路有以下兩種:
化多力為三力
求桿對地面的壓力
如果將某些力先合成,考慮其合力與剩余力之間的關(guān)系,即可將多力問題轉(zhuǎn)化為三力問題,用我們前面討論的方法加以分析和研究。
利用正交分解法分析求解
現(xiàn)有一個水平力F作用在A上,物體A恰能沿斜面勻速向上運動。
利用合成法需要幾次合成才能得出結(jié)論,分析起來較繁瑣。最常見的多力平衡問題就是直接建立正交坐標系,在分析物體受力后,利用正交分析法求解。