第二章力系的简化和平衡方程
一、填空题
1、在平面力系中，若各力的作用线全部，则称为平面汇交力系。
2、求多个汇交力的合力的几何法通常要采取连续运用力法则来求得。
3、求合力的力多边形法则是：将各分力矢首尾相接，形成一折线，连接其封闭边，这一从最先画的分力矢的始端指向最后面画的分力矢的的矢量，即为所求的合力矢。
4、平面汇交力系的合力作用线过力系的。
5、平面汇交力系平衡的几何条件为：力系中各力组成的力多边形。
6、平面汇交力系合成的结果是一个合力，这一个合力的作用线通过力系的汇交点，而合力的大小和方向等于力系各力的。
7、若平面汇交力系的力矢所构成的力多边形自行封闭，则表示该力系的等于零。
8、如果共面而不平行的三个力成平衡，则这三力必然要。
9、在平面直角坐标系内，将一个力可分解成为同一平面内的两个力，可见力的分力是量，而力在坐标轴上的投影是量。
10、合力在任一轴上的投影，等于各分力在轴上投影的代数和，这就是合力投影定理。
11、已知平面汇交力系合力R在直角坐标X、Y轴上的投影，利用合力R与轴所夹锐角a的正切来确定合力的方向，比用方向余弦更为简便，也即tg a= | Ry / Rx | 。
12、用解析法求解平衡问题时，只有当采用坐标系时，力沿某一坐标的分力的大小加上适当的正负号，才会等于该力在该轴上的投影。
13、当力与坐标轴垂直时，力在该坐标轴上的投影会值为；当力与坐标轴平行时，力在该坐标轴上的投影的值等于力的大小。
14、平面汇交力系的平衡方程是两个的方程，因此可以求解两个未知量。
15、一对等值、反向、不共线的平行力所组成的力系称为_____。
16、力偶中二力所在的平面称为______。
17、在力偶的作用面内，力偶对物体的作用效果应取决于组成力偶的反向平行力的大小、力偶臂的大小及力偶的______。
18、力偶无合力，力偶不能与一个_____等效，也不能用一个______来平衡.
19、多轴钻床在水平工件上钻孔时，工件水平面上受到的是_____系的作用。
20、作用于物体上并在同一平面内的许多力偶平衡的必要和充分条件是，各力偶的_____代数和为零。
21、作用于刚体上的力，可以平移到刚体上的任意点，但必须同时附加一力偶，此时力偶的_____等于_____对新的作用点的矩。
22、一个力不能与一个力偶等效，但是一个力却可能与另一个跟它_____的力加一个力偶等效。
23、平面任意力系向作用面内的任意一点（简化中心）简化，可得到一个力和一个力偶，这个力的力矢等于原力系中所有各力对简化中心的矩的_____和，称为原力系主矢；这个力偶的力偶矩等于原力系中各力对简化中心的矩的和，称为原力对简化中心的主矩。
24、平面任意力系向作用面内任一点（简化中心）简化后，所得的主矢与简化中心的位置____，而所得的主矩一般与简化中心的位置______。
25、平面任意力系向作用面内任一点和简化结果，是主矢不为零，而主矩不为零，说明力系无论向哪一点简化，力系均与一个_____等效。
26、平面任意力系向作用面内任一点简化结果，是主矢不为零，而主矩为零，说明力系与通过简化中心的一个______等效。
27、平面任意力系向作用面内任一点简化后，若主矢_____，主矩_____,则原力系必然是平衡力系。
28、平面任意力系向作用面内的一点简化后，得到一个力和一个力偶，若将其再进一步合成，则可得到一个_____。
29、平面任意力系只要不平衡，则它就可以简化为一个______或者简化为一个合力。
30、对物体的移动和转动都起限制作用的约束称为______约束，其约束反力可用一对正交分力和一个力偶来表示。
31、建立平面任意力系的二力矩式平衡方程应是：任取两点A、B为矩心列两个力矩方程，取一轴X轴为投影列一个投影方程，但A、B两点的连线应_____于X轴。
32、平面任意力系的平衡方程可以表示成不同的形式，但不论哪种形式的独立方程应为______个。
33、对于平面平行力系，利用其独立的平衡方程，可求解____个未知量。
36、工程上很多构件的未知约束反力数目，由于多于能列出的独立平衡方程数目，所以未知约束力就不能全部由平衡方程求出，这样的问题称为_____问题。
37、对于由n个物体组成的物体系统来说，不论就系统还是就系统的部分或单个物体都可以写一些平衡方程，至多只有______个独立的平衡方程。
二、判断题
1、无论平面汇交力系所含汇交力的数目是多小，都可用力多边形法则求其合力。（）
2、应用力多边形法则求合力时，若按不同顺序画各分力矢，最后所形成的力多边形形状将是不同的。（）
3、应用力多边形法则求合力时，所得合矢量与几何相加时所取分矢量的次序有关。（）
4、平面汇交力系用几何法合成时，所得合矢量与几何相加时所取分矢量的次序有关。（）
5、一个平面汇交力系的力多边形画好后，最后一个力矢的终点，恰好与最初一个力矢的起点重合，表明此力系的合力一定等于零。（）
6、用几何法求平面汇交力系的合力时，可依次画出各个力矢，这样将会得到一个分力矢与合力矢首尾相接并自行封闭的力多边形。（）
7、一平面力系作用于一刚体，这一平面力系的各力矢首尾相接，构成了一个自行封闭的力多边形，因此可以说该物体一定是处于平衡状态。（）
8、若两个力在同一轴上的投影相等，则这两个力的大小必定相等。（）
9、力在两个坐标轴上的投影与力沿这两个坐标轴方向进行分解得到的分力的意义是相同的。（）
10、用解析法求解平面汇交力系的平衡问题时，所取两投影轴必须相互垂直。（）
11、平面汇交力系的平衡方程是由直角坐标系导出的，但在实际运算中，可任选两个不垂直也不平行的轴作为投影轴，以简化计算。（）
12、一平面汇交力系作用于刚体，所有力在力系平面内某一轴上投影的代数和为零，该刚体不一定平衡。（）
13、若平面汇交力系的各力矢作用线都平行于X轴，则该力系只需满足一个平衡方程∑F ix=0，力系即平衡。（）
14、在求解平衡问题时，受力图中未知约束反力的指向可以任意假设，如果计算结果为正值，那么所假设的指向就是力的实际指向。（）
15、两个大小相等式、作用线不重合的反向平行力之间的距离称为力臂。（）
16、力偶对物体作用的外效应也就是力偶使物体单纯产生转动。（）
17、力偶中二力对其中作用面内任意一点的力矩之和等于此力偶的力偶矩。（）
18、因力偶无合力，故不能用一个代替。（）
19、力偶无合力的意思是说力偶的合力为零。（）
20、一个力大小与一个力偶的合力大小相等，而且这一个力到某一点的距离也与这一个力偶的力偶臂相等式，这时它们对物体的作用完全可以等效地替换。（）
21、力偶对物体（包括对变形体）的作用效果是与力偶在其作用面内的作用完全可以等效地替换。（）
22、力偶对一平面内的两个力偶，只要这两个力偶中的二力大小相等或者力偶臂相等，转向一致，那么这两个力偶必然等效。（）
23、平面力偶系合成的结果为一合力偶，此合力与各分力偶的代数和相等。（）
24、一个力和一个力偶可以合成一个力，反之，一个力也可分解为一个和一个力偶。（）
25、力的平移定理只适用于刚体，而且也只能在同一个刚体上应用。（）
26、平面任意力系向作用面内任一点（简化中心）简化后，所得到的作用于简化中心的那一个力，一般说来不是原力系的合力。（）
27、平面任意力系向作用内任一点简化的主矢，与原力系中所有各力的矢量和相等。（）
28、平面任意力系向作用面内任一点简化得到的力和力偶，其中的任何一个与原力系都不相等。（）
29、一平面任意力系向作用面内任一点简化后，得到一个力和一个力偶，但这一结果还不是简化的最终结果。
30、一平面任意力系简化的结果主矩等于零，而主矢不等于零，故此时得到和力并不一定与原力系等效。
31、平面任意力系向作用面内任一点简化，得到的主矩大小都与简化中心位置的选择有关。（）
32、在平面力系中，无论是平面任意力系，还是平面汇交力系，其合力对作用面内任一点的矩，都等于力系中各力对
同一点的矩的代数和。（）
33、只要平面任意力系简化的结果主矩不为零，一定可以再化为一个合力（）。
34、平面任意力系向所在平面内的一点简化，结果得到的主矢为零，而主矩不为零，于是可以进一步再简化而使这一作用物体的力系平衡。（）
35、平面任意力系平衡方程的基本形式，是基本直角坐标系而导出来的，但是在解题写投影方程时，可以任意取两个不相平行的轴作为投影轴，也就是不一定要使所取的两个投影轴互相垂直。（）
36、一平面任意力系对其作用面内某两点之矩的代数和，均为零，而且该力系在过这两点连线的轴上投影的代数和也为零，因此该力系为平衡力系。（）
37、在求解平面任意力系的平衡问题时，写出的力矩方程的矩心一定要取在两投影轴的交点处。（）
三、选择题
1、汇交二力，其大小相等并与其合力一样大，此二力之间的夹角必为（）。
A、0
B、90
C、120
D、180
2、一物体受到两个共点力的作用，无论是在什么情况下，其合力（）。
A、一定大于任意一个分力
B、至少比一个分力大
C、不大于两个分力大小的和，不小于两个分力大小的差
D、随两个分力夹角的增大而增大
3、有作用于同一点的两个力，其大小分别为6N和4N，今通过分析可知，无论两个力的方向如何，它们的合力大小都不可能是（）。
A、4N
B、6N
C、10N
D、1N
4、平面内三个共点力的大小分别为3N、9N和6N，它们的合力的最大值和最小值分别为（）。
A、24N和3N
B、18N
7、质量为m
A、N1=N2=N3
B、
8、一个重为G
平板AD的压力会（）。
A、先增大后减小 B
12、力偶在（）的坐标轴上的投影之和为零。
A、任意
B、正交
C、与力垂直
D、与力平行
13、在同一平面内的两个力偶只要（），则这两个力偶就彼此等效。
A、力偶中二力大小相等
B、力偶相等
C、力偶的方向完全一样
D、力偶矩相等
14、某悬臂梁的一端受到一力偶的作用，现将它移到另一端，结果将出现（）的情况。
A、运动效应和变形效应都相同；
B、运动效应和变形效应都不相同；
C、运动效应不同、而变形效应相同；
D、运动效应相同、而变形效应不相同。
15、力偶是不能用一个力平衡的，而从图所表示的力和力偶作用于鼓轮的情况看，则可以说鼓轮是（）状态。
C 、需要加一个与力P
16、试分析图所示的鼓轮在力或力偶的作
）的。
A 、仅a 、c 情况相同
B 、仅a 、b 情况相同
C 、仅b 、c 情况相同
D 、a 、b 、c 三种情况都相同
20A 、转动 B 、移动
C 、移动和转动共有的
22、等边三角板ABC 的边长为a 三个力，在图所示的三种情形中， 23A 、投影轴X 轴不垂直于A 、B 或B 、C 连线。B 、投影轴Y 轴不垂直于A 、B 或B 、C 连线。
C 、投影轴X 轴垂直于y 轴。
D 、A 、B 、C 三点不在同一直线上。
六、杆AC ，BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示。F 1和F 2作用在销钉C 上，
F 1=445（N ），F 2=535（N ），不计杆重，试求两杆所受的力。
九、试求题图所示梁支座的约束反力。设力的单位为（KN ），力偶矩的单位为（KN.m ），
长度单位为（m ），分布载荷集度为（KN/m ）。
十、阳台一端砌入墙内，其自重可看成是均布载荷，集度为q （N/m ）。另一端作用
有来自柱子的力P （N ），柱到墙边的距离为l （m ），参看题图，试求阳台固定端的约
束反力。
十一、露天厂房立柱的底部是杯形基础。立柱底部用混凝土砂浆与杯形基础固连在一起。已知吊
车梁传来的铅垂载束为P=60（KN ），风压集度q=2（KN/m ），又立柱自重G=40（KN ），长度a=0.5
（m ），h=10（m ），试求立柱底部的约束反力。
第二章力系的简化和平衡方程一、填空题：
1、汇交于一点
2、三角形
3、末端
4、汇交点
5、自行封闭
6、矢量和
7、合力 8、汇交于一点 9、矢，代数 10、同一
11、x 12、直角
13、零 14、独立
15、力偶 16、力偶的作用面
17、方向 18、力，力19、平面力偶 20、力偶矩
21、力偶矩，原力 22、平行同向、等值23、矢量，代数 24、无关、有关25、力偶 26、力
27、为零、为零 28、力
29、合力偶 30、固定端
31、不垂直 32、三
33、二 36、静不定
37、３n
二、判断题：
1、√
2、√
3、X
4、X
5、√
6、X
7、X
8、X
9、X 10、X 11、√ 12、√
13、√ 14、√ 15、× 16、√
17、√ 18、√ 19、× 20、×
21、× 22、× 23、× 24、√
25、√ 26、√ 27、√ 28、√
29、√ 30、× 31、× 32、√
33、× 34、× 35、√ 36、√ 37、×
三、选择题：
1、C
2、C
3、D
4、B
7、C 8、B 12、A 13、D
14、D 15、B 16、C 20、C
22、Ｂ 23、Ｄ
六、S CA=206.7(N)，S CB=163.5(N)。
九、F A=15（KN）。
十、F AX=0，F Ay=p+ql，M A=pl+ql2/2。
十一、F AX=-20（KN），F Ay=100（KN），M A=130（KN.m）。
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沪科版高一（上）第二章力和力的平衡单元测试（B卷）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，关于物体A受的力，下列说法正确的是（） A．受两个力的作用，即支持力和对地面的压力 B．对地面的压力的施力体是地球 C．所受的支持力与A对桌面的压力是一对作用力与反作用力 D．所受的支持力与A对桌面的压力一对平衡力 2．一块铁m被竖直悬挂着的磁性黑板紧紧吸住不动，如图所示，下列哪一说法是错误的（） A．铁块受到四个力作用，其中有三个力的施力物体均是黑板 B．铁块与黑板间在水平方向有两对相互作用力，互相吸引的磁力和互相排斥的弹力C．磁力和弹力是互相平衡的力 D．磁力大于弹力，黑板才能吸住铁块不动 3．质量为0.8kg的物块静止在倾角为30的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向大小等于3N的力推物块，物块仍保持静止，如图所示．则物块所受到的摩擦力大小等于（） A．5N B．4N C．3N
D ． 4．如图所示，用大小相等，方向相反，并在同一水平面上的力N 挤压相同的木板，木 板中间夹着两块相同的砖，砖和木板保持相对静止，则 A ．砖间摩擦力为零 B ．N 越大，板和砖之间的摩擦力越大 C ．板、砖之间的摩擦力大于砖重 D ．两砖间没有相互挤压的力 5．如图所示，物体A 、B 用细绳与弹簧连接后跨过滑轮，A 静止在倾角为θ=45°的粗糙 斜面上，B 悬空且处于静止状态．已知两物体质量m A ＝3m B ，不计滑轮摩擦，现将斜面 倾角θ由45°减小到30°，下列说法正确的是( ) A ．弹簧的弹力大小将增大 B ．物体A 受到的静摩擦力将减小 C ．弹簧的弹力及A 受到的静摩擦力都不变 D ．物体A 对斜面的压力将减小 6．如右图所示（俯视图）物体静止于光滑的水面上，力F 作用于物体O 点，现要使合 力沿着OO '方向，那么，必须同时加一个力F 1，这个力最小值是（ ） A ．cos F θ B ．sin F θ C ．tan F θ D ．cot F θ 7．有两个大小恒定的力，作用在一点上，当两力同向时，合力为A ，反向时合力为B ， 当两力相互垂直时，其合力大小为（ ） A B C D 8．轻细绳两端分别系上质量为 m 1 和 m 2 的两小球 A 和 B ，A 在 P 处时两球都静止， 如图所示，O 为球心， ∠COP = 60? ，碗对 A 的支持力为 N ，绳对 A 的拉力为 T ，则
受力分析及物体平衡典型例题解析
专练 3 受力分析 物体的平衡 、单项选择题 1．如图 1所示，质量为 2 kg 的物体 B 和质量为 1 kg 的物体 C 用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上． 再将一个质 量为 3 kg 的物体 A 轻放在 B 上的一瞬间， 弹簧的弹力大 小为（取 g ＝10 m/s 2）（ ） A ．30 N C ．20 N D ．12 N 答案 C 2．（2014 ·上海单科， 9）如图 2，光滑的四分之一圆弧轨道 AB 固 定在竖直平面 内， A 端与水平面相切，穿在轨道上的小球在 拉力 F 作用下，缓慢地由 A 向 B 运动，F 始终沿轨道的切线 方向，轨道对球的弹力为 F N ，在运动过程中 （ ) A ．F 增大，F N 减小 B ．F 减小， F N 减小 C ．F 增大，F N 增大 D ．F 减小， F N 增大 解析 对球受力分析，受重力、支持力和拉力，根据共点力平 衡条件，有： F N ＝mgcos θ和 F ＝mgsin θ，其中 θ为 支 持力 F N 与竖直方向的夹角；当物体向上移动时， θ 变 大，故 F N 变小， F 变大；故 A 正确， BCD 错误． 答案 A （2014 ·贵州六校联考， 15）如图 3 所示，放在粗糙水平面 上的物体 A 上叠 放着物体 B.A 和 B 之间有一根处于压 缩状态的弹簧，物体 A 、B 均处于静止状态．下列说 法中正确的是 （ ） C ．地面对 A 的摩擦力向右 D ．地面对 A 没有摩擦力 解析 弹簧被压缩，则弹簧给物体 B 的弹力水平向左，因此物体 B 平衡 时必 受到 A 对 B 水平向右的摩擦力， 则 B 对 A 的摩擦力水平向左， 故 A 、 B ．0 3． A ．B 受到向左的摩擦力 B ．B 对 A 的摩擦力向右
第二章 力系的简化 习题解答 2-1在立方体的顶点A 、H 、B 、D 上分别作用四个力，大小均为F ，其中1F 沿AC ，2F 沿IG ， 3F 沿BE ，4F 沿DH 。试将此力系简化成最简形式。 解：各力均在与坐标平面平行的面内，且与所在平面的棱边成45°角。将力系向A 点简化，主矢'R F 在坐标轴上的投影为 045cos 45cos '21=-= F F F Rx ， F F F F F F Ry 245cos 45cos 45cos 45cos '4321=+-+= ， F F F F Rz 245cos 45cos '43=+= 。 用解析式表示为： ()k j F += F R 2' 设立方体的边长为a ，主矩A M 在坐标轴上的投影为 045cos 45cos 32=?+?-=a F a F M Ax ， Fa a F a F M Ay 245cos 45cos 42-=?-?-= ， Fa a F a F M Az 245cos 45cos 42=?+?= 。 用解析式表示为：()k j M +-= Fa A 2。因为，0'=?A R M F ，所以，主矢和主矩可以进一步简 化为一个力，即力系的合力。合力的大小和方向与主矢相同，'R R F F =；合力作用点的矢径为 () i M F r a F R R =?=2''， 所以，合力大小为2F ，方向沿对角线DH 。 2-2三力321,F F ,F 分别在三个坐标平面内，并分别与三坐标轴平行，但指向可正可负。距离 c b a ,,为已知。问：这三个力的大小满足什么关系时力系能简化为合力？又满足什么关系时能简化为 力螺旋？ 解：这力系的主矢为 k j i 321'F F F F R ++=； 对O 点的主矩为 k j i a F c F b F M O 213++=。 当主矢与主矩垂直时，力系能简化为合力。即从 0'=?O R M F 得， 0231231=++a F F c F F b F F ， 简化为 03 21=++F c F b F a 。 当主矢与主矩平行时，力系能简化为力螺旋，即从0=?O R M F ' 得， 2 31231aF F cF F bF F ==。 题2.2图
第二章力和力的平衡 本章学习提要 1．有关力的知识，包括力的概念、几种常见的力。 2．力的等效替代方法（力的合成与分解）。 3．共点力的平衡问题。 这一章内容是整个力学的基础，也是今后学习气体、电场和电磁现象的重要基础，本章的重点是力的合成与分解以及共点力的平衡，本章的难点是力的分解和共点力平衡条件的实际应用，学习中不仅要学习和掌握有关力的知识，也要注重学习解决实际问题的重要思想方法，感悟力的平衡在社会生活中的重要意义。 A 生活中常见的力 一、学习要求 理解力的概念，知道力学中常见的几种力。理解重力的概念，知道重心的意义和重力的方向。通过对形变的观察认识弹力，理解弹力的概念，知道弹性形变和弹力的方向，知道弹力的大小与形变有关系。知道静摩擦力和最大静摩擦力的概念，能联系生活和生产的实例，应用弹力等知识解决简单的实际问题。 二、要点辨析 1．力 力是物体对物体的作用，力对物体的作用效果：①使物体发生形变。②使物体的运动状态发生改变。 我们可以从被作用物体发生形变或运动状态的变化来判断物体是否受到力的作用。
物体受到力的作用，必定有另一个物体施加这种作用。可见力是不能脱离施力物体和受力物体而独立存在的。 力是矢量，在描述一个力时必须指出它的大小、方向和作用点，力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。 2．形变和弹力 物体在外力作用下形状的变化叫做形变。外力撤消的过程中，能自动恢复原状的形变叫做弹性形变。发生弹性形变的物体，因要恢复原状，而对使它产生形变的物体施加的力称为弹力。产生弹力的条件是：①物体要直接接触。②物体接触面发生弹性形变。接触而不发生弹性形变的物体间不存在弹力。 弹力是一种常见的力，拉力、压力、推力、支持力和绳的张力在本质上都是弹力。 弹力的作用点位于两物体的接触面或接触点的受力物体一侧。 弹力的方向总是跟物体形变的方向相反，与物体恢复原状的方向相同，且与接触面垂直，例如放在水平桌面上的球（图2-1），由于两物相互挤压，都发生了弹性形变：桌面向下凹陷；球被向上压缩。桌面在恢复原状向上弹起时对球施加了弹力（支持力），方向竖直向上垂直于接触面。可见这时弹力（支持力）的方向与桌面的形变方向相反，与桌面恢复原状的方向相同。球在恢复原状向下弹起时对桌面施加了竖直向下、垂直接触面的弹力（压力）。可见压力方向与球的形变方向相反，与它恢复原状方向相同。 3．常见力的种类 根据力的不同性质，在力学部分可分为重力、弹力、摩擦力。关于弹力已作辨析。
力与物体的平衡 题型一：常规力平衡问题 解决这类问题需要注意：此类题型常用分解法也可以用合成法，关键是找清力及每个力的方向和大小表示！多为双方向各自平衡，建立各方向上的平衡方程后再联立求解。 ［例1］一个质量m 的物体放在水平地面上,物体与地面间的摩擦因数为μ,轻弹簧的一端系在物体上,如图所示.当用力F 与水平方向成θ角拉弹簧时,弹簧的长度 伸长x ，物体沿水平面做匀速直线运动.求弹簧的劲度系数. ［解析］可将力F 正交分解到水平与竖直方向，再从两个方向上寻求平衡关系！水平方向应该是力F 的分力Fcos θ与摩擦力平衡，而竖直 方向在考虑力的时 候，不能只考虑重力和地面的支持力，不要忘记力F 还有一个竖直方向的分力作用！ 水平： F cos θ=μF N ① 竖直：F N ＋ F sin θ=mg ② F =kx ③ 联立解出：k = ) sin (cos θμθμ+x mg ［变式训练1］ 如图，质量为m 的物体置于倾角为θ的斜面上，先用平行于斜面的推力F 1作用于物体上，能使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次力之比F 1/F 2=? 题型二：动态平衡与极值问题 解决这类问题需要注意： （1）三力平衡问题中判断变力大小的变化趋势时，可利用平行四边形定则将其小和方向均不变的一个力，分别向两个已知方向分解，从而可从图中或用解析法判断出变力大小变化趋势，作图时应使三力作用点O 的位置保持不变． （2）一个物体受到三个力而平衡，其中一个力的大小和方向是确定的，另一个力的方向始终不改变，而第三个力的大小和方向都可改变，问第三个力取什么方向这个力有最小值，当第三个力的方向与第二个力垂直时有最小值，这个规律掌握后，运用图解法或计算法就比较容易了． ［例2］ 如图2-5-3所示，用细线AO 、BO 悬挂重力，BO 是水平的，AO 与竖直方向成α角．如果改变BO 长度使β角减小，而保持O 点不动，角α（α < 450）不变，在β角减小到等于α角的过程中，两细线拉力有何变化？ ［解析］取O 为研究对象，O 点受细线AO 、BO 的拉力分别为F 1、F 2，挂重力的细线拉力 F 3 = mg ．F 1、F 2的合力F 与F 3大小相等方向相反．又因为F 1的方向不变，F 的末端作射线平 行于F 2，那么随着β角的减小F 2末端在这条射线上移动，如图2-5-3(解)所示．由图可以看出，F 2先减小，后增大，而F1则逐渐减小． ［变式训练2］如图所示，轻绳的一端系在质量为m 的物体上，另一端系在一个圆环上，圆环套在粗糙水平横杆MN 上，现用水平力F 拉绳上一点，使物体处在图中实线位置.然后改变F 的大小使其缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来位置不动，则在这一过程中，水平拉力F 、环与横杆的摩擦力f 和环对杆的压力N 的变化情况是( ) A.F 逐渐减小，f 逐渐增大，N 逐渐减小 B.F 逐渐减小，f 逐渐减小，N 保持不变 图2-5-3
典型共点力作用下物体的平衡例题 [［例1]如图1所示，挡板AB和竖直墙之间夹有小球，球的质量为m，问当挡板与竖直墙壁之间夹角θ缓慢增加时，AB板及墙对球压力如何变化。 极限法 [例2]如图1所示，细绳CO与竖直方向成30°角，A、B两物体用跨过滑轮的细绳相连，已知物体B所受到的重力为100N，地面对物体B的支持力为80N，试求 （1）物体A所受到的重力； （2）物体B与地面间的摩擦力； （3）细绳CO受到的拉力。 例3]如图1所示，在质量为1kg的重物上系着一条长30cm的细绳，细绳的另一端连着圆环，圆环套在水平的棒上可以滑动，环与棒间的静摩擦因数为0.75，另有一条细绳，在其一端跨过定滑轮，定滑轮固定在距离圆环0.5m的地方。当细绳的端点挂上重物G，而圆环将要开始滑动时，试问 .
（1）长为30cm的细绳的力是多少？ （2）圆环将要开始滑动时，重物G的质量是多少？ （3）角φ多大？ [分析]选取圆环作为研究对象，分析圆环的受力情况：圆环受到重力、细绳的力T、杆对圆环的支持力N、摩擦力f的作用。 [解]因为圆环将要开始滑动，所以，可以判定本题是在共点力作用下物体的平衡问题。由牛顿第二定律给出的平衡条件∑F x=0，∑F y=0，建立方程有 μN-Tcosθ=0， N-Tsinθ＝0。 设想：过O作OA的垂线与杆交于B′点，由AO=30cm，tgθ=，得B′O的长为40cm。在直角三角形中，由三角形的边长条件得AB′=50cm，但据题述条件AB=50cm，故B′点与滑轮的固定处B点重合，即得φ=90°。 （1）如图2所示选取坐标轴，根据平衡条件有 .
Gcosθ+Tsinθ-mg=0， Tcosθ-Gsinθ=0。 解得T≈8N， （2）圆环将要滑动时，得m G g＝Tctgθ，m G=0.6kg。 （3）前已证明φ为直角。 例4]如图1所示，质量为m＝5kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩 擦因数求当物体做匀速 直线运动时，牵引力F的最小值和 方向角θ。 [分析]本题考察物体受力分析： 由于求摩擦力f时，N受F制约，而 求F最小值，即转化为在物理问题 中应用数学方法解决的实际问题。 我们可以先通过物体受力分析。据平衡条件，找出F与θ关系。进一步应用数学知识求解极值。 [解]作出物体m受力分析如图2，由平衡条件。 ∑F x=Fcosθ-μN=0 （1） .
第六节 二力平衡 ［新课导学］ １、如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态。 ２、二力平衡：作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一直线上，这两力就彼此平衡。 ［例１］一个物体受到两个力的作用，这两力的三要素完全相同，这两个力（ ） Ａ．肯定是平衡力 Ｂ．肯定不是平衡力 Ｃ．一定是重力和支持力 Ｄ．一定是拉力和摩擦力 解答：Ｂ ［例２］直升机匀速上升时，受到升力Ｆ，重力Ｇ和阻力f ，这些力的关系是（ ） Ａ．Ｆ>G+f B ．F=G+f C ．F>G-f D ．G=F+f 解答：Ｂ ［例３］如图所示。水平地面上静置着Ａ、Ｂ两物体，下列说法正确的是（ ） Ａ．Ｂ物体对Ａ物体的支持力与Ａ物体对Ｂ物体的压力是一对平衡力 Ｂ．Ａ物体受到的重力与Ａ物体受到Ｂ物体的支持力是一对相互作用的力。 Ｃ．Ｂ物体对水平地面的压力与水平地面对Ｂ物体的支持力是一对相互作用的力。 Ｄ．Ｂ物体受到的重力与水平地面对Ｂ物体的支持力是一对平衡力 解答：Ｃ [例4] 一木块放在水平地面上，下列叙述中哪一对力是平衡力（ ） A ．木块所受的重力和木块对地面的压力 B ．木块所受的重力和地面对木块的支持力 C ．木块对地面的压力和地面对木块的支持力 D ．以上说法都不对 解答：B [例5] 如图所示的各物体中，所受的两个力是彼此平衡的有（ ） 解答：C [例6] 放在水平桌面上重5N 的书，静止不动时，桌面对它的支持力的大小是多大？方向如何？ 解答：支持力是5N ，方向竖直向上。 ［基础精练］ １、一个杯子放在水平桌面上，处于静止，下列各对力中属于平衡力的是（ ） Ａ．杯子受到的重力和杯子对桌面的压力 Ｂ．杯子受到的重力和桌面对杯子的支持力。 Ｃ．杯子对桌面的压力和桌子受到的重力 Ｄ．杯子对桌面的压力和桌面对杯子的支持力。 B A 11F B 1F 2 C F 1F 2D
第2章 力系的等效与简化 2－1试求图示中力F 对O 点的矩。 解：（a ）l F F M F M F M M y O y O x O O ?==+=αsin )()()()(F （b ）l F M O ?=αsin )(F （c ）)(sin cos )()()(312l l Fl F F M F M M y O x O O +--=+=ααF （d ）2 22 1sin )()()()(l l F F M F M F M M y O y O x O O +==+=αF 2－2 图示正方体的边长a =0.5m ，其上作用的力F =100N ，求力F 对O 点的矩及对x 轴的力矩。 解：)(2 )()(j i k i F r F M +-? +=?=F a A O m kN )(36.35) (2 ?+--=+--= k j i k j i Fa m kN 36.35)(?-=F x M 2－3 曲拐手柄如图所示，已知作用于手柄上的力F =100N ，AB =100mm ，BC =400mm ，CD =200mm ， α = 30°。试求力F 对x 、y 、z 轴之矩。 解： )cos cos sin (sin )4.03.0()(2k j i k j F r F M αααα--?-=?=F D A k j i αααα22sin 30sin 40)sin 4.03.0(cos 100--+-= 力F 对x 、y 、z 轴之矩为： m N 3.43)2.03.0(350)sin 4.03.0(cos 100)(?-=+-=+-=ααF x M m N 10sin 40)(2?-=-=αF y M m N 5.7sin 30)(2?-=-=αF z M 2—4 正三棱柱的底面为等腰三角形，已知OA=OB =a ，在平面ABED 内沿对角线AE 有一个力F ， 图中θ =30°，试求此力对各坐标轴之矩。 习题2-1图 A r A 习题2-2图 （a ） 习题2-3图
共点力平衡的几种解法 1. 力的合成、分解法：对于三力平衡，一般根据“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、相似三角形等手段求解；或将某一个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、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力。 矢量三角形作图分析法，优点是直观、简便，但它仅适于处理三力平衡问题。 3. 相似三角形法：相似三角形法，通常寻找的是一个矢量三角形与三个结构（几何）三角形相似，这一方法也仅能处理三力平衡问题。 4. 正弦定理法：三力平衡时，三个力可构成一封闭三角形，若由题设条件寻找到角度关系，则可用正弦定理列式求解。 5. 三力汇交原理：如果一个物体受到三个不平行外力的作用而平衡，这三个力的作用线必在同一平面上，而且必为共点力。 6. 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，多用干三个以上共点力作用下的物体的平衡，值得注意的是，对“x、y方向选择时，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。 7. 动态作图：如果一个物体受到三个不平行外力的作用而处于平衡，其中一个力为恒力，第二个力的方向一定，讨论第二个力的大小和第三个力的大小和方向。 三. 重难点分析： 1. 怎样根据物体平衡条件，确定共点力问题中未知力的方向？ 在大量的三力体（杆）物体的平衡问题中，最常见的是已知两个力，求第三个未知力。解决这类问题时，首先作两个已知力的示意图，让这两个力的作用线或它的反向延长线相交，则该物体所受的第三个力（即未知力）的作用线必定通过上述两个已知力的作用线的交点，然后根据几何关系确定该力的方向（夹角），最后可采用力的合成、力的分解、拉密定理、正交分解等数学方法求解。 2. 一个物体受到n个共点力作用处于平衡，其中任意一个力与其余（n-1）个力的合力有什么关系？ 根据二力平衡条件，一个物体受n个力平衡可看作是任意一个力和其余（n-1）个力的合力应满足平衡条件，即任意一个力和其余（n-1）个力的合力满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上。 3. 怎样分析物体的平衡问题 物体的平衡问题是力的基本概念及平行四边形定则的直接应用，也是进一步学习力和运动关系的基础。 （1）明确分析思路和解题步骤 解决物理问题必须有明确的分析思路．而分析思路应从物理问题所遵循的物理规律本身去探求。物体的平衡遵循的物理规律是共点力作用下物体的平衡条件：，要用该规律去分析平衡问题，首先应明确物体所受该力在何处“共点”，即明确研究对象．在分析出各个力的大小和方向后，还要正确选定研究方法，即合成法或分解法，利用平行四边形定则建立各力之间的联系，借助平衡条件和数学方法，确定结果．由上述分析思路知，解决平衡问题的基本解题步骤为： ①明确研究对象。 在平衡问题中，研究对象常有三种情况： <1> 单个物体，若物体能看成质点，则物体受到的各个力的作用点全都画到物体的几何中心上；若物体不能看成质点，则各个力的作用点不能随便移动，应画在实际作用位置上。 <2> 物体的组合，遇到这种问题时，应采用隔离法，将物体逐个隔离出去单独分析，其关键是找物体之间的联系，相互作用力是它们相互联系的纽带。 <3> 几个物体的的结点，几根绳、绳和棒之间的结点常常是平衡问题的研究对象。 ②分析研究对象的受力情况 分析研究对象的受力情况需要做好两件事：
1．文具盒放在水平桌面上，它所受重力为G，对桌面压力为F，桌面对文具盒支持力为N ，则上述的几个力中，互相平衡的两个力是．（题型一） 2．在研究滑动摩擦力时，是用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做______运动，弹簧测力计的示数表示 ______力的大小．根据 ____ __的条件可知，这时弹簧测力计的示数与 ______的大小相等，因此可间接地知道滑动摩擦力的大小．（题型二） 3．某工地的起重机要吊装一个工件，该工件重1200N ．当起重机以 2m/s 匀速吊着工件上升时，起重机的钢绳受到的拉力为N；当起重机以5m/s 速度匀速吊着工件下降时，钢 绳受到的拉力为N，拉力的方向为；当起重机吊着工件以4m/s 的速度沿水平方向做直线运动，工件受到的拉力为． 4．天花板上吊一盏灯，吊线的重力忽略不计，下列各对力中属于平衡力的是() A．天花板对吊线的拉力和吊线对天花板的拉力 B．灯对吊线的拉力和吊线对灯的拉力 C．天花板对吊线的拉力和吊线对灯的拉力 D．灯受到的重力和吊线对灯的拉力 5．如图 10-13 所示，放在水平桌面上的物体的质量为 5kg ，用 10N 的水平拉力使物体向右做匀速 直线运动，下面的说法哪种正确：（） A ．物体受到向左49N 的摩擦力 B．物体受到向左10N 的摩擦力 C．物体受到向右10N 的摩擦力 D．物体受到的摩擦力等于零 6．一跳伞运动员的质量为65kg，降落伞的质量为5kg。运动员在空中张开伞匀速竖直下降， 在此过程中人和伞受到空气阻力的大小为（取g=10N/kg ）（） A ． 650N B ． 65N C． 700N D． 70N 7．如图 10-14 所示，用F=150N 的水平力把重50N 的物体压在竖直墙壁上，当物体静止时 受到摩擦力的大小为（） A ． 0N C． 150N B ． 50N D ． 200N 8．一同学用水平力推停放在水平地面上的汽车，没能推动。此时（） A．人推车的力与车受的重力是一对平衡力 B．人推车的力与车对人的作用力是一对平衡力 C．人推车的力的大小小于地面对车的摩擦力 D．人推车的力的大小等于地面对车的摩擦力 综合提高训练 1．用弹簧测力计沿水平方向拉着一木块在水平木板上做匀速直线运动时，弹簧测力计的示 数为 12N。若将拉力增大，当弹簧测力计的示数变为20N 时，木块受到的滑动摩擦力的大 小为 ____________N 。（题型一） 2．如图 10-15 所示，水平地面上有甲、乙两个物体叠放在一起，有一大小为10N 的水平向左的拉力 F 作用在乙物体上后，甲、乙两物体仍保持静止状态。已知甲物体的质量为4kg ，乙物体的质量为6kg，则物体甲受到的水平作用力为N ；如果当拉力 F 增大到 20 时，物体甲和乙均以相同的速度沿地面向左做匀速直线运动，则此时甲物体受到的水平作用力为 N。 3．两个相同的物块Ａ、Ｂ叠放在一起，受 10N 的水平推力Ｆ１作用，在水平地面上一起做匀速直 线运动（图甲），那么物块Ｂ受到的摩擦力为 _________N ．若将物块Ｂ取下与物块Ａ 并列，再让它们一起在地面上匀速前进（图乙），那么需要的水平推力Ｆ２为_________N ．
3 5 知识点三：共点力平衡（动态平衡、矢量三角形法） 1．(单选)如图所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕 O 点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力 F 1 和球对斜面的压力 F 2 的变化情况是( )．答案 B A ．F 1 先增大后减小，F 2 一直减小 B ．F 1 先减小后增大，F 2 一直减小 C ．F 1 和 F 2 都一直减小 D ．F 1 和 F 2 都一直增大 2、 （单选）(天津卷，5)如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于 O 点．现用水平力 F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平， 此过程中斜面对小球的支持力 F N 以及绳对小球的拉力 F T 的变化情况是( )．答案 D A ．F N 保持不变，F T 不断增大 B ．F N 不断增大，F T 不断减小 C ．F N 保持不变，F T 先增大后减小 D ．F N 不断增大，F T 先减小后增大 3．（单选）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 F 1、半球面对小球的支持力 F 2 的变化情况正确的是( )． 答案 B A ．F 1 增大，F 2 减小 B ．F 1 增大，F 2 增大 C ．F 1 减小，F 2 减小 D ．F 1 减小，F 2 增大 4、（单选）如图所示，一物块受一恒力 F 作用，现要使该物块沿直线 AB 运动，应该再加上另 一个力的作用，则加上去的这个力的最小值为( )．答案 B A ．F cos θ B ．F sin θ C ．F tan θ D ．F cot θ 5．(单选)如图所示，一倾角为 30°的光滑斜面固定在地面上，一质量为 m 的小木块在水平力 F 的作用下静止在斜面上．若只改变 F 的方向不改变 F 的大小，仍使木块静止，则此时力 F 与水平 面的夹角为( )．答案 A A ．60° B ．45° C ．30° D ．15° 6．（多选）一铁架台放于水平地面上，其上有一轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直，现将水平力 F 作用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止，则在这 一过程中( )． 答案：AD A ．细线拉力逐渐增大 B ．铁架台对地面的压力逐渐增大 C ．铁架台对地面的压力逐渐减小 D ．铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大 7、（多选）(苏州调研)如图所示，质量均为 m 的小球 A 、B 用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于 O 点，在外力 F 的作用下，小球 A 、B 处于静止状态．若要使两小球处于静止状态且悬线 OA 与竖直方 向的夹角 θ 保持 30°不变，则外力 F 的大小( )．答案 BCD A ．可能为 mg B ．可能为 mg 3 2 C ．可能为 2mg D ．可能为 mg 8、（单选）如图所示，轻绳的一端系在质量为 m 的物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套在粗糙水平杆 MN 上．现用水平力 F 拉绳上一点，使物体处于图中实线位置，然后改变 F 的大小使 其缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来的位置不动．在这一过程中，水平拉力 F 、环与杆 的摩擦力 F 摩和环对杆的压力 F N 的变化情况是( )．答案 D A ．F 逐渐增大，F 摩保持不变，F N 逐渐增大 B ．F 逐渐增大，F 摩逐渐增大，F N 保持不 变
第二章力系的简化 2-1．通过A（3，0，0），B（0，4，5）两点（长度单位为米），且由A指向B的力F，在z轴上投影为，对z轴的矩的大小为。 答：F/2；62F/5。 2-2．已知力F的大小，角度φ和θ，以及长方体的边长a，b，c，则力F在轴z和y上的投影：Fz= ；Fy= ；F对轴x的矩 M x(F)= 。 答：Fz=F·sinφ；Fy=－F·cosφ·cosφ；Mx（F）=F（b·sinφ+c·cosφ·cosθ） 图2－40 图2－41 2-3．力F通过A（3，4、0），B（0，4，4）两点（长度单位为米），若F=100N，则该力在x轴上的投影为，对x轴的矩为。 答：－60N； 2-4．正三棱柱的底面为等腰三角形，已知OA=OB=a，在平面ABED内有沿对角线AE的一个力F，图中α=30°，则此力对各坐标轴之矩为： M x（F）= ；M Y（F）= ；M z（F）= 。 答：M x（F）=0，M y（F）=－Fa/2；M z（F）=6Fa/4 2-5．已知力F的大小为60（N），则力F对x轴的矩为；对z轴的矩为。 答：M x（F）=160 N·cm；M z（F）=100 N·cm
图2－42 图2－43 2-6．试求图示中力F 对O 点的矩。 解：a: M O (F)=F l sin α b: M O (F)=F l sin α c: M O (F)=F(l 1+l 3)sin α+ F l 2cos α d: ()22 21l l F F M o +=αsin 2-7．图示力F=1000N ，求对于z 轴的力矩M z 。 题2－7图 题2－8图 2-8．在图示平面力系中，已知：F 1=10N ，F 2=40N ，F 3=40N ，M=30N ·m 。试求其合力，并画在图上（图中长度单位为米）。 解：将力系向O 点简化 R X =F 2－F 1=30N R V =－F 3=－40N ∴R=50N 主矩：Mo=（F 1+F 2+F 3）·3+M=300N ·m 合力的作用线至O 点的矩离 d=Mo/R=6m 合力的方向：cos （R ，）=，cos （R ，）=－
第二章力和平衡知识总结 第一课时： 1． 弹力方向 面：点和面、曲面；绳、杆、弹簧 2． 弹簧弹力的特点——轻质弹簧两端受力，且所受弹力大小相等，弹力指的是其任意一端受到的力。 3． 胡克定律的几个表达式：①F=k x ②拉伸F=k （l -l 0）压缩F=k （l 0-l ） ③k=△F/△x 4． 胡克定律的两种图象:①F -x 图象②F -l 图象 5． 静摩擦力大小（与 有关，与 无关，一般用二力平衡或牛二定律） 6． 滑动摩擦力大小（公式 ，只与 有关，与 无关） 7． 静摩擦力和滑动摩擦力的大小区别 8． 静摩擦力的不确定性 9． 静摩擦力的被动性 10．“带动法”巧判摩擦力方向——静摩擦力：“主动带动被动”、滑动摩擦力：“同向快带慢，反向互相阻” 11．传送带上的摩擦力 12．板块摩擦力 14．合力大小的范围：|F 1－F 2|≤F ≤F 1＋F 2.三个共点力的合力范围：
15．平衡法求合力： 16．合力与分力、夹角的关系：(1)两个分力大小一定时，夹角θ越大，合 力。 (2)夹角θ一定，分力越大，合力。 17．实际问题的分解——按力的作用效果分解，常见效果如下： 18．分力与夹角的关系:合力一定时，对称的分力间夹角越大，则分力越大。 19．水平面上单体受力分析 ①若物体静止或匀速直线运动，物体必受个力的作用； ②若物体做加速运动，物体可能受个力的作用。 20．斜面上单体受力分析（静止） 21．竖直面上单体受力分析 22．自动扶梯上的人受力分析 23．斜面上多体受力分析 24．竖直面上多体受力分析
第二课时： 1．共点力平衡的几个结论 （1）若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反。（2）三力汇交原理 （3）三角形法 （4）正交分解法：F x＝0，F y＝0。 （5）拉米定理法 2-4．共点力的平衡——接触面问题（看清状态：静止or匀速直线） 5．“死结”与“活结” （1）“死结”——两段，弹力不一定相等。 （2）“活结”——跨过滑轮或者挂一光滑挂钩。弹力大小一定相等，绳子合力一定沿这两段绳子的角平分线。 6．“死杆”与“活杆”模型 7．活结移动问题 8．最省力问题:方法一、辅助角公式法；二、求导法；方法三、图解法 9．自锁问题 10．相似三角形问题 O F A m )θ μ v )θ θ( )θ?? l1 l2 d )θ θ( )θ? l1l2 d l1 l2 d T1 T2 G )θ θ( A O
力的平衡经典习题 １、如图所示，两个完全相同的光滑球的质量均为ｍ,放在竖直挡板和倾角为α的固定斜面间.若缓慢转动挡板至与斜面垂直,在此过程中 Ａ.Ａ、B两球间的弹力不变 B．B球对挡板的压力逐渐减小 C．Ｂ球对斜面的压力逐渐增大D.Ａ球对斜面的压力逐渐增大 2、如图所示，不计滑轮质量与摩擦，重物挂在滑轮下,绳A端固定,将B端绳由Ｂ移到C或D(绳长不变）其绳上张力分别为T B,T C，T D，绳与竖直方向夹角θ分别为θB, θＣ, θD则 A. T B>T C>T D θB＜θC<θD B. TＢ 精心整理 二力平衡 基础知识训练 1．文具盒放在水平桌面上，它所受重力为G，对桌面压力为F，桌面对文具盒支持力为N，则上述的几个力中，互相平衡的两个力是． 2．在研究滑动摩擦力时，是用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做______运动，弹簧测力计的示数表示______力的大小．根据______的条件可知，这时弹簧测力计的示数与______的大小相等，因此可间接地知道滑动摩擦力的大小．3．某工地的起重机要吊装一个工件，该工件重1200N．当起重机以2m/s匀速吊着工件上升时，起重机的钢绳受到的拉力为N；当起重机以5m/s速度匀速吊着工件下降时，钢绳受到的拉力为N，拉力的方向为；当起重机吊着工件以4m/s的速度沿水平方向做直线运动，工件受到的拉力为． 4．天花板上吊一盏灯，吊线的重力忽略不计，下列各对力中属于平衡力的是(????) A．天花板对吊线的拉力和吊线对天花板的拉力 B．灯对吊线的拉力和吊线对灯的拉力 C．天花板对吊线的拉力和吊线对灯的拉力 D．灯受到的重力和吊线对灯的拉力 5．如图10-13所示，放在水平桌面上的物体的质量为5kg，用10N的水平拉力使物体向右做匀速直线运动，下面的说法哪种正确：（） A．物体受到向左49N的摩擦力 B．物体受到向左10N的摩擦力 图10-13 C．物体受到向右10N的摩擦力 D．物体受到的摩擦力等于零 6．一跳伞运动员的质量为65kg ，降落伞的质量为5kg 。运动员在空中张开伞匀速竖直下降，在此过程中人和伞受到空气阻力的大小为（取g=10N/kg ）（） A ．650N B ．65N C ．700N D ．70N 7．如图10-14所示，用F=150N 的水平力把重50N 的物体压在竖直墙壁上，当物体静止时受到摩擦力的大小为（） A ．0N B ．50NC ．150N D ．200N 8．一同学用水平力推停放在水平地面上的汽车，没能推动。此时（） A ．人推车的力与车受的重力是一对平衡力 B ．人推车的力与车对人的作用力是一对平衡力 C ．人推车的力的大小小于地面对车的摩擦力 D ．人推车的力的大小等于地面对车的摩擦力 综合提高训练 1．用弹簧测力计沿水平方向拉着一木块在 水平木板上做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为12N 。若 将拉力增大，当弹簧测力计的示数变为20N 时，木块受到的滑 动摩擦力的大 小为____________N 。 3．两个相同的物块Ａ、Ｂ叠放在一起，受10N 的水平推力Ｆ１作用，在水平地 面上一起做匀速直线运动（图甲），那么物块Ｂ受到的摩擦力为_________N ．若将物块Ｂ取下与物块Ａ并列，再让它们一起在地面上匀速前进（图乙），那么需要的水平推力Ｆ２为_________N ． 4．一个载重气球在空气中匀速上升时，受到的浮力为2000N ，若在所载重物中再加200N 的物体，这时气球就能匀速下降，假设气球上升和下降时所受的浮力和阻力大小不变，则气球的重力为_________N ，受到的阻力为_________N 。 F 图10-14 图10-15 第二章平面基本力系答案 一、填空题(将正确答案填写在横线上) 1.平面力系分为平面汇交力系、平面平行力系和平面一般力系。 2.共线力系是平面汇交力系的特例。 3.作用于物体上的各力作用线都在同一平面内 ,而且都汇交于一点的力系,称为平面汇交力系。 4.若力FR对某刚体的作用效果与一个力系的对该刚体的作用效果相同,则称FR为该力系的合力,力 系中的每个力都是FR的分力。 5.在力的投影中,若力平行于x轴,则F X＝ F或-F ;若力平行于Y轴,则Fy＝F或-F :若力垂直于x轴,则Fx=0;若力垂直于Y轴,则Fy＝ 0 。 6.合力在任意坐标轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。 7.平面汇交力系平衡的解析条件为：力系中所有力在任意两坐标轴上投影的代数和均为零。其表达式为∑Fx＝0 和∑Fy＝0 ，此表达式有称为平面汇交力系的平均方程。 8.利用平面汇交力系平衡方程式解题的步骤是： （1）选定研究对象，并画出受力图。 （2）选定适当的坐标轴，画在受力图上；并作出各个力的投影。 （3）列平衡方程，求解未知量。 9.平面汇交力系的两个平衡方程式可解两个未知量。若求得未知力为负值，表示该力的实际指向与受力图所示方向相反。 10.在符合三力平衡条件的平衡刚体上，三力一定构成平面汇交力系。 11.用力拧紧螺丝母，其拎紧的程度不仅与力的大小有关，而且与螺丝母中心到力的作用线的距离有关。 12.力矩的大小等于力和力臂的乘积，通常规定力使物体绕矩心逆时针转动时力矩为正，反之为负。力矩以符号Mo(F) 表示，O点称为距心，力矩的单位是N.M 。 13.由合力矩定力可知，平面汇交力系的合力对平面内任一点的力矩，等于力系中的各分力对于同一点力矩的代数和。 14.绕定点转动物体的平衡条件是：各力对转动中心O点的矩的代数和等于零。用公式表示为∑ Mo(Fi) ＝0 。 15.大小相等、方向相反、作用线平行的二力组成的力系，称为力偶。力偶中二力之间的距离称为力偶臂。力偶所在平面称为力偶作用面。 16.在平面问题中，力偶对物体的作用效果，以力的大小和力偶臂的乘积来度量，这个乘积称为偶距，用符号M表示。 17.力偶三要素是：力偶矩的大小、转向和作用面方位。 求解共点力平衡问题的常见方法 共点力平衡问题，涉及力的概念、受力分析、力的合成与分解、列方程运算等多方面数学、物理知识和能力的应用，是高考中的热点。对于刚入学的高一新生来说，这个部分是一大难点。 一、力的合成法 物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反; 1.（2008年·广东卷）如图所示，质量为m 的物体悬挂在轻质支架上，斜梁OB 与竖直方向的夹角为θ(A 、B 点可以自由转动)。设水平横梁OA 和斜梁OB 作用于O 点的弹力分别为F 1和F 2，以下结果正确的是（ ） A.F 1=mgsinθ B.F 1= sin mg q C.F 2=mgcosθ D.F 2=cos mg q 二、力的分解法 在实际问题中，一般根据力产生的实际作用效果分解。 2、如图所示，在倾角为θ的斜面上，放一质量为m 的光滑小球，球被竖直的木板挡住，则球对挡板的压力和球对斜面的压力分别是多少？ 3．如图所示，质量为m 的球放在倾角为α的光滑斜面上，试分析挡板AO 与斜面间的倾角β多大时，AO 所受压力最小。 三、正交分解法 解多个共点力作用下物体平衡问题的方法 物体受到三个或三个以上力的作用时，常用正交分解法列平衡方程求解: 0x F =合,0 y F =合. 为方便计算，建立坐标系时以尽可能多的力落在坐标轴上为原则 . θ 4、如图所示，重力为500N 的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N 的物体，当绳与水平面成60° 角时，物体静止。不计滑轮与绳的摩擦，求地面对人的支持力和摩擦力。 四、相似三角形法 根据平衡条件并结合力的合成与分解的方法，把三个平衡力转化为三角形的三条边，利用力的三角形与空间的三角形的相似规律求解. 5、 固定在水平面上的光滑半球半径为R ，球心0的正上方C 处固定一个小定滑轮，细线一端拴一小球置于半球面上A 点，另一端绕过定滑轮，如图5所示，现将小球缓慢地从A 点拉向B 点，则此过程中小球对半球的压力大小N F 、细线的拉力大小T F 的变化情况是 ( ) A 、N F 不变、T F 不变 B. N F 不变、T F 变大 C ， N F 不变、T F 变小 D. N F 变大、T F 变小 6、两根长度相等的轻绳下端悬挂一质量为m 物体，上端分别固定在天花板M 、N 两点，M 、N 之间距离为S ，如图所示。已知两绳所能承受的最大拉力均为T ，则每根绳长度不得短于____ 。 五、用图解法处理动态平衡问题 对受三力作用而平衡的物体，将力矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的封闭力三角形，进而处理物体平衡问题的方法叫三角形法;力三角形法在处理动态平衡问题时方便、直观，容易判断. 7、如图4甲，细绳AO 、BO 等长且共同悬一物，A 点固定不动，在手持B 点沿圆弧向C 点缓慢移动过程中，绳BO 的张力将 ( ) A 、不断变大 B 、不断变小 C 、先变大再变小 D 、先变小再变大 六．矢量三角形在力的静态平衡问题中的应用 若物体受到三个力（不只三个力时可以先合成三个力）的作用而处于平衡状态，则这三个力一定能构成一个力的矢量三角形。三角形三边的长度对应三个力的大小，夹角确定各力的方向。 8．如图所示，光滑的小球静止在斜面和木版之间，已知球重为G ，斜面的倾角为θ，求下列情况(完整word版)二力平衡练习题及答案
工程力学习题册第二章 - 答案
求解共点力平衡问题的常见方法(经典归纳附详细答案)
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