2021年共点力的平衡+整体隔离+动态分析
- 格式:doc
- 大小:212.51 KB
- 文档页数:5
共点力作用下物体的平衡一.共点力物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点,这几个力叫共点力. 二、平衡状态物体保持静止或匀速运动状态(或有固定转轴的物体匀速转动).说明:这里的静止需要二个条件,一是物体受到的合外力为零,二是物体的速度为零,仅速度为零时物体不一定处于静止状态,如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻,物体速度为零,但物体不是处于静止状态,因为物体受到的合外力不为零. 三、共点力作用下物体的平衡条件 物体受到的合外力为零.即F 合=0 四、平衡条件推论1、 三力汇交原理:当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时,这三个力必交于一点2、 物体受到N 个共点力作用而处于平衡状态时,取出其中的一个力,则这个力必与剩下的(N-1)个力的合力等大反向。
3、三个力作用于物体使物体平衡,则这三个力的图示必构成封闭的三角形。
4、若采用正交分解法求平衡问题,则其平衡条件为:F X 合=0,F Y 合=0; 五、用平衡条件解题的常用方法 1、力的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.2、力的合成法物体受三个力作用而平衡时,其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向,可利用力的平行四边形定则,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解. 3、正交分解法将各个力分别分解到X 轴上和y 轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件,多用于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. 考点一:平衡条件例1:如图所示,一物体受1N 、2N 、3N 、4N 个力作用而平衡且沿3N 的力的方向作匀速直线运动,现保持1N 、3N 、4N 三个力的方向和大小不变,而将2N 的力绕O 旋转60°,此时作用在物体上的合力大小为:()A 、1NB 、2NC 、3ND 、4N拓展:物体几个共点力作用时其合力为零,如果撤去正东方向2N 的力,又撤去正南方向6N 的力,再撤去正西方向10N 的力,此时物体受的合力为______N ,方向是_____________ 例2 :如图所示,一粗细不均匀的棒长L=6m ,用轻绳悬挂于两壁之间,保持水平,已知45=α,30=β,求棒的重心位置。
第三章 相互作用第四讲:整体隔离法,动态平衡问题一、整体法与隔离法在平衡问题中的应用1.整体法:研究外力对物体系统的作用时,一般选用整体法。
因为不用考虑系统内力,所以这种方法更简便,总之,能用整体法解决的问题不用隔离法。
2.隔离法:分析系统内各物体(各部分)间的相互作用时,需要选用隔离法,一般情况下隔离受力较少的物体。
练习题1、如图,在光滑的水平面上叠放三个完全相同的木块,水平细绳绕过 定滑轮,两端分别系在第1、第3木块上,用水平力F 拉第3块木块 但未拉动。
设第1块和第2块、第2块和第3块之间的摩擦力大小 分别为f 12和f 23,且滑轮的摩擦不计,则应有( )A .f 12<f 23B .f 12>f 23C .f 12=f 23D .f 12=F/22、(08海南高考)如图,质量为M 的楔形物块静置在水平地面上,其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m 的小物块,小物块与斜面之间存在摩擦.用恒力F 沿斜面向上拉小物块,使之匀速上滑.在小物块运动的过程中,楔形物块始终保持静止.地面对楔形物块的支持力为( ) A .(M +m )g B .(M +m )g -FC .(M +m )g +F sin θD .(M +m )g -F sin θ3、如图所示,质量分别为、的两个物体通过轻弹簧连接,在力的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(在地面,在空中),力与水平方向成角。
则所受支持力N 和摩擦力正确的是( )A .B .C .D .4、如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 是球心,碗的内表面光滑.轻质杆的两端固定有两个小球,质量分别是m 1、m 2.当它们静止时,m 1、m 2与球心的连线跟水平面分别成60°、30°角,则碗对两小球的弹力F 1、F 2大小之比( )A . B.3C . 3 D.35、(2014·浙江五校联考)如图7所示,在足够长水平传送带上有三个质量分别为m 1、m 2、m 3的小木块(长度不计)1、2、3,中间分别用一原长为L ,劲度系数为k 的轻弹簧连接起来,木块与传送带间的动摩擦因数为μ,现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上,传送带按图1m 2m F 1m 2m F θ1m f 12sin N m g m g F θ=+-12cos N m g m g F θ=+-cos f F θ=sin f F θ=示方向匀速运动,当三个木块达到平衡后,1、3两木块之间的距离是( )A .2L +μ(m 2+m 3)g /kB .2L +μ(2m 2+m 3)g /kC .2L +μ(m 2+2m 3)g /kD .2L +μ(m 1+m 2+m 3)g /k6、如图2-22所示,50个大小相同,质量均为m 的小物块,在平行于斜面向上的恒力F 作用下一起沿斜面向上匀速运动.已知斜面足够长,倾角为30°,各物块与斜面的动摩擦因数相同,重力加速度为g ,则第3个小物块对第2个小物块的作用力大小为( ).A.125F B.2425F C .24mg +F 2D .因为动摩擦因数未知,所以不能确定二、解决动态平衡问题的三种方法通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢地变化,物体在这一变化过程中始终处于一系列的平衡状态中,这种平衡称为动态平衡。
共点力平衡及整体法与隔离法在平衡中的应用例1 在科学研究中,可以用风力仪直接测量风力的大小,其原理如图所示.仪器中一根轻质金属丝下悬挂着一个金属球,无风时,金属丝竖直下垂;当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝偏离竖直方向一定角度.风力越大,偏角越大.通过传感器,就可以根据偏角的大小测出风力的大小,求风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间的关系.例2如图所示,质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角为θ.质量为m 的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少?练习1.如图所示,三个相同的轻质弹簧连接在O点,弹簧1的另一端固定在天花板上,且与竖直方向的夹角为30°,弹簧2水平且右端固定在竖直墙壁上,弹簧3的另一端悬挂质量为m的物体且处于静止状态,此时弹簧1、2、3的形变量分别为x1、x2、x3,则()A.x1∶x2∶x3=3∶1∶2 B.x1∶x2∶x3=2∶1∶ 3C.x1∶x2∶x3=1∶2∶ 3 D.x1∶x2∶x3=3∶2∶12.在如图所示的A、B、C、D四幅图中,滑轮本身的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上,一根轻绳ab绕过滑轮,a端固定在墙上,b端下面挂一个质量都是m的重物,当滑轮和重物都静止不动时,图A、C、D中杆P与竖直方向的夹角均为θ,图B中杆P在竖直方向上,假设A、B、C、D四幅图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为F A、F B、F C、F D,则以下判断中正确的是()A.F A=F B=F C=F D B.F D>F A=F B>F C C.F A=F C=F D>F B D.F C>F A=F B>F D3.(2013•山东)如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30°,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为()A、B、C、1:2 D、2:14. 如图,物体P静止于固定的斜面上,P的上表面水平,现把物体Q轻轻地叠放在P上,则()A、P向下滑动B、P静止不动C、P所受的合外力增大D、P与斜面间的静摩擦力增大5.如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O是球心,碗的内表面光滑.一根轻质杆的两端固定有两个小球,质量分别是m1、m2.当它们静止时,m1、m2与球心的连线跟水平面分别成60°、30°角,则两小球质量m1与m2的比值是()A.1∶2 B.3∶1 C.2∶1 D.3∶26. 把用金属丝做成的直角三角形框架ABC竖直地放在水平面上,AB边与BC边夹角为α,直角边AC上套一小环Q,斜边AB上套另一小环P,P、Q的质量分别为m1、m2,中间用细线连接,所示.设环与框架都是光滑的,且细线的质量可忽略,当环在框架上平衡时,求细线与斜边的夹角β及细线中的张力.7.用轻质细线把两个未知质量的小球悬挂起来,如图所示,今对小球a持续施加一个向左偏下30度的恒力,并对小球b持续施加一个向右偏上30度的同样大的恒力,最后达到平衡,表示平衡状态的是图中的哪一幅?( )8.(2010福建惠安模拟)一光滑圆环固定在竖直平面内,环上套着两个小球A和B(中央有孔),A、B间由细绳连接着,它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态。
【稳扎稳打】备战2021高考物理一轮复习微专题专题13: 用三角形法解决共点力平衡问题【要点回顾】1.选定研究对象2.隔离物体进行受力分析(一重、二弹、三摩擦、四其他)3.画出受力示意图4.做出力的矢量三角形,按照三角函数关系进行求解,对于动态平衡,适合于三力平衡中有一个力是恒力,另一个力方向不变的问题。
【典型例题】例:如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把挡板由竖直位置绕O点缓慢转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是()A.F1先增大后减小,F2一直减小B.F1先减小后增大,F2一直减小C.F1和F2都一直在增大D.F1和F2都一直在减小【答案】B【解析】小球初始时刻的受力情况如图1所示,因挡板是缓慢转动的,所以小球处于动态平衡状态,在转动过程中,重力、斜面的支持力和挡板的弹力组成的矢量三角形的变化情况如图2所示(重力G的大小、方向均不变,斜面对小球的支持力 F ′2的方向始终不变),由图2可知此过程中斜面对小球的支持力F ′2不断减小,挡板对小球的弹力F ′1先减小后增大,由牛顿第三定律可知选项B 正确。
【跟踪练习】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P 点。
设滑块所受支持力为F N ,OF 与水平方向的夹角为θ, 下列关系正确的是A .tan mg F θ= B .tan F mg θ=C .=tan N mg F θD .tan N F mg θ=【答案】A【解析】物体处于平衡状态,对物体受力分析,根据共点力平衡条件,可求出支持力和水平推力.对小滑块受力分析,受水平推力F 、重力G 、支持力F N 、根据三力平衡条件,将受水平推力F 和重力G 合成,如图所示,由几何关系可得tan mg F θ=,sin N mg F θ=,A 正确. 2. 如图所示,光滑斜面固定在水平地面上,在沿斜面向上拉力F 的作用下,小物块静止在斜面上。
高二物理《受力分析共点力的平衡》知识点总结
一、受力分析整体法与隔离法的应用
1. 受力分析的基本思路
2.受力分析的常用方法
(1)整体法;(2)隔离法;(3)假设法.
二、动态平衡问题
1. 共点力的平衡
(1)平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动状态,称为平衡状态;
(2)平衡条件:物体所受合力为零,即F合=0,若采用正交分解法求平衡问题,则平衡条件是F x合=0,F y合=0;
(3)常用推论:
①二力平衡:二力等大反向;
②三力平衡:任意两个力的合力与第三个力等大反向;
③多力平衡:其中任意一个力与其余几个力的合力等大反向。
2.动态平衡:物体所受的力一部分是变力,是动态力,力的大小和方向均要发生变化,但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态,所以叫动态平衡。
3.动态平衡问题的分析方法。
课时聚焦
衡状态。
(1
(2
(3
(4
典型例题
【例 1
A.T与
C.T
【例 2】【
(A)F1
(C)F1
【例 3
【例 4】如图所示,人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船匀速靠岸。
小船受
Commented [fj4]:
重力、阻力的大小均不变,拉力变大,浮力变小
通过一轻质定滑作用于绳
的
作用下处
的方向,但物体始终静止在如图的位置,则下列b
a
鲁科版习题Commented [fj8]: Commented [fj9]: Commented [fj10]:
C .力 F
D .当力 F 二、填空题
7.吊环比赛中开始时吊绳竖直,平,形成如图的“十字支撑”__________。
(均选填“增大”“减小”8.如图所示,质量为 4 kg 花板上 A 、B 力大小为__________N 些,应将 AB 间距离__________(填“9.如图所示,置开始缓慢向竖直位置转动的过程中,力______________,摩擦力变小后变大”或“先变大后变小”)三、计算题
10.如图(a )所示为便利的运输工具运送 19 L 的桶装矿泉水,图(b (1)试分析送水员拉动小车使矿泉水桶和小车一起水平向右匀速运动时,
矿泉水桶的受力情况,并分别求出小车 (2)若送水员改变小车的角度,侧面 OP 、OQ 对桶的
支持力会如何变化?53°Q (a)Commented [fj11]:。
专题3 整体法与隔离法1. 整体法和隔离法:连接体、叠加问题首先想到整体隔离法,尤其是求底层物体与地面、墙壁等接触的摩擦力与弹力问题时,优先选择整体法,对于力少的物体采用隔离法分析;①初级整体法:系统各个物体都处于平衡状态,例如一个物体匀速,一个静止,分析整体合力为0;②中级整体法:系统各个物体有共同的加速度,一般先隔离系统一部分求到加速度,再对整体用牛二;(牛顿定律中会详细分析)③一些物体是平衡的,一些物体有加速度;∑ F 外⋅⋅⋅+++= 332211a m a m a m或者∑ F 外x ⋅⋅⋅+++=3x 32x 21x 1a m a m a m , ∑F 外y ⋅⋅⋅+++= 3y 32y 21y 1a m a m a m 。
2.整体法的口诀整体法的三个层次:初级-中级-高级外力整体内隔离,优先分析简单体;初级整体都平衡,中级整体共加速;高级整体随意用,矢量性与系统性。
注意:内力与外力、天生的外力初级整体例1.如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30°,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为()A.3∶4B.4∶3C.1∶2D.2∶1例2.质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上,如图3所示,a受到斜向上与水平面成θ角的力F 作用,b受到斜向下与水平面成θ角等大的力F作用,两力在同一竖直平面内,此时两木块保持静止,则()A.b对a的支持力一定等于mgB.水平面对b的支持力可能大于2mgC.a、b之间一定存在静摩擦力D.b与水平面之间可能存在静摩擦力例3.a、b两个质量相同的球用线连接,a球用线挂在天花板上,b球放在光滑斜面上,系统保持静止,以下图示哪个是正确的()例4.(多选)如图所示,质量为m、顶角为α的直角劈和质量为M的正方体放在两竖直墙和一水平面间,处于静止状态。
若不计一切摩擦,则()A.水平面对正方体的弹力大小为(M+m)gB.墙面对正方体的弹力大小为mgtan αC.正方体对直角劈的弹力大小为mg cos αD.直角劈对墙面的弹力大小为mg sin α例5.如图所示,两个光滑金属球a、b置于一个桶形容器中,两球的质量m a>m b,对于图中的两种放置方式,下列说法正确的是()A.两种情况对于容器左壁的弹力大小相同B.两种情况对于容器右壁的弹力大小相同C.两种情况对于容器底部的弹力大小相同D.两种情况两球之间的弹力大小相同例6.如图所示,水平地面粗糙,竖直墙面光滑,A是一个光滑圆球,B是与A半径相等的半圆球,A、B均保持静止。
秘籍02共点力的静态平衡、动态平衡、临界和极值问题、整体法和隔离法一、共点力的平衡1.平衡状态:物体受到几个力作用时,如果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。
【注意】“静止”和“v=0”的区别和联系当v=0时:①a=0时,静止,处于平衡状态②a≠0时,不静止,处于非平衡状态,如自由落体初始时刻2.共点力平衡的条件(1)条件:在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。
(2)公式:F合=03.三个结论:①二力平衡:二力等大、反向,是一对平衡力;②三力平衡:任两个力的合力与第三个力等大、反向;③多力平衡:任一力与其他所有力的合力等大、反向。
二、静态平衡与动态平衡的处理方法1.静态平衡与动态平衡态而加速度也为零才能认为平衡状态。
物理学中的“缓慢移动”一般可理解为动态平衡。
2.静态平衡的分析思路和解决方法方法内容合成法物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反。
分解法物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件。
正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用而平衡,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件。
力的三角形法对受三个力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三个力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。
3.动态平衡的分析思路和解决方法方法内容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,求出已知力与未知力的函数式,进而判断各个力的变化情况图解法①分析物体的受力及特点;②利用平行四边形定则,作出矢量四边形;③根据矢量四边形边长大小作出定性分析;相似三角形法①分析物体的受力及特点;②利用平行四边形定则,作三力矢量三角形;③根据矢量三角形和几何三角形相似作定性分析;拉密定理法①分析物体的受力及特点;②利用平行四边形定则,作三力矢量三角形;③利用正弦或拉密定理作定性分析;三、共点力平衡中的临界极值问题1.临界或极值条件的标志有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点。
第1页(共2页)1.如图1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,木块A 、B 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 2.如图2所示,倾斜天花板平面与竖直方向夹角为θ,推力F 垂直天花板平面作用在木块上,使其处于静止状态,则( ) A .木块一定受三个力作用 B .天花板对木块的弹力F N >F C .木块受的静摩擦力等于mg cos θ 图2 D .木块受的静摩擦力等于mg /cos θ 3.如图3所示,倾角为30°,重为80 N 的斜面体静止在水平面上. 一根轻杆一端垂直固定在斜面体上,杆的另一端固定一个重为2 N 的小 球,小球处于静止状况时,下列说法正确的是( ) A .斜面有向左运动的趋势 图3 B .地面对斜面的支持力为80 N C .球对弹性轻杆的作用力为2 N ,方向竖直向下 D .弹性轻杆对小球的作用力为2 N ,方向垂直斜面向下 4.如图4所示,将光滑的小球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,则在此过程中( ) A .球对斜面的压力逐渐减小 B .球对挡板的压力逐渐减小 C .球对斜面的压力逐渐增大 图4 D .球对挡板的压力逐渐增大 5.如图5所示,质量为m 的物体在沿斜面向上的拉力F 作用下沿放在水平地面上的质量为M 的粗糙斜面匀速下滑,此过程中斜面体保持静止,则地面对斜面( ) A .无摩擦力 B .有水平向左的摩擦力 C .支持力为(M +m )g D .支持力小于(M +m )g 6.如图6所示,将半径为R 的半球体放在地面上,一质量为m 的小朋友(可视为质点)坐在球面上,他与球心的连线与水平地面之间的夹角为θ、与半球体间的动摩擦因数为μ,小朋友和半球体均处于静止状态,则下列说法正确的是( ) A .地面对半球体的摩擦力方向水平向左 图6 B .小朋友对半球体的压力大小为mg cos θ C .小朋友所受摩擦力的大小为μmg sin θ D .小朋友所受摩擦力的大小为mg cos θ 7.右图7中有两个物体A 、B ,G A =3 N ,G B =4 N ,A 用悬线挂在 天花板上,B 放在水平地面上,A 、B 间的弹簧的弹力为2 N ,则悬线的 拉力F T ,B 对地面的压力F N 的可能值分别是( )A .F T =7 N ,F N =0B .F T =5 N ,F N =2 NC .F T =1 N ,F N =6 ND .F T =2 N ,F N =5 N8.如图8所示,绳子质量、滑轮摩擦不计,物体M 静止在倾角为θ的斜面上,若倾角θ增大,物体M 仍然静止.下列判断正确的是( ) A .绳子的拉力增大B .物体M 对斜面的正压力减小C .物体M 受到的静摩擦力可能增大D .物体M 受到的静摩擦力可能减小9.如图11所示,质量为M 的斜面体A 放在粗糙水平面上,用轻绳拴住质量为m 的小球B 置于斜面上,整个系统处于静止 状态,已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为θ=30°.不计小球与斜面间的摩擦,则( ) A .轻绳对小球的作用力大小为33mg B .斜面对小球的作用力大小为2mg C .斜面体对水平面的压力大小为(M +m )g D .斜面体与水平面间的摩擦力大小为36mg 10.如图10所示,将截面为三角形、底面粗糙、斜面光滑的物块P 放在粗糙的水平地面上,其右端点与竖直挡板MN 靠在一起,在P 和MN 之间放置一个光滑均匀的小圆柱体Q ,整个装置处于静止状态.若用外力使竖直挡板MN 以N 点为轴缓慢地顺时针转动至挡板MN 水平之前,物块P 始终静止不动,此过程中,下列说法正确的是( ) A .MN 对Q 的弹力先减小后增大 B .P 对Q 的弹力逐渐增大 C .地面对P 的摩擦力逐渐减小 D .Q 所受的合力逐渐增大 11.如图11所示,顶端装有定滑轮的粗糙斜面体放在水平地面上,A 、B 两物体通过细绳连接,并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦).现用水平向右的力F 作用于物体B 上,将物体B 缓慢拉高一定的距离,此过程中斜面体与物体A 仍然保持静止.在此过程中下列说法正确的是( ) A .水平力F 是恒力 B .物体A 所受斜面体的摩擦力一定变大 C .斜面体对物体A 的作用力不变 D .斜面体所受地面的支持力一定不变 12.L 型木板P (上表面光滑)放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定在木板上, 另一端与置于木板上表面的滑块Q 相连,如图14所示.若P 、Q 一起沿斜面匀速下滑, 不计空气阻力.则木板P 的受力个数为( ) A .3 B .4 C .5 D .6第2页(共2页)13.如图13所示是给墙壁粉刷涂料用的“涂料滚”的示意图.使用时, 用撑竿推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动,把涂料均匀地粉刷到 墙上.撑竿的重力和墙壁的摩擦均不计,且撑竿足够长.粉刷工人站在离 墙壁一定距离处缓缓向上推涂料滚,设该过程中撑竿对涂料滚的推力为F 1, 涂料滚对墙壁的压力为F 2,则( ) 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 14.两物体A 、B ,如图14连接且处于静止状态,已知M A =2M B ,A 物体和地面的动摩擦因数为μ.现在给B 上加一个水平力F ,使物体B 缓慢移动,物体A 始终静止,则此过程中有( ) A .物体A 对地面的压力逐渐变小 B .物体A 受到的摩擦力不变 C .绳的拉力逐渐变大 D .地面对A 的作用力不变 15.如图所示,物体A 与斜面B 保持相对静止一起沿水平面向右做匀加速运动,当加速度的大小由a 增大为a’时,后一状态与前一状态相比,B 对A 的弹力N 、摩擦力f 的大小将( ) A N 增大,f 可能减小 B N 增大,f 可能不变 C N 增大,f 可能增大 D N 不变,f 可能减小 16..在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A ,A 与竖直墙之间放一光滑圆球B ,整个装置处于平衡状态。
共点力的平衡
欧阳光明(2021.03.07)
正交分解法的应用
用正交分解法求多个力的合力的基本思路是:
1. 对研究对象进行受力分析。
2. 建立直角坐标系,再把不在轴上的所有的力沿两个坐标轴方向垂直分解。
3. 根据两个坐标轴方向列状态方程,解出未知量。
【例题】在水平路面上用绳子拉一个重力为G=200 N的木箱,绳子与水平路面的夹角θ=30°,如图所示.木箱与
路面间的动摩擦因数μ=0.10,要使木箱能在水平
路面上匀速移动,则绳上所加拉力F应为多大?
思考:若F方向斜向下30度呢?
【变式训练1】质量为m的木块放在木板上,当木板与水平方向夹角为37时,木块恰能沿木板匀速下滑,木块与木板间的动摩擦因数多大?
思考:若要使这个物体沿斜面向上匀速运动,动摩擦因数为μ,所需要施加的水平方向外力为多少?
【变式训练2】在倾角α=︒
30斜面上有一块竖直放置的档板,在档板和斜面之间放有一个重为G的光滑圆球,如图甲,试求这个球对斜面的压力和对档板的压力。
思考:若挡板与斜面垂直呢?
【变式训练3】如图所示,电灯的重力G N
=10,AO绳与顶板间的夹角为45︒,BO绳水平,则AO绳所受的拉力F1是多少?BO绳所受的拉力F2是多少?
1.请根据实际情况画出重力的分解图,并求解各个分力,已知物体重力为G,夹角为θ。
2.如图所示,重物的质量为m,细绳AO和BO的A、B端是固定的,平衡时AO水平,BO与水平面的夹角为θ,AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是()
θ
θ
θ
θ
A.F1=mg cosθB.F1=mg cotθ
C.F2=mg sinθD.F2=mg/sinθ
3.放在斜面上的物体,所受重力G可以分解为使物体沿斜面向下滑的分力F1和使物体压紧斜面的分力F2,当斜面倾角增大时()
A.F1和F2都增大 B.F1和F2都减小
C.F1增大,F2减小 D.F1减小,F2增大
4.如右图所示,一个半径为r,重为G的光滑均匀球,
用长度为r的细绳挂在竖直光滑的墙壁上,则绳子的拉
力F和球对墙壁压力F N的大小分别是()
A.G,G
2B.2G,G
C.3G,3G
3 D.
23G
3,
3G
3
5.将质量为m的长方形木块放在水平桌面上,用与水平方向成α角的斜向右上方的力F拉木块,如右图所示,则
()
A.力F的水平分力为F cosα,等于木块受的摩擦力
B.力F的竖直分力为F sinα,它使物体m对桌面的压力比mg小C.力F的竖直分力为F sinα,它不影响物体对桌面的压力D.力F与木块重力mg的合力方向可以竖直向上
6.已知竖直平面内有一个大小为10N的力作用于O点,该力与x轴正方向之间的夹角为30°,与y轴正方向之间的夹角为60°,现将它分解到x轴和y轴方向上,则()
A.F x=5N,F y=5N B.F x=53N,F y=5N
C.F x=5N,F y=53N D.F x=10N,F y=10N
7.如图所示,在三角形支架B点用一细绳悬挂一
个重为150N的重物G.已知AB∶BC∶AC=
5∶4∶3,求横梁BC和斜梁AB所受的力.
8.一个人要拉动一辆汽车是很困难的,如果按照下图所示的那样,先用结实的绳子把汽车和大树连起来,并尽量把绳子拉紧拴牢,然后在绳子中间沿垂直于绳子的方向用力F拉,那么就可以将汽车拉动.下列对此现象的分析中,正确的是()
A.汽车所受绳子的拉力等于F
B.汽车所受绳子的拉力大于树所受绳
子的拉力
C.汽车和树受到绳子的拉力远大于F
D.汽车和树受到绳子的拉力等于F
9.如图所示,两根轻绳AO与BO所能承受的最大拉力大小相同,轻绳长度AO<BO,若把所吊电灯的重
力逐渐增大,则()
A.AO绳先被拉断B.BO绳先被拉断
C.AO绳和BO绳同时被拉断D.条件不足,无法判断
整体法隔离法解决平衡问题
1、隔离法:将系统中的某一物体做为研究对象。
2、整体法:将整个系统看做一个整体作为研究对象。
说明:(1)只有当系统内各物体具有相同的运动状态时(即都平衡或者都有相同的加速度),才能看做一个整体。
(2)对整体受力分析时,只分析系统所受外力,不分析体统内力
例1、如图所示,向右的水平恒力F作用在物体B上,AB均静止不动,则地面对B的摩擦力为多少?
思考:若F作用在A上,结果如何?
例2:滑块和斜面均处于静止状态,斜面倾角θ滑块的质量为m,斜面的质量为M,求地面对斜面的支持力和摩擦力的大小。
思考:若滑块沿斜面匀速下滑,斜面静止不动,情况如何呢?
例3:如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为m的两块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则第一块砖对第二块砖的摩擦力为多少?
变式:如图所示,在两块相同的竖直木板间,
有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小
均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则第
二块砖对第三块砖的摩擦力为多少?
例4:如图,人的质量是m,木板的质量为M,木板与地面间的动摩擦因数为μ,在人的拉力作用下,人与木板一起向右做匀速运动,求木板对人的摩擦力多大?
变式:如图所示,人的质量为60kg,
木板A的质量为30kg,滑轮及绳的
质量不计,一切摩擦不计,若人通过绳子拉住木板不
4
1 2 3
F
F
A
B F
1 2
F F
v
动,则人的拉力的大小及人对木板的压力为多少? 【课后练习】
1.如图,A 、B 、C 三个物体叠放在一起,同时有F=1N 的两个水平力分别作用于A ,B 两物体上,A ,B ,C 三个物体仍处于平衡状态则
(A )A 物体对B 物体的摩擦力为1N
(B )地面对A 物体的摩擦力为零 (C )B 物体对C 物体的摩擦力为零
(D )C 物体对B 物体的摩擦力为1N
2.如图2-24(a )所示,A 、B 质量分别为m A 和m B ,叠放在倾角为θ的斜面上以相同的速度匀速下滑,则( ) (A )AB 间无摩擦力作用
(B )B 受到的滑动摩擦力大小为(m A +m B )gsinθ (C )B 受到的静摩擦力大小为m A gsinθ (D )取下A 物体后,B 物体仍能匀速下滑
3、一个底面粗糙的质量为M 的三角劈放在水平面上,三角劈的斜面光滑且与水平面成︒30角。
用一端固定的轻绳系一质量为m 的小球,将小球放在斜面上,轻绳与竖直面的夹角为︒30,如下
图所示。
求当三角劈静止时绳子的张力T 是多少?若地面对三角劈的最大静摩擦力等于地面对三角劈的支持力的k 倍,为使整个系统静止,k 值不能小于多少?
4.如图1所示,质量为m =2kg 的物体,置于质量为M =10kg 的斜面体上,现用一平行于斜面的力F =20N 推物体,使物体向上
匀速运动,斜面体的倾角,始终保持静止,求地面对斜面体的摩擦力和支持力(取
)
动态平衡问题
1.如图所示,小船用绳索拉向岸边,设船在水中运动时所受水的阻力不变,那么小船在匀速靠岸过程中,下面说法哪些是正确的()
A. 绳子的拉力F 不断增大
B. 绳子的拉力F 不变
C. 船所受的浮力不断减小
D. 船所受的浮力不断增大
2.三根细线AO 、BO 、CO 系一重物质量为m 如图所示。
当A 点缓
C B A
F
F
慢上移,且保持O点不动,三根绳上的张力如何变化?如果只有B点缓慢向右移动,且保持O点不动,三根绳上的张力又如何变化?
3.如图所示,一个重力G的匀质球放在光滑斜面上,斜面倾角为α,在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住
球,使之处于静止状态。
今使板与斜面的夹角β
缓慢增大,问:在此过程中,挡板和斜面对球的
压力大小如何变化?β多大时,挡板所受压力最小?
4.半圆形支架BAD,两细绳OA和OB结于圆心O,下悬挂重为G的物体,使O点位置固定不动,将OB绳的B端沿
半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中,
如图所示,分析OA绳OB绳所受的力大小如何变化。
5.半径为R的球形物体固定在水平地面上,球心正上方
有一光滑的小滑轮,滑轮到球面B的距离为h,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止,如图1-1所示,现缓慢地拉绳,在使小球由A到B的过程中,半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化的情况是()
A、N变大,T变小
B、N变小,T变大
C、N变小,T先变小后变大
D、N不变,T变小。