习题优秀教学设计

物体的平衡--习题课

主讲教师：涂伟红

绵阳南山中学实验学校

教学目标：

1、知道在共点力作用下物体平衡的概念；

2、理解物体在共点力作用下的平衡条件；

3、能灵活的运用力的平行四边形法则(图解法)、三角形法则(图解法)、正交分解法等多种方法解答平衡问题；

4、进一步熟悉受力分析的方法，培养学生处理力学问题的基本技能。

教学重难点：

1、整体法、隔离法的使用

2、静态平衡的解题方法

3、动态平衡的解题方法

教学过程：

一、平衡状态的理解

提问：1、回忆什么是共点力？

2、回忆什么是共点力作用下的平衡状态？

例1：在下列运动状态中，属于平衡状态的是（

）

A、将一个小球竖直向上抛出，小球到达最高点时

B、滑块在气垫导轨上自由运动时

C、一个小朋友在打秋千时，秋千摆到最低点时

D、宇航员乘做飞船在轨道上做匀速圆周运动时

答案：B 3、回忆共点力的平衡条件是什么？并拓展二力平衡、三力平衡及多力平衡。

并提出一对平衡力和作用力与反作用力之间的对比。

二、解决平衡问题的基本方法

（一）、整体法与隔离法

当物理情景中涉及物体较多时，就要考虑采用整体法和隔离法．

(1)同时满足以下两个条件即可采用整体法：

研究外力对系统的作用；

各物体运动状态相同；

(2)物体必须从系统中隔离出来，独立地进行受力分析，采用隔离法

隔离法常常解决以下情况：

分析系统内各物体（各部分）间相互作用；

各物体运动状态可不相同。

例2：(多选)如图所示，在恒力F作用下，a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动，则关于它们受力情况的说法正确的是(

) A．a一定受到4个力

B．b可能受到4个力

C．a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力

D．a与b之间一定有摩擦力

答案：AD 巩固练习题：

1、(多选)如图所示，在斜面上，木块A与B的接触面是水平的．绳子呈水平状态，两木块均保持静止．则关于木块A和木块B可能的受力个数分别为(

) A．2个和4个

B．3个和4个

C．4个和4个

D．4个和5个

答案：ACD （二）、力的平行四边形法则、三角形法则、正交分解法

例2：如图所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的小球，小球被竖直的木板挡住，不计摩擦，则球对挡板的压力是(

) AmgcosBmgtanmgCDmgcos

分三种解法讲解：平行四边形法则、三角形法则、正交分解

答案：B 巩固练习题：

2、(多选)如图所示，用两根完全相同的橡皮筋M、N将两个质量均为m＝1 kg的可视为质点的小球A、B拴接在一起，并悬挂在水平天花板上，在小球A上施加一水平向左的恒力F，当系统处于静止状态时，橡皮筋M与竖直方向的夹角为60°。假设两橡皮筋的劲度系数均为k＝5 N/cm，且始终处在弹性限度以内，重力加速度取g＝10 m/s2。则(

) A．橡皮筋M的伸长量为4 cm B．橡皮筋N的伸长量为2 cm C．水平恒力的大小为10 D.如果将水平恒力撤去，则小球B的瞬时加速度为零

答案：BD 3、如图所示，一条不可伸长的轻质细绳一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物，另一端与另一轻质细绳相连于c点，ac长为L/2，c点悬挂质量为m2的重物，平衡时ac正好水平，此时质量为m1的重物上表面正好与ac在同一水平线上且到b点的距离为L，到a点的距离为5L/4,则两物体的质量之比m1:m2为(

)（请学生用多种解法做）

A.52B.2C.54D.35

答案：C （三）、动态平衡问题

基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”。

基本方法：

(1)解析法：一般把力进行正交分解，两个方向上列平衡方程，写出所要分析的力与变化角度的关系，然后判断各力的变化趋势. (2)图解法：能用图解法分析动态变化的问题有三个显著特征：①物体一般受三个力作用；②其中有一个大小、方向都不变的力；③还有一个方向不变的力. (3)相似三角形法：在三力平衡问题中，如果有一个力是恒力，另外两个力方向都变化，且题目给出了空间几何关系，多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似，可利用相似三角形对应边成比例进行计算。

例3：（用解析法解法动态平衡问题）（多选）如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点悬挂一重物M，将两相同木块m分别紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止．Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小，FN表示木块与挡板间正压力的大．若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O1、O2始终等高，则(

) A．Ff变小

B．Ff不变

C．FN变小

D．FN变大

答案：BD 巩固练习题：

4、如图所示，粗糙水平地面上的长方体物块将一重为G的光滑圆球抵在光滑竖直的墙壁上，现用水平向右的拉力F缓慢拉动长方体物块，在圆球与地面接触之前，下面的相关判断正确的是(

) A．球对墙壁的压力逐渐减小

B．水平拉力F逐渐减小

C．地面对长方体物块的摩擦力逐渐增大

D．地面对长方体物块的支持力逐渐增大

答案：B 例4：（用图解法处理平衡问题）(多选)如图所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的小球，小球被竖直的木板挡住，当挡板逆时针缓慢转动到水平，不计摩擦，则下列说法正确的是(

) A.斜面对小球的弹力变大

B.斜面对小球的弹力变小

C.挡板对小球的弹力先减小后增大

D.挡板对小球的弹力先增大后减小

巩固练习题：

5、如图所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面)，木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是(

)

A．F1增大，F2减小

B．F1增大，F2增大

C．F1减小，F2减小

D．F1减小，F2增大

答案：B 6、(多选)如图所示，用一根细线系住重力为G、半径为R的球，其与倾角为α的光滑斜面劈接触，处于静止状态，球与斜面的接触面非常小，细线悬点O固定不动，在斜

面劈从图示位置缓慢水平向左移动直至绳子与斜面平行的过程中，下述正确的是(

) A．细绳对球的拉力先减小后增大

B．细绳对球的拉力先增大后减小

C．细绳对球的拉力一直减小

D．细绳对球的拉力最小值等于Gsin α

答案：CD 例5：（用相似三角形法处理动态平衡问题）如图所示是一个简易起吊设施示意图，AC是质量不计的撑杆，A端与竖直墙用铰链连接，一滑轮因定在A点正上方，C端吊一重物，现施加一拉力缓慢将重物P向上拉，在AC杆达到竖直前（

）

A.BC绳中的拉力FT越来越大

B.BC绳中的拉力FT越来越小

C.AC绳中的支撑力FN越来越大

D.AC绳中的支撑力FN越来越小

答案：B 巩固练习题：

7、如图所示，小圆环A吊着一个质量为m2的物块并套在另一个竖直放置的大圆环上，有一细线一端拴在小圆环A上，另一端跨过固定在大圆环最高点B的一个小滑轮后吊着一个质量为m1的物块。如果小圆环A、滑轮、绳子的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计，绳子又不可伸长，若平衡时弦AB所对的圆心角为α，则两物块的质量比m1∶m2应为（

）

A.cos2B.sin2C.2sin2D.2cos2

答案：C 总结：

本节课主要复***衡问题和动态平衡问题的解题方法，以练习讲解具体题型来让学生更直观，更熟练的掌握各种解题方法。