福建省漳浦县道周中学高考物理总复习 专题一 力与物体平衡 受力分析(1).doc

专题一 力与物体平衡 受力分析一、静摩擦力1静摩擦力的有无及其方向的判断静摩擦力是否存在及其方向的确定，通常采用的方法有“假设法”和“反推法”(1)假设法：假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动若发生相对运动，则说明物体间有相对运动趋势，且假设接触面光滑后物体发生相对运动的方向即为相对运动趋势的方向，从而确定静摩擦力的方向也可以先假设静摩擦力沿某方向，再分析物体运动状态是否出现跟已知条件相矛盾的结果，从而对假设方向做出取舍(2)反推法：从研究物体表现出的运动状态这个结果反推它必须具有的条件，分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用，就很容易判断出摩擦力的方向了【例1】 指明物体a在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向物体a静止于斜面上，如图5甲所示；物体a受到水平拉力f作用仍静止在水平面上，如图乙所示；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；物体a在水平转台上，随转台一起匀速转动，如图丁所示图5 针对训练1如图6所示，物体a置于倾斜的传送带上，它能随传送带一起向上或向下做匀速运动，下列关于物体a在上述两种情况下的受力描述，正确的是()图6a物体a随传送带一起向上运动时，a所受的摩擦力沿斜面向下b物体a随传送带一起向下运动时，a所受的摩擦力沿斜面向下c物体a随传送带一起向下运动时，a不受摩擦力作用d无论物体a随传送带一起向上还是向下运动，传送带对物体a的作用力均相同2静摩擦力大小的计算(1)静摩擦力与使物体产生相对运动趋势的外力密切相关，但与两接触面间的相互间的压力fn无直接关系，依据物体的运动状态进行计算(2)物体处于平衡状态时(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件求解(3)若有加速度时，可由动力学规律建立方程求解【例2】 (2009天津1)物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力f，a中f垂直于斜面向上，b中f垂直于斜面向下，c中f竖直向上，d中f竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是()二、滑动摩擦力的大小与方向1滑动摩擦力一定与物体间相对运动的方向相反2计算公式：ffn，其中为动摩擦因数，它与材料，接触面粗糙程度有关，与运动的速度、接触面积无关图7【例3】 如图7所示，一质量不计的弹簧原长为10 cm，一端固定于质量m2 kg的物体上，另一端施一水平拉力f.(g10 m/s2)(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长至12 cm时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？(2)若将弹簧拉长至11 cm，物体所受到的摩擦力大小为多少？(3)若将弹簧拉长至13 cm，物体所受的摩擦力大小为多少？(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)【例4】 (2010湖南18)如图8所示，一物块置于水平地面上当用与水平方向成60角的力f1拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成30角的力f2推物块时，物块仍做匀速直线运动若f1和f2的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为()图8a.1 b2c. d1针对训练2如图9所示，图9质量分别为m和m的两物体p和q叠放在倾角为的斜面上，p、q之间的动摩擦因数为1，q与斜面间的动摩擦因数为2，当它们从静止开始沿斜面加速下滑时，两物体始终保持相对静止，则p受到的摩擦力大小为()a0 b1mgcos c2mgcos d(12)mgcos 考点一 受力分析1受力分析在中学物理中具有相当重要的地位，无论是牛顿运动定律，还是机械能守恒、电场、磁场问题都离不开受力分析，解决上述问题的基础是对物体进行正确的受力分析2正确选取研究对象是受力分析的关键受力分析的对象可以是一个物体或物体的一部分，也可以是几个物体组成的系统，还可以是某一个结点或交点受力分析的基本思路跟踪训练如图9所示，物体a靠在倾斜的墙面上，在与墙面和b垂直的力f作用下，a、b保持静止，试分析a、b两物体受力的个数 图9例一倾角为30的斜劈放在水平地面上，一物体沿斜劈匀速下滑现给物体施加如图8所示的力f，f与竖直方向夹角为30，斜劈仍静止，则此时地面对斜劈的摩擦力 () 图8a大小为零 b方向水平向右c方向水平向左 d无法判断大小和方向考点二处理平衡问题常用的几种方法1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；“力的合成法”是解决三力平衡问题的基本方法2正交分解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：fx合0，fy合0.为方便计算，建立直角坐标系时以尽可能多的力落在坐标轴上为原则3三角形法对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量平移使三力组成一个首尾依次相接的封闭三角形，进而处理物体平衡问题的方法叫三角形法；三角形法在处理动态平衡问题时方便、直观，容易判断4对称法研究对象所受力若具有对称性，则求解时可把较复杂的运算转化为较简单的运算，或者将复杂的图形转化为直观而简单的图形所以在分析问题时，首先应明确物体受力是否具有对称性共点力作用下物体平衡的一般解题思路： 例1如图4所示，不计滑轮摩擦，a、b两物体均处于静止状态现加一水平力f作用在b上使b缓慢右移，试分析b所受力f的变化情况 图4例2如图5所示，重为g的均匀链条挂在等高的两钩上，链条悬挂处与水平方向成角，试求：(1)链条两端的张力大小； 图5(2)链条最低处的张力大小例3如图6所示，在倾角为的斜面上，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()amgcos bmgtan c. dmg 图6思维突破共点力作用下物体平衡的一般解题思路： 考点二动态平衡问题考点解读“动态平衡”是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题解决这类问题的一般思路是：把“动”化为“静”，“静”中求“动”典例剖析例4如图7所示，两根等长的绳子ab和bc吊一重物静止，两根绳子与水平方向夹角均为60.现保持绳子ab与水平方向的夹角不变，将绳子bc逐渐缓慢地变化到沿水平方向，在这一过程中，绳子bc的拉力变化情况是()a增大b先减小，后增大图7c减小d先增大，后减小思维突破动态平衡问题思维导图： 跟踪训练1如图8所示，质量分别为ma和mb的物体a、b用细绳连接后跨过滑轮，a静止在倾角为45的斜面上，b悬挂着已知ma2mb，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45增大到50，系统仍保持静止下列说法正确的是（ ）a绳子对a的拉力将增大 图8b物体a对斜面的压力将增大c物体a受到的静摩擦力增大d物体a受到的静摩擦力减小考点三平衡中的临界与极值问题考点解读1临界问题当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述2极值问题平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题典例剖析例5物体a的质量为2 kg，两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体a上，在物体a上另施加一个方向与水平线成角的拉力f，相关几何关系如图9所示，60.若要使两绳都能伸直，求拉力f的取值范围(g取10 m/s2) 图9思维突破解决极值问题和临界问题的方法(1)物理分析方法：根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值(2)数学方法：通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(或画出函数图象)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)但利用数学方法求出极值后，一定要依据物理原理对该值的合理性及物理意义进行讨论或说明跟踪训练2如图10所示，将两个质量均为m的小球a、b用细线相连并悬挂于o点，用力f拉小球a使整个装置处于平衡状态，且悬线oa与竖直方向的夹角为60，则力f的大小可能为()a.mg bmg c.mg d.mg 图104.整体法与隔离法例6如图11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.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图11擦力各为多少？方法提炼1对整体法和隔离法的理解整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法，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2整体法和隔离法的使用技巧当分析相互作用的两个或两个以上物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整体法和隔离法不是独立的，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跟踪训练3如图