高中物理 静态平衡 受力分析
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物体的平衡与受力分析知识点总结一、引言物体的平衡与受力分析是物理学中重要的基础概念,对理解和解决各种物理问题具有重要意义。
本文将对物体的平衡与受力分析的相关知识进行总结,包括平衡的条件、静力学平衡和受力分析等内容。
二、平衡的条件物体的平衡是指物体处于静止或匀速直线运动状态下,不受外力作用或受到的外力合力为零的状态。
要使物体达到平衡,需要满足以下条件:1. 力的平衡:物体所受合力为零。
即∑F = 0,其中∑F表示所有作用在物体上的力的矢量和。
2. 力矩的平衡:物体所受合力矩为零。
即∑M = 0,其中∑M表示所有作用在物体上的力矩的矢量和。
三、静力学平衡静力学平衡是指物体处于静止状态下的平衡。
在静力学平衡中,物体受到的合力和合力矩均为零。
1. 物体受力平衡的条件:a. 重力平衡:物体所受重力和支持力相等,即mg = N,其中m为物体的质量,g为重力加速度,N为支持力。
b. 摩擦力平衡:摩擦力是物体与支撑面接触时产生的一种力,当物体受到的摩擦力与施加在物体上的外力相等时,物体达到平衡。
2. 物体受力矩平衡的条件:a. 力矩平衡定律:在物体达到平衡的条件下,物体所受合力矩为零。
这意味着物体上作用的力矩和逆时针方向的力矩相等。
b. 杠杆原理:根据杠杆原理,当物体在杠杆上达到平衡时,物体所受的力矩为零。
杠杆原理可以用于解决一些复杂的力矩平衡问题。
四、受力分析受力分析是解决与物体平衡和运动相关的问题的重要方法,通过分析物体所受的各个外力及其作用方向和大小,可以确定物体所处的状态和运动情况。
1. 重力:地球对物体的吸引力,作用方向始终指向地心。
2. 弹力:当物体受到弹性物体的压缩或伸展时产生的力,作用方向与物体的接触面垂直,指向物体表面。
3. 支持力:支持物体的力,作用方向与物体接触面垂直,指向物体表面。
4. 摩擦力:物体相对于支撑面的运动方向产生的力,分为静摩擦力和动摩擦力。
5. 合力:作用在物体上的多个力的矢量和,用于判断物体的受力平衡情况。
「核心物理2」高中物理之共点力静态平衡核心知识讲解附例
题讲解
共点力静态平衡
1.试题模型:
物体处于静止或者始终处于匀速直线运动,各个力的大小及方向都不改变,要求求出某个力的大小及其他物理量。
2.解题思路:
①首先是受力分析;
②然后正交分解(一般分为水平和竖直两个方向,或分解为运动方向和垂直运动方向);
③两个方向单独列等式,例如水平和竖直分解时,第一个等式竖直向上的合力等于竖直向下的合力,第二个等式水平向左的合力等于水平向右的合力;
④通过解方程组的形式求出未知力的大小。
3.用到的知识:
受力分析、力的分解、力的平衡。
4.考题猜想:
题目中的物体处于静止或匀速直线运动状态,要求求某个力的大小或者通过求力之间的夹角以进一步求其他物理量。
物理的静态平衡教案高中
课时:1节课
教学目标:
1. 了解静态平衡的概念;
2. 掌握如何分析静态平衡的条件;
3. 能够应用静态平衡的原理解决相关问题。
教学重点:静态平衡的原理及应用
教学难点:静态平衡条件的分析
教学准备:
1. 实验仪器:各种重物、杠杆、测力计等;
2. 教学课件:静态平衡的示意图及相关理论知识;
3. 多媒体设备。
教学步骤:
一、导入
1. 讲解什么是静态平衡,引导学生思考平衡的概念;
2. 展示实验仪器,激发学生的学习兴趣。
二、理论讲解
1. 讲解静态平衡的条件:受力平衡和力矩平衡;
2. 示范如何分析受力平衡和力矩平衡,引导学生掌握分析方法;
3. 结合实际例题,讲解如何应用静态平衡的原理解决问题。
三、实验操作
1. 给学生一些实验任务,让他们用实验仪器验证静态平衡的原理;
2. 辅导学生操作实验仪器,指导他们记录数据和分析结果。
四、讨论交流
1. 总结实验结果,引导学生思考现象背后的原理;
2. 鼓励学生提出问题并进行探讨,促进学习的深入。
五、作业布置
1. 布置相关练习题,要求学生应用所学知识解决问题;
2. 鼓励学生思考如何将静态平衡的原理应用到实际生活中。
教学反思:
通过本节课的教学,学生应该对静态平衡有了更深入的理解,能够分析静态平衡的条件并运用到实际问题中。
同时,教师应该及时发现学生的问题,并针对性地进行指导,确保学生能够真正掌握所学知识。
高一上物理共点力作用下的平衡专题及3种受力分析方法姓名:___________ 班级:___________一、物体受两个力平衡(即二力平衡),这两个力大小相等,方向相反。
二、如果物体受三个力平衡:(1)其中两个力的合力与第三个力等大反向则平衡。
(合成法)(分解法)(2)也可以分解第三个力,让被分解的这两个力与其余两个力分别抵消,则三个力就平衡。
(3)如果三个力首位依次相连可以组成一个封闭的三角形,则这三个力也是合力为零,即平衡。
这个方法称为三角形法,这个方法是最优的求静态平衡和动态平衡的方法。
(正交分解)(4)如果物体受三个或三个以上的力平衡,一般用正交分解法,建立直角坐标系时,尽量使更多的力落在坐标轴上,让后把不在坐标轴上的力分解到坐标轴上,如果最后x轴,y轴合力都分别为零,则物体整体合力为零,即平衡。
正交分解不用按力的效果分解。
三、静态平衡:1.(多选)如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体P相连,P与斜放在其上固定的挡板MN接触且处于静止状态,则斜面体P此刻受到的外力的个数有可能是()A.2个B.3个C.4个D.5个2.(斜面上的物体所受摩擦力的问题要特别注意多解性)如图,斜面A放在水平地面上.物块B放在斜面上,有一水平力F作用在B上时,A、B均保持静止.A受到水平地面的静摩擦力为f1,B受到A的静摩擦力为f2,现使F逐渐增大,但仍使A、B处于静止状态,则()A.f1一定增大B.f1、f2都不一定增大C.f1、f2均增大D.f2一定增大3.一质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上。
现对物块施加一个竖直向下的恒力F,如图所示。
则物块()A.仍处于静止状态B.沿斜面加速下滑C.受到的摩擦力不变D.受到的合外力增大4.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F N,OP与水平方向的夹角为θ.下列关系正确的是()A.F=mgsinθB.F=mgcosθC.F N=D.F N=mgtanθ5.如图,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑。
高一物理静力学解析知识点引言:静力学是物理学的一个重要分支,研究物体在静止状态下的力学问题。
在高一物理学习中,学生首次接触静力学,掌握静力学的基本知识对于今后学习物理和理解力学世界非常重要。
本文将介绍高一物理静力学解析知识点,为学生提供一些帮助和指导。
一、力的平衡物体在静止状态下,各个力之间必须达到平衡。
根据牛顿第一定律,物体受到的合力为零时,物体将保持静止。
力的平衡可以通过力的合成和分解来解析。
1.1 力的合成力的合成是指将多个力合成为一个力。
利用力的合成可以求得合力的大小和方向。
根据平行四边形法则,两个大小和方向不同的力可以合成一个平行四边形的对角线,对角线的长度就是合力的大小。
1.2 力的分解力的分解是指将一个力分解为多个力。
利用力的分解可以将力按照指定的方向拆解,使得力的分解方向与其他力相互垂直,便于计算。
常见的力的分解方法有平行分解和垂直分解。
二、力的条件物体静止的时候,除了力的平衡外,还需要满足力的条件。
2.1 合力为零当物体受到的合力为零时,物体处于力的平衡状态。
合力为零的情况有两种,一种是力的合成得到的合力为零,另一种是受到的多个力方向相反,大小相等,合力为零。
2.2 相互作用力物体在静止状态下,与周围环境相互作用力相等。
根据牛顿第三定律,物体对其他物体的作用力与其他物体对它的作用力大小相等,方向相反。
三、杠杆原理杠杆是一个重要的物理学工具,在静力学中有广泛的应用。
杠杆原理可以帮助我们解决力的平衡问题,并且可以应用于杠杆平衡和杠杆原理两个方面。
3.1 杠杆的定义杠杆是一个刚性物体,可以围绕某一点旋转。
在杠杆上,有一个称为支点的点,支点的位置对于杠杆的平衡非常重要。
3.2 杠杆平衡杠杆平衡是指杠杆上两个力的大小和位置达到平衡状态。
当杠杆平衡时,力矩的总和为零。
力矩是指力对于旋转点的乘积,计算公式为力乘以力臂的长度。
3.3 杠杆原理杠杆原理是应用于力的平衡的一种方法,利用杠杆的力臂和力量来求解未知力的大小和位置。
高三物理静力学知识点总结高三物理静力学是物理课程中的一大难点,也是考试中常常出现的一个重点。
它涉及到物体在静止状态下的加速度、力的平衡和分解、杠杆原理等内容。
本文将从三个方面总结高三物理静力学的知识点,希望对同学们的学习有所帮助。
一、力的平衡和分解在物理静力学中,力的平衡和分解是一个非常重要的概念。
力的平衡指的是物体所受的合力为零,即物体静止或匀速运动。
力的分解则是将一个力分解为两个分力的过程。
首先,我们来讨论力的平衡。
在静态平衡中,物体所受合力为零,这意味着物体所受的所有力的合力为零。
根据牛顿第一定律,物体将保持其静止状态或匀速直线运动状态。
当我们对物体进行力的分析时,可以通过合力的概念来判断物体是否处于平衡状态。
如果合力为零,则物体处于静态平衡状态;如果合力不为零,则物体处于非平衡状态。
其次,我们来谈一谈力的分解。
力的分解是将一个力分解为两个分力的过程。
常见的力的分解有水平力和垂直力的分解。
例如,当一个物体受到斜面的作用力时,我们可以将该力分解为与斜面垂直的分力和与斜面平行的分力。
通过力的分解,我们可以更好地理解物体所受力的方向和大小,有助于解决具体问题。
总结一下,力的平衡和分解是物理静力学中的重要概念。
力的平衡指的是物体所受的合力为零,力的分解可以将一个力分解为两个分力。
这些概念在解决物理问题中非常有用,同学们要理解并熟练应用。
二、杠杆原理杠杆原理是物理静力学中的又一重要知识点。
它描述了一个杠杆平衡的条件和原理。
首先,我们了解一下杠杆的定义。
杠杆是由一个可转动的支点和两个伸出的杆组成。
通常,我们使用杠杆来产生力的放大或方向改变。
而杠杆原理就是描述杠杆平衡的条件。
在静态平衡的杠杆中,根据杠杆原理,两个力矩之间的关系为:力矩1乘以力臂1等于力矩2乘以力臂2。
力矩是由力和力臂共同决定的,力臂是力作用点到支点的距离。
这一原理可以用公式表达为:力1 ×力臂1 = 力2 ×力臂2。
静态平衡和动态平衡的理论解析平衡是物理学中一个重要的概念,它涉及到物体或系统的稳定状态。
在物理学中,我们通常将平衡分为静态平衡和动态平衡两种形式。
本文将对静态平衡和动态平衡的理论进行解析,探讨其原理和应用。
一、静态平衡的理论解析静态平衡是指物体在不受外力作用时保持静止的状态。
在静态平衡下,物体的合力和合力矩均为零。
合力为零意味着物体受力平衡,而合力矩为零意味着物体不会发生转动。
静态平衡的理论基础是牛顿第一定律,即物体在受力平衡的情况下保持静止。
根据牛顿第一定律,如果物体所受合力为零,则物体将保持原来的状态,即保持静止或匀速直线运动。
静态平衡的应用非常广泛。
例如,在建筑工程中,为了确保建筑物的稳定,需要对支撑结构进行静态平衡的分析。
另外,在机械设计中,静态平衡的原理也被广泛应用于各种机械装置的设计和优化。
二、动态平衡的理论解析动态平衡是指物体在运动过程中保持平衡的状态。
与静态平衡不同,动态平衡需要考虑物体的运动和惯性。
在动态平衡下,物体的合力和合力矩仍然为零,但同时还需要考虑物体的加速度和惯性力。
动态平衡的理论基础是牛顿第二定律,即物体的加速度与所受合力成正比,与物体的质量成反比。
根据牛顿第二定律,物体在受到合力作用时将发生加速度,而动态平衡要求物体的加速度为零。
动态平衡的应用也非常广泛。
例如,在车辆工程中,为了确保车辆在高速行驶时的稳定性,需要对车轮进行动态平衡的调整。
此外,在航空航天领域,动态平衡的原理也被用于飞机和火箭的设计和测试。
三、静态平衡和动态平衡的联系和区别静态平衡和动态平衡都是物体或系统保持平衡的状态,但在具体应用和理论基础上存在一些区别。
首先,静态平衡是指物体在不受外力作用时保持静止的状态,而动态平衡是指物体在运动过程中保持平衡的状态。
其次,静态平衡只考虑物体的受力平衡,而动态平衡需要考虑物体的运动和惯性。
最后,静态平衡的理论基础是牛顿第一定律,而动态平衡的理论基础是牛顿第二定律。
共点力平衡-静态平衡处理方法【考点归纳】一、共点力作用下物体的平衡1.平衡状态一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态,就说这个物体处于平衡状态.如光滑水平面上做匀速直线滑动的物块、沿斜面匀速直线下滑的木箱、天花板上悬挂的吊灯等,这些物体都处于平衡状态.2.共点力的平衡条件在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零,即0F =合。
3.平衡条件的推论(1)如果物体在两个力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等、方向相反,为一对平衡力。
(2)如果物体在三个力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反。
(3)如果物体受多个力作用而处于平衡状态,其中任何一个力与其他力的合力大小相等、方向相反。
(4)当物体处于平衡状态时,沿任意方向物体所受的合力均为零。
(5)三力汇交原理:如果一个物体受到三个非平行力作用而平衡,这三个力的作用线必定在同一平面内,而且必为共点力。
4.解答平衡问题时常用的数学方法解决共点力的平衡问题有力的合成分解法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法等多种方法,要根据题目具体的条件,选用合适的方法。
有时将各种方法有机的运用会使问题更易解决,多种方法穿插、灵活运用,有助于能力的提高。
(1)菱形转化为直角三角形如果两分力大小相等,则以这两分力为邻边所作的平行四边形是一个菱形,而菱形的两条对角线相互垂直,可将菱形分成四个相同的直角三角形,于是菱形转化成直角三角形。
(2)相似三角形法如果在对力利用平行四边形定则(或三角形定则)运算的过程中,力三角形与几何三角形相似,则可根据相似三角形对应边成比例等性质求解。
(3)正交分解法共点力作用下物体的平衡条件( 0F =合)是矢量方程,求合力需要应用平行四边形定则,比较麻烦;通常用正交分解法把矢量运算转化为标量运算。
正交分解法平衡问题的基本思路是: ①选取研究对象:处于平衡状态的物体; ②对研究对象进行受力分析,画受力图; ③建立直角坐标系;④根据0F =x 和0y F =列方程;⑤解方程,求出结果,必要时还应进行讨论。
高一物理静态平衡知识点物理是一门让人头疼的学科,尤其是对于那些对数字和公式不太敏感的学生来说。
然而,在高中物理课上,有一门主题相对来说比较容易理解,那就是静态平衡。
静态平衡是一个非常重要的概念,它贯穿了整个物理学的基础。
在本文中,我们将深入探讨高一物理静态平衡的知识点。
首先,我们需要了解什么是静态平衡。
简单来说,静态平衡是指物体处于静止状态且不受外力扰动的情况。
这意味着物体的合力和合力矩均为零。
合力是指所有施加在物体上的力的矢量和,合力矩是指所有施加在物体上的力矩的矢量和。
当物体处于静态平衡时,无论是合力还是合力矩都等于零。
其次,我们来谈谈如何判断一个物体是否处于静态平衡。
首先,我们需要考虑合力是否为零。
如果合力不为零,就说明有外部力作用在物体上,物体将发生加速度,并不处于静态平衡状态。
然后,我们需要检查合力矩是否为零。
如果合力矩不为零,物体将发生旋转并不处于静态平衡状态。
在判断静态平衡的时候,我们还需要了解另外一个重要概念——力臂。
力臂是指力矩的作用线与旋转轴之间的垂直距离。
力臂越长,力矩越大。
明确了力臂的概念后,我们可以进一步探讨平衡条件的数学表达式——力矩相等。
力矩相等的条件可以用公式表示为:力1 ×力臂1 = 力2 ×力臂2。
这个公式是静态平衡的基础,可以帮助我们解决很多关于静态平衡的问题。
接下来,我们将讨论一些经典的静态平衡问题。
一个常见的问题就是杠杆平衡。
杠杆平衡是指通过不同位置的力来平衡物体的状态。
在杠杆平衡问题中,我们常常用到的工具就是杠杆原理,它可以用一个简单的公式表示:左力 ×左力臂 = 右力 ×右力臂。
利用这个公式,我们可以求解杠杆平衡问题。
除了杠杆平衡,我们还可以遇到其他静态平衡的问题,例如悬挂物体的平衡问题。
在这类问题中,我们需要考虑悬挂物体的质量、绳索的张力等因素。
通过合理地调整绳索的角度和长度,我们可以使物体处于静态平衡状态。
人教版新教材高中物理必修第一册第三章:相互作用---力共点力的平衡---静态平衡专题(题组分类训练)题组特训特训内容题组一物体的受力分析题组二共点力平衡的条件题组三三力作用下静态平衡题组四多力作用下静态平衡题组五多体作用下静态平衡题组六不在同一平面内的多力静态平衡基础知识的回顾:物体的受力分析1.把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来,并画出受力示意图的过程。
2.受力分析的一般步骤:3.受力分析的三种方法(1)假设法:在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在的假设,然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在.(2)整体法:将几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法.(3)隔离法:将所研究的对象从周围的物体中分离出来,单独进行受力分析的方法.4. 受力分析的注意事项1.不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆.2.每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有.3.合力和分力不能重复考虑.4.对整体进行受力分析时,组成整体的几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现。
题组特训一:物体的受力分析1.(2020·浙江·高考真题)矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。
当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时,其矢量发动机的喷口如图所示。
已知飞机受到重力G、发动机推力1F、与速度方向垂直的升力2F和与速度方向相反的空气阻力f F。
下列受力分析示意图可能正确的是()A. B. C. D.【答案】 A【解析】由题意可知所受重力G竖直向下,空气阻力F f与速度方向相反,升力F2与速度方向垂直,发动机推力F1的方向沿喷口的反方向,对比图中选项可知只有A选项符合题意。
故选A。
2.水上飞伞是一项锻炼勇气和毅力的水上娱乐活动。
快艇开动后,拖在快艇后面的空中飞伞,在风力和绳子牵引力的作用下升起,游客乘伞体验在空中飞翔的感觉。
静态平衡的受力分析一、 知识储备库1.重力:大小G=mg ,方向竖直向下。
重力加速度g 地球同一地点认为不变,随纬度增加而变大,随高度的增加而变小。
但高度变化不大时,仍然认为g 不变。
不同星球表面重力加速度g 不同,常结合万有引力定律知识分析。
2.弹力(1)常见的弹力:支持力、压力、绳子的拉力,杆的拉力和支撑力;弹簧的拉力和支撑力都是弹力。
(2)大小:支持力、压力、绳子的拉力,杆的拉力和支撑力等力的大小可以根据物体的运动状态确定,例如平衡状态,合力为零;匀变速直线运动状态,合力等于ma 来求解。
弹簧弹力的大小(在弹性限度内),可由胡克定律F =kx 计算;(3)方向:一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向;绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向,弹簧的弹力指向弹簧回复原状的方向.(4)微小形变产生的弹力有无的判断:一般采取假设法,假设存在这个力,看物体能不能保持物体所处的运动状态,如果不能保持其运动状态则说明此力不存在,反之存在。
物体与接触面接触时,有时虽然有接触但是没有挤压,这时弹力是不存在的。
3.摩擦力(1)静摩擦力的大小:静摩擦力0<F f <F fmax ,具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求解.(2)滑动摩擦力的大小:滑动摩擦力F f =μF N ,与接触面的面积无关;注意F N 为接触面上的正压力,一般要用正交分解法,垂直于接触面方向,根据受力平衡列出平衡方程,求解F N 。
很多人错误地F N 认为一定等于mg,这是常见的错误,要引起足够重视。
(3)方向:沿接触面的切线方向,并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反. 这里要注意“相对”二字。
静摩擦力与物体的相对运动趋势的方向相反,滑动摩擦力与物体的相对运动方向相反。
当然也可以根据物体的运动状态,例如平衡状态或匀变速直线运动状态来分析摩擦力的方向。
(4)摩擦力既可以是动力也可以是阻力。
摩擦力与物体运动方向相同时是动力,摩擦力与物体运动方向相反时是阻力。
二、动态平衡问题的解法:1)图解法:1.半圆形支架BAD 上悬着两细绳OA 和OB ,结于圆心O ,下悬重为G 的物体,使OA 绳固定不动,将OB 绳的B 端沿半圆支架从水平位置缓慢移到竖直位置C 的过程中(如图),分析OA 绳和OB 绳所受力的大小如何变化?第1题 第2题 第3题 第4题 第5题2.如图,电灯悬挂于两墙之间,更换水平绳OA 使连结点A 向上移动而保持O 点的位置不变,则A 点向上移动时( )A .绳OA 的拉力逐渐增大B .绳OA 的拉力逐渐减小C .绳OA 的拉力先增大后减小D .绳OA 的拉力先减小后增大3.如图,用细绳将重球悬挂在竖直光滑墙上,当绳伸长时( )A .绳的拉力变小,墙对球的弹力变大B .绳的拉力变小,墙对球的弹力变小C .绳的拉力变大,墙对球的弹力变小D .绳的拉力变大,墙对球的弹力变大4.如图,均匀光滑的小球放在光滑的墙壁与木板之间,图中30=θ,当将θ角缓慢增大至接近 90的过程中( )A .小球施于木板的压力不断增大B .小球施于墙的压力不断减小C .小球对墙壁的压力始终小于mgD .小球对木板的压力始终大于mg5.在共点力的合成实验中,如图,使弹簧秤b 按图示的位置开始顺时针方向缓慢转 90角,在这个过程中,保持O 点位置不动,a 弹簧秤的拉伸方向不变,则整个过程中关于a 、b 弹簧的读数变化是( ) A .a 增大,b 减小 B .a 减小,b 减小 C .a 减小,b 先减小后增大 D .a先减小后增大6.如图,一个均质球重为G ,放在光滑斜面上,倾角为α,在斜面上有一光滑的不计厚度θA O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:此过程中,球对挡板和球对斜面的压力如何变化?αβ第7题第8题第9题第6题7.如图,小球被轻质绳系着,斜吊着放在光滑劈上,球质量为m,斜面倾角为θ,在水平向右缓慢推动劈的过程中()A.绳上张力先增大后减小 B.绳上张力先减小后增大C.劈对球的支持力减小 D.劈对球的支持力增小8、如图所示,三段绳子悬挂一物体,开始时OA、OB绳与竖直方向夹角=,现使O点保持不动,把OB绳子的悬点移到竖直墙与O点在同一水平面的C点,在移动过程中,则关于OA、OB绳拉力的变化情况,正确的是( AD )A.OA绳上的拉力一直在增大B.OA绳上的拉力先增大后减小C.OB绳上拉力先减小后增大,最终比开始时拉力大D.OB绳上拉力先减小后增大,最终和开始时相等9、如图所示,小球用细绳系住放在倾角为的光滑斜面上,当细绳由水平方向逐渐向上偏移时,细绳上的拉力将( D )A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大2)三角形法则:1、电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力,但不能到绳的自由端去直接测量.某公司制造出一种能测量绳中张力的仪器,工作原理如图所示,将相距为L的两根固定支柱A、B(图中小圆圈表示支柱横截面)垂直于金属绳水平放置,在AB的中点用一可动支柱C向上推动金属绳,使绳在垂直于AB的方向竖直向上发生一个偏移量d(d<<L),这时仪器测得绳对支柱C竖直向下的作用力为F.(1)试用L、d、F表示这时绳中的张力T.(2)如果偏移量d=10mm,作用力F=400N,L=250mm,计算绳中张力的大小.θ支柱支柱支柱A B可动CA B P Q O2、如图1-5所示,固定在水平面上的光滑半球,球心O 的正上方固定一个小定滑轮,细线一端拴一小球, 置于半球面上的A 点,另一端绕过定滑轮,现缓慢地将小球从A 点拉到B点,在此过程中,小球对球面的压 力N ,细的拉力T 的变化情况是( C )A .N 变大,T 不变B .N 变小,T 变大C .N 不变,T 变小D .N 变大,T 变小3、如图所示,A 、B 两球用劲度系数为k 的轻弹簧相连,B 球用长为L 的细绳悬于0点,A球固定在0点正下方,且O 、A 间的距离恰为L ,此时绳子所受的拉力为F 1,现把A 、B 间的弹簧换成劲度系数为k 2的轻弹簧,仍使系统平衡,此时绳子所受的拉力为F 2,则F 1与F 2大小之间的关系为 ( C )A .F 1<F 2B . F 1>F 2C .F 1=F 2D .无法确定三、整体隔离法1.适合2个或2个以上的组合体、连接体、叠加体2.一般先整体确定恒力,而后隔离其中的某个物体受力分析。
高中物理中的受力分析与平衡问题物理学是一门研究物质运动、力学规律和能量转化的科学。
在高中物理学中,我们经常研究物体在不同力的作用下的受力分析与平衡问题。
这些问题不仅有助于我们理解物理学的基本原理,还对我们日常生活中的现象和实际问题有重要的指导意义。
一、受力分析在物理学中,力被定义为物体间相互作用的结果。
物体所受到的力可以分为两类:接触力和非接触力。
接触力是指物体间直接接触所产生的作用力,如摩擦力、弹力等。
非接触力是指物体间无需直接接触而产生的作用力,如引力、电磁力等。
在受力分析中,我们常常面对复杂的力的组合情况。
通过分解力的方法,我们可以将多个力分解为若干个互相垂直的力的合力。
这样的分解过程可以帮助我们更清晰地理解力的作用方式,进而研究物体在力的作用下的运动状态。
受力分析还可以用于解决实际问题,例如,当我们需要计算一个物体所受的合力时,可以根据牛顿第二定律F=ma进行受力分析,并利用平衡条件或者其他相关的物理定律来求解问题。
二、平衡问题平衡是一种物体在不受外力作用时,保持静止或者匀速直线运动的状态。
在物理学中,平衡问题是一个重要的研究方向,它涉及到物体如何通过调整受力的大小和方向来保持平衡。
在平衡问题中,我们常常遇到两种典型情况:平衡力的合力为零和平衡力的合力不为零。
在前一种情况下,物体所受的各个力互相抵消,合力为零,物体保持静止或者匀速直线运动。
在后一种情况下,物体所受的各个力不能互相抵消,合力不为零,物体会发生变化,如加速度的改变或运动轨迹的改变。
对于平衡问题,我们可以利用力的平衡条件求解。
力的平衡条件是指物体所受的合力为零,即ΣF=0。
根据力的平衡条件,我们可以推导出物体所受各个力的关系,并进一步解决平衡问题。
三、应用实例受力分析与平衡问题在实际生活中有广泛的应用。
以下是一些例子:1.架设桥梁:在桥梁的设计和施工过程中,需要进行受力分析与平衡问题的研究。
通过分析桥梁所受的各个力,设计师可以确保桥梁的结构稳定,能够承受不同方向和大小的力。
受力分析精讲(1) 动力学问题是指涉及力和运动关系的问题,在整个物理学中占有非常重要的地位,是高考的热门考点。我们需要熟练判断出研究对象的受力(重力、弹力、摩擦力)情况,对于物体受力动态变化的情况,我们还需要借助一些方法来分析判断。
一般来说,对于处于静态平衡的物体,我们一般采用力的合成与分解法,正交分解法以及整体法与隔离法去分析;对于动态平衡问题,我们多采用图解法、假设法、临界法,相似三角形法等方法去解决。
知识点1:弹力有无的判断 假设法:假设将与研究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的运动状态是否发生改变,若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定存在弹力。
替换法:例如用细绳替换装置中的杆件,看能不能维持原来的力学状态,如果能维持,则说明这个杆提供的是拉力;否则,提供的是支持力。
状态法:由运动状态分析弹力,即物体的受力必须与物体的运动状态相符合,依据物体的运动状态,由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程,求解物体间的弹力。
例1:如图所示,物体A靠在竖直墙壁上,在竖直向上的力F作用下,A、B一起匀速向上运动。则物体A和物体B的受力个数分别为 ( ) A.2,3 B.3,4 C.4,4 D.5,4 解析:弹力是摩擦力产生的必要条件,两接触面间存在摩擦力,则接触面间一定有弹力;但两接触面间存在弹力,却不一定存在摩擦力。要有摩擦力还要具备以下两个条件:①两接触面不光滑;②接触的两物体间存在相对运动或相对运动趋势。
例2:如图所示,质量分别为m、2m的物体A、B由轻质弹簧相连后放置在匀速上升的电梯内,当电梯钢索断裂的瞬间,物体B的受力个数为 ( ) A.2 B.3 C.4 D.1
例3:如图所示,甲、乙两弹簧秤长度相同,串联起来系住一个400N重物.两弹
簧秤量程不同:甲量程为500N,乙量程为1000N.这时两弹簧秤读数大小应当 ,两弹簧秤簧伸长长度相比较,应当是 .
例4:右图所示,为一轻质弹簧的弹力F和长度l大小的关系图象,试由图线确定: (1)弹簧的原长; (2)弹簧的劲度系数; (3)弹簧长为0.20m时弹力的大小.
知识点2:静摩擦力有无及方向大小的判断 1.静摩擦力产生的条件:接触面间有压力、接触面粗糙且有相对运动趋势. 2.平衡条件法 当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向.
3.假设法:利用假设法进行判断时,可按以下思路进行分析:
例5:指明物体A在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向。 (1)物体A静止于斜面上,如图甲所示。 (2)物体A受到水平拉力作用而仍静止在水平面上,如图乙所示。 (3)物体A放在车上,在刹车过程中A相对于车厢静止,如图丙所示。 (4)物体A在水平转台上,随转台一起匀速转动,如图丁所示。 解析:先假设接触面光滑,再分析在假设条件下物体是否发生相对滑动,若滑动,说明原来物体有相对运动趋势,且相对运动趋势与假设条件下的滑动方向相同;若不滑动,则说明原来物体就没有相对运动的趋势。
例6:如图所示,某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包,现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上,与传送带一起向上匀速运动,其间突遇故障,传送带减速直至停止。若上述匀速和减速过程中,麻袋包与传送带始终保持相对静止,下列说法正确的是 ( ) A.匀速运动时,麻袋包只受重力与支持力作用 B.匀速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上 C.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下 D.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上
4.摩擦力的计算 1.计算摩擦力时,应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力. 2.滑动摩擦力用F=μFN计算,其中FN为接触面受到的正压力(并不总是等于物体的重力).或用平衡条件计算,其大小只与垂直接触面方向的力有关,与物体的运动速度无关,与接触面积的大小无关。
3.静摩擦力的计算方法 (1)最大静摩擦力Ffmax的计算: 最大静摩擦力Ffmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来。比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即F
fmax=μFN。
(2)一般静摩擦力的计算: 一般静摩擦力F的大小和方向都与产生相对运动趋势的力密切相关,跟接触面间相互挤压的弹力FN无直接关系,因此F具有大小、方向的可变性。对具体问题要结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或加速运动),利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。
例7:如图所示,有三个相同的物体叠放在一起,置于粗糙的水平地面上,现用水平力F作用在B上,三个物体仍然静止,下列说法中正确的是( ) A. B对A有摩擦力作用 B. B受到A、C的摩擦力作用 C. B只受到C的摩擦力作用 D. 地面对C有摩擦力作用,大小等于F
例8:如图所示,质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1N的作用,g取10m/s2,向右为正方向,该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力) ( )
例9:如图所示,三个粗细均匀完全相同的圆木A、B、C堆放在水平地面上,处于静止状态,每个圆木的质量为m,截面的半径为R,三个截面圆心连线构成的等腰三角形的顶角∠O1=120°,若在地面上的两个圆木刚好要滑动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不考虑圆木之间的摩擦,重力加速度为g,则 ( )
A.圆木间的弹力为12mg B.每个圆木对地面的压力为32mg C.地面上的每个圆木受到地面的作用力为32mg D.地面与圆木间的动摩擦因数为32
知识点3:物体的受力分析 1.明确研究对象,可以是单个物体(质点、结点),也可以多个物体组成的整体. 2.隔离分析:将研究对象从周围物体中隔离出来,分析周围有哪些物体对它施加了力. 3.按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序,依据各力的方向,画出各力的示意图. 受力分析时应注意的问题 ①区分研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力。 ②对于分析出的物体受到的每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有。 ③合力和分力不能重复考虑。 “性质力”和“效果力”不能重复分析。 ④区分内力和外力。 ⑤画受力示意图时,物体所受的各个力应画成共点力,力的作用点可沿力的作用线移动。
例10:如图所示,水平地面上的L形木板M上放着 小木块m,M与m间有一处于压缩状态的弹簧,整 个装置处于静止状态.试在图中画出长木板的受力 示意图.
知识点4:处理平衡问题常用的三种方法 一、力的合成、分解法 三个力的平衡问题,一般将任意两个力合成,则该合力与第三个力等大反向,或将其中某个力沿另外两个力的反方向分解,从而得到两对平衡力。合力与它的分力是等效替代关系,在进行有关力的计算时,如果已计入了合力,就不能再计入分力;如果已计入了分力,就不能再计入合力。
力的分解方法 (1)按力产生的作用效果进行分解:
(2)正交分解:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。(高考热点) 力的合成与分解方法的选择 一般情况下,物体只受三个力,且三个力合力为零的情况下,合成分解法和正交分解法都能用,但力的效果分解法、合成法解题较为简单;在三角形中找几何关系,利用几何关系或三角形相似求解;而物体受三个以上力或三个力合力不为零的情况多用正交分解法,但也要视题目具体情况而变。
例11:如图所示,光滑斜面的倾角是30°,轻绳的一端通过两个滑轮与A相连,另一端固定于天花板上,不计轻绳与滑轮的摩擦.物块A的质量为m,不计滑轮的质量,挂上物块B后,当动滑轮两边轻绳的夹角为90°时,A、B恰能保持静止,则物块B的质量为 ( )
A. 22m B.2m C.m D.2m
二、正交分解法 将各力分解到x轴上和y轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件Fx=0,Fy=0进行分析,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,(1)一般让某一个轴沿运动方向,(2)尽可能使较多的力落在x、y轴上,(3)被分解的力尽可能是已知力,不宜分解待求力。
例12:(多选)质量为m的木块在推力F作用下,在水平地面上做匀速直线运动,如图甲所示。已知木块
与地面间的动摩擦因数为μ,那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个( )
A. μmg B. μ(mg+Fsinθ) C. μ(mg+Fcosθ) D. Fcosθ
例13:某压榨机的结构示意图如图所示,其中B为固定铰 链,若在A铰链处作用一垂直于壁的力F,则由于力F的作用, 使滑块C压紧物体D,设C与D光滑接触,杆的重力及滑块C 的重力不计,图中a=0.5 m,b=0.05 m,则物体D所受压力的大小与力F的比值为 ( )
A.4 B.5 C.10 D.1 三、整体法与隔离法 整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体,并对此整体进行分析的方法,整体法的优点在于只需要分析整个系统与外界的关系,避开了系统内部繁杂的相互作用。 隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来,单独分析该物体的方法,隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物体状态变化的原因以及物体间的相互作用关系表达清楚。 在物理问题中,当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时,宜用整体法;而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用隔离法。对一些较复杂问题,通常需要多次选取研究对象,交替使用整体法和隔离法。 (1)若系统内各物体具有相同的加速度,且要求物体间的相互作用力时,一般先用整体法由牛顿第二定律求出系统的加速度(注意F=ma中质量m与研究对象对应),再根据题目要求,将其中的某个物体(受力数少的物体)进行隔离分析并求解它们之间的相互作用力,即“先整体求加速度,后隔离求内力”。 (2)若系统内各个物体加速度不相同,又不需要求系统内物体间的相互作用力时,可利用牛顿第二定律对系统整体列式(F合=m1a1+m2a2+…),减少未知的内力,简化数学运算。 (3)若系统内各个物体的加速度不相同,又需要知道物体间的相互作用力时,往往把物体从系统中隔离出来,分析物体的受力情况和运动情况,并分别应用牛顿第二定律列出方程。
例14:(多选)如图所示,用一水平力F把A、B两个物体挤压在竖直的墙上,A、B两物体均处于静止状态,下列判断正确的是 ( ) A.B物体对A物体的静摩擦力方向向下 B.F增大时,A和墙之间的摩擦力也增大 C.若B的重力大于A的重力,则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力 D.不论A、B的重力哪个大,B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力
例15:如图所示,若有4个完全相同的篮球,并排放在倾角为30°的固定斜面上,各篮球依次标为“2、0、1、4”,其中4号篮球被竖直板挡住,不计所有接触处的摩擦,则1号篮球跟4号篮球间与4号篮球跟挡板间的弹力之比为( )