【学霸笔记：同步精讲】21　第4章　素养提升课(二)　平衡条件的应用 课件--高中物理鲁科版必修第一册

(课件网) 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第4章　力与平衡 素养提升课(二)　平衡条件的应用 [学习目标]　1．掌握解决静态平衡问题的常用方法。2．学会用解析法、图解法、三角形相似法解决动态平衡问题。3．掌握解决临界问题和极值问题的方法。 关键能力·情境探究达成 考点1　静态平衡问题 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，加速度为零。 (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。 【典例1】　如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心。一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点，设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ。下列关系正确的是 (　　) A．F＝　　　　　B．F＝mg tan θ C．FN＝ D．FN＝mg tan θ √ 思路点拨：(1)滑块处于静止状态，所受合外力为零。 (2)选取滑块为研究对象可采用合成法、效果分解法、正交分解法求解。 A　[方法一：合成法 滑块受力如图甲所示，由平衡条件知，＝tan θ，＝sin θ，解得F＝，FN＝。 方法二：效果分解法 将重力按产生的作用效果分解， 如图乙所示，则F＝G2＝，FN＝G1＝。 方法三：正交分解法 将滑块受的力沿水平、竖直方向分解，如图丙所示，则mg＝FNsin θ，F＝FNcos θ，联立解得F＝，FN＝，综上可知，选项A正确。] 规律方法　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、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。 √ [跟进训练] 1．如图所示，质量为m的小球置于倾角为30°的光滑斜面上，劲度系数为k的轻质弹簧，一端系在小球上，另一端固定在墙上的P点，小球静止时，弹簧与竖直方向的夹角为30°，则弹簧的伸长量为 (　　) A．　　　　　　　　 B． C． D． C　[方法一：正交分解法 如图甲所示为小球的受力情况，其中F为弹簧的弹力，由几何关系可知，弹力F与斜面之间的夹角为30°。将小球所受的重力mg和弹力F分别沿平行于斜面和垂直于斜面的方向进行正交分解，由共点力的平衡条件知，弹力F沿斜面向上的分力与重力mg沿斜面向下的分力大小相等，即F cos 30°＝mg sin 30°，由胡克定律得F＝kx，联立解得弹簧的 伸长量x＝，选项C正确。 甲 方法二：合成法 如图乙所示，将弹力F和斜面对小球的支持力FN直接合成，图中的F′即为两力的合力。 由几何关系可知，图中α＝120°，β＝30°，由正弦定理可得＝，而弹力F＝kx，联立解得 弹簧的伸长量x＝。] 乙 考点2　动态平衡问题 1．动态平衡 (1)所谓动态平衡问题，是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，常利用图解法解决此类问题。 (2)基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”。 方法 步骤 解析法 根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 图解法 (1)根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化 (2)确定未知量大小、方向的变化 2．分析动态平衡问题的方法 方法 步骤 相似三角形法 (1)根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形，确定对应边，利用三角形相似知识列出比例式 (2)确定未知量大小的变化情况 作辅助圆法 (1)根 ... ...