力与物体的平衡》(知识点详解整合训练实验精华版经典版41).ppt

第1讲力与物体的平衡 1 平衡状态 物体处于静止或匀速直线运动的状态 2 平衡条件 F合 0或3 共点力平衡条件的推论 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 若三个共点力的合力为零 则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形 4 求解共点力平衡问题的一般思路 2012 广东高考 如图1 1 1所示 两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上 两绳与竖直方向的夹角都为45 日光灯保持水平 所受重力为G 左右两绳的拉力大小分别为 答案 B 答案 A 答案 C 答案 A 1 整体法 选取几个物体组成的整体为研究对象 进行受力分析的方法 用整体法解题一般较简单 但整体法不能求内力 2 整体法的条件 运用整体法分析问题时 系统内各物体的加速度的大小和方向均应相同 3 隔离法 把研究对象从周围物体中隔离出来 进行受力分析的方法 隔离法不仅能求出其他物体对整体的作用力 而且还能求出整体内部物体之间的作用力 4 注意问题 1 实际问题通常需要交叉应用隔离法与整体法才能求解 2 对两个以上的物体叠加组成的整体进行受力分析时 一般先从受力最简单的物体入手 采用隔离法进行分析 如图1 1 5所示 A B两木块放在水平面上 它们之间用细线相连 两次连接情况中细线倾斜方向不同但倾角一样 两木块与水平面间的动摩擦因数相同 先后用水平力F1和F2拉着A B一起匀速运动 线上的张力分别为FT1和FT2 则 A F1 F2B F1 F2C FT1 FT2D FT1 FT2 解析 取A B为整体分析可知 F1 F2 mA mB g 隔离A物体 应用平衡条件可得FT1sin mAg FT1cos FT2sin mAg FT2cos 比较可得FT2 FT1 答案 B 1 2011 海南高考 如图1 1 6所示 粗糙的水平地面上有一斜劈 斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑 斜劈保持静止 则地面对斜劈的摩擦力 A 等于零B 不为零 方向向右C 不为零 方向向左D 不为零 v0较大时方向向左 v0较小时方向向右 解析 以斜劈和物块整体为研究对象 整个系统处于平衡状态 合外力为零 所以地面对斜劈没有水平方向的摩擦力的作用 故A正确 答案 A 2 2012 温州模拟 如图1 1 7所示 质量分别为mA mB的A B两个楔形物体叠放在一起 B靠在竖直墙壁上 在力F的作用下 A B都始终静止不动 则 A 墙壁对B的摩擦力大小为mBgB A B之间一定有摩擦力作用C 力F增大 墙壁对B的摩擦力也增大D 力F增大 B所受的合外力一定不变 解析 由整体法可知 墙壁对B的摩擦力大小为fB mA mB g与力F无关 则选项A C错误 对A物体进行受力分析 可知A B之间不一定有摩擦力作用 则选项B错误 因A B始终静止 则B所受到的合外力为0 故选项D正确 答案 D 解析 m1 m2静止 由平衡条件 m1gsin60 FT1 m2g 2FT2cos30 又FT1 FT2 则m1 m2 2 3 B对 答案 B 动态平衡 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 2012 东北师大附中模拟 如图1 1 9所示 m在三根细绳悬吊下处于平衡状态 现用手持绳OB的B端 使OB缓慢向上转动 且始终保持结点O的位置不动 则OA OB两绳中的拉力F1 F2的大小变化情况是 A F1逐渐变小B F2逐渐变大C F1先变小后变大D F2先变小后变大 解析 对结点O受力分析如图 由于O点始终不动 故物体始终处于平衡状态 OC对O点的拉力不变 大小为mg OA中拉力的方向不变 由平衡条件可知绳OA的拉力F1与绳OB的拉力F2的合力F 的大小和方向不变 现假设OB转至如图中F 2位置 用平行四边形定则可以画出这种情况下的平行四边形 可以看到F 2 F2末端的边线恰好为F1的方向 即F 2矢量的末端一定在BD这条线上 依此即可看出 在OB向上转的过程中 OA中的拉力F1变小 而OB中的拉力F2是先变小后变大 选项A D正确 答案 AD 1 2012 新课标全国高考 如图1 1 10 一小球放置在木板与竖直墙面之间 设墙面对球的压力大小为N1 球对木板的压力大小为N2 以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴 将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置 不计摩擦 在此过程中 A N1始终减小 N2始终增大B N1始终减小 N2始终减小C N1先增大后减小 N2始终减小D N1先增大后减小 N2先减小后增大 答案 B 2 如图1 1 11所示 A B两物体的质量分别为mA mB 且mA mB 整个系统处于静止状态 小滑轮的质量和一切摩擦均不计 如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点 整个系统重新平衡后 物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角 如何变化 A 物体A的高度升高 角变大B 物体A的高度降低 角变小C 物体A的高度升高 角不变D 物体A的高度不变 角变小 解析 系统静止时 与动滑轮接触的那一小段绳子受力情况如图所示 同一根绳上的拉力F1 F2总是相等的 它们的合力F与F3是一对平衡力 以F1 F2为邻边所作的平行四边形是菱形 故mBg 2mAgsin 绳的端点由Q点移向P点时 由于mA mB的大小不变 故 不变 因此B下降 A上升 答案 C 解析 将甲 乙两物体看做一个整体 受力分析如图 1 所示 由平衡条件易得 F2 m甲 m乙 gcos 与F的大小无关 所以F2不发生变化 再隔离乙物体 受力分析如图 2 所示 随着物体甲逐渐靠近挡板 F甲对乙与竖直方向的夹角变小 F1逐渐减小 故D正确 答案 D 区分三种物理模型 轻质绳 轻质杆 轻弹簧绳对物体的弹力一定沿绳 而杆对物体的弹力不一定沿杆 且两者的弹力均可以突变 而弹簧的弹力与形变量有关 不能突变 两种摩擦力的计算方法不同F FN是滑动摩擦力的专用公式 静摩擦力只能依据物体的运动状态运用平衡条件和牛顿定律进行计算 所以在实际问题中 要区分这两种摩擦力 摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反摩擦力总是阻碍物体间的相对运动 即摩擦力的方向一定与 相对运动 或 相对运动趋势 的方向相反 但不一定与运动方向相反 摩擦力可以是阻力 也可以是动力 区分 速度为零 和 静止 这两种状态 速度为零 时 加速度不一定为零 物体不一定处于平衡状态 物体 静止 时 速度为零 其加速度也为零 物体一定处于平衡状态 区分内力和外力分析系统的受力时 一定要区分内力和外力 内力不改变系统的运动状态 对整体进行受力分析时 只需分析系统的外力 区分 活节 和 死节 图1 1 13甲中 因为绳上挂的是一个轻质光滑挂钩 它可以无摩擦地滑动 即是 活节 所以挂钩两侧的绳 其实是同一根绳 的拉力相等 图1 1 13乙中 用三根轻绳连接于一点 即 死节 三根轻绳中的拉力不相等 把一个重为G的物体 用一水平推力F kt k为常量 t为时间 压在竖直的足够高的平整墙面上 如图1 1 14所示 从t 0时刻开始物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化关系是下图中的哪一个 解析 在Ff kt G时 物体沿墙壁向下加速 当Ff kt G时 物体开始减速 在物体停止运动前 所受摩擦力为滑动摩擦力 大小为Ff kt 当物体停止运动时 摩擦力立即变为静摩擦力 大小为G 故本题正确选项为B 答案 B 如图1 1 15甲所示 轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10kg的物体 ACB 30 图1 1 15乙中轻杆HP一端用铰链固定在竖直墙上 另一端P通过细绳EP拉住 EP与水平方向也成30 角 轻杆的P点用细绳PQ拉住一个质量也为10kg的物体 g取10m s2 求 1 轻绳AC段的张力FAC与细绳EP的张力FEP之比 2 横梁BC对C端的支持力 3 轻杆HP对P端的支持力 解析 题图甲和题图乙中的两个物体M1 M2都处于平衡状态 根据平衡条件可判断 与物体相连的竖直细绳拉力大小等于物体的重力 分别以C点和P点为研究对象 进行受力分析如图 a 和 b 所示 答案 1 1 2 2 100N 方向与水平方向成30 角斜向右上方 3 173N 方向水平向右 如图1 1 16所示 质量为m的质点 与三根相同的螺旋形轻弹簧相连 静止时 弹簧c沿竖直方向 相邻两弹簧间的夹角均为120 已知弹簧a b对质点的作用力大小均为F 则弹簧c对质点的作用力大小可能为 A FB F mgC F mgD mg F 解析 质点受四个力作用 重力mg a b c的弹力Fa Fb Fc 四力合力为零 由于弹簧a b对质点的作用力方向未知 故本题有多解 1 当弹簧a b的弹力方向均斜向上时 因为夹角等于120 故a b的弹力的合力也为F 方向竖直向上 又Fc方向也向上时 有Fc F mg 所以Fc mg F 故选项D正确 2 如果mg 2F 则Fc F 选项A正确 3 当a b弹力的合力方向向上 Fc方向向下时 F Fc mg 所以Fc F mg 选项C正确 4 当a b弹力的合力方向向下 Fc方向向上时 Fc F mg 故选项B正确 答案 ABCD