高中物理 物体的平衡学案+课件全国通用E004.物体的平衡PPT.ppt

物体的平衡 复习精要1 2009年广东中山市模考12 2009年理综浙江卷143 2009年深圳市第二次调研考试114 2009届江苏省苏中四市二区联考15 南通市2009届第二次调研测试56 苏北四市2009届第三次调研考试37 2009年福建省泉州市第二次质量检查138 2009年扬州市第三次调研测试39 2009年徐州市三模910 2009年佛山市质量检测 二 1211 2009年江苏卷212 2009年理综山东卷1613 2009年理综北京卷1814 2009年景德镇市第三次模拟23 物体的平衡 一 平衡状态 平衡力 复习精要 物体在几个力作用下处于静止或匀速直线运动状态 叫做平衡状态 这几个力互相叫做平衡力 或其中一个力叫其余几个力的平衡力 说明 平衡力和作用力与反作用力的区别 1 平衡力可以是不同性质的力 而作用力与反作用力一定是同一性质的力 2 平衡力中的某个力发生变化或消失时 其他的力不一定变化或消失 而作用力与反作用力一定是同时变化或消失 3 平衡力作用在同一物体上 作用力与反作用力分别作用在两个相互作用的物体上 4 平衡力的效果使物体平衡 而作用力与反作用力则分别产生各自效果 二 哪些情况可作平衡来处理 1 静止 v 0 a 0 2 匀速直线运动 v 恒量 a 0 3 匀速转动 恒量 三 共点力作用下物体的平衡条件 1 合外力为零 即 f 0或 fx 0 fy 0 2 共点力平衡的几何条件 根据共点力作用下物体的平衡条件和力的合成的多边形定则可知 共点力平衡的几何条件是 各力首尾相接自行构成封闭的力多边形 3 共点力作用下物体的平衡条件的推论 物体受两个共点力作用平衡 这两个力必大小相等 方向相反 作用在一条直线上 物体受三个共点力作用平衡 则三个力的作用线必相交于同一点 其中任意两个力的合力 一定与第三个力等值反向 画出力的平行四边形后 应用直角三角形的边角关系 正弦定理或余弦定理或者相似三角形对应边成比例等方法求解之 三个以上力依次类推 而且三个以上的力最终都可归结为三个力的平衡 所以三个力平衡在共点力作用下物体的平衡问题中具有典型性 一个物体受三个共点力而平衡 若其中第一个力为恒力 第二个力方向不变 第三个力大小 方向都改变 则当第三个力与第二个力垂直时最小 1 2009年广东中山市模考1 如图1所示 用轻绳ao和ob将重为g的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间处于静止状态 ao绳水平 ob绳与竖直方向的夹角为 则ao绳的拉力t1 ob绳的拉力t2的大小与g之间的关系为 a t1 gtan c d t2 gcos b ac 2 2009年理综浙江卷14 14 如图所示 质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上 已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为 斜面的倾角为300 则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为 c d a b 受力如图所示 由平衡条件得 a 解 3 2009年深圳市第二次调研考试11 如图是某同学对颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图 一根绳绕过两个定滑轮和动滑轮后各挂着一个相同的重物 与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎 图中是用手指代替颈椎做实验 整个装置在同一竖直平面内 如果要增大手指所受的拉力 可采取的办法是 a 只增加绳的长度b 只增加重物的重量c 只将手指向下移动d 只将手指向上移动 解 由平衡条件得手指所受的拉力t 2mgcos 要增大手指所受的拉力 应增大重物的重量mg 或将手指向下移动以减小夹角 bc 4 2009届江苏省苏中四市二区联考1 如图所示 用一根长为l的细绳一端固定在o点 另一端悬挂质量为m的小球a 为使细绳与竖直方向夹300角且绷紧 小球a处于静止 则需对小球施加的最小力等于 c 5 南通市2009届第二次调研测试5 如图所示 上表面光滑的半圆柱体放在水平面上 小物块从靠近半圆柱体顶点o的a点 在外力f作用下沿圆弧缓慢下滑到b点 此过程中f始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静止状态 下列说法中正确的是 a 半圆柱体对小物块的支持力变大b 外力f先变小后变大c 地面对半圆柱体的摩擦力先变大后变小d 地面对半圆柱体的支持力变大 c 解见下页 f fx fcos 1 2mgsin2 解 小物块的受力如图示 缓慢下滑的过程可以看作平衡状态 由平衡条件得 f mgsin n mgcos 小物块从a点缓慢下滑到b点 增大 外力f增大 半圆柱体对小物块的支持力n减小 选项ab错 对整体 地面对半圆柱体的支持力不变 等于 m m g 选项d错 地面对半圆柱体的摩擦力 选项c正确 6 苏北四市2009届第三次调研考试3 如图所示 acb是一光滑的 足够长的 固定在竖直平面内的 形框架 其中ca cb边与竖直方向的夹角均为 p q两个轻质小环分别套在ca cb上 两根细绳的一端分别系在p q环上 另一端和一绳套系在一起 结点为o 将质量为m的钩码挂在绳套上 op oq两根细绳拉直后的长度分别用l1 l2表示 若l1 l2 2 3 则两绳受到的拉力之比f1 f2等于 a 1 1b 2 3c 3 2d 4 9 解见下页 a 由于框架光滑 op oq两根细绳拉直后必与ac cb垂直 两绳与竖直方向的夹角都是900 解 由平衡条件得f1 f2 选项a正确 7 2009年福建省泉州市第二次质量检查13 如图所示 将细线的一端系在右手中指上 另一端系上一个重为g的钩码 用一支很轻的铅笔的尾部顶在细线上的某一点 使细线的上段保持水平 笔的尖端置于右手掌心 铅笔与水平细线的夹角为 则 a 中指受到的拉力为gsin b 中指受到的拉力为gcos c 手心受到的压力为 d 手心受到的压力为 c 8 2009年扬州市第三次调研测试3 3 如图所示 将两个质量均为m的小球a b用细线相连悬挂于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 300 则f的大小 a 可能为 b 可能为 c 可能为mg d 不可能为 c 9 2009年徐州市三模9 如图所示 斜劈a置于水平地面上 滑块b恰好沿其斜面匀速下滑 在对b施加一个竖直平面内的外力f后 a仍处于静止状态 b继续沿斜面下滑 则以下说法中正确的是 a 若外力f竖直向下 则b仍匀速下滑 地面对a无静摩擦力作用b 若外力f斜向左下方 则b加速下滑 地面对a有向右的静摩擦力作用c 若外力f斜向右下方 则b减速下滑 地面对a有向左的静摩擦力作用d 无论f沿竖直平面内的任何方向 地面对a均无静摩擦力作用 解见下页 ad 可见选项bc错 d正确 解 不加外力时滑块b恰好沿斜面匀速下滑 如图甲 有 f n tan 若外力f竖直向下 相当于增大b的重力 b仍匀速下滑 选项b正确 加上沿竖直平面内的外力f f与斜面夹角为 受力如图乙示 有 n1 mgcos fsin f1 n1 fcos mgsin ma 对斜面体a分析受力如图丙示 地面对a的静摩擦力为f2 f2 n1cos n1sin 0 10 2009年佛山市质量检测 二 12 如图所示 a b为竖直墙面上等高的两点 ao bo为长度相等的两根轻绳 co为一根轻杆 即 杆在o端所受的力沿杆oc方向 转轴c在ab中点d的正下方 aob在同一水平面内 aob 90 cod 60 若在o点处悬挂一个质量为m的物体 则平衡后绳ao所受的拉力为 解见下页 d 绳ao和bo所受的拉力的合力fod沿od方向 如图示 由平衡条件得 在直角 aob中 2faocos45 fod 解 11 2009年江苏卷2 2 用一根长1m的轻质细绳将一副质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上 已知绳能承受的最大张力为10n 为使绳不断裂 画框上两个挂钉的间距最大为 g取10m s2 a 解见下页 熟练应用力的合成和分解以及合成与分解中的一些规律 是解决本题的根本 一个大小方向确定的力分解为两个等大的力时 合力在分力的角平分线上 且两分力的夹角越大 分力越大 题中当绳子拉力达到f 10n的时候 绳子间的张角最大 即两个挂钉间的距离最大 画框受到重力和绳子的拉力 三个力为共点力 受力如图 绳子与竖直方向的夹角为 绳子长为l0 1m 则有 两个挂钉的间距离 解得 解 12 2009年理综山东卷16 16 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fn op与水平方向的夹角为 下列关系正确的是 a a b f mgtan c d fn mgtan 解见下页 对小滑块受力分析如图所示 根据三角形定则可得 提示 支持力的方向垂直于接触面 即指向圆心 所以a正确 解 13 2009年理综北京卷18 18 如图所示 将质量为m的滑块放在倾角为 的固定斜面上 滑块与斜面之间的动摩擦因数为 若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等 重力加速度为g 则 a 将滑块由静止释放 如果 tan 滑块将下滑b 给滑块沿斜面向下的初速度 如果 tan 滑块将减速下滑c 用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动 如果 tan 拉力大小应是2mgsin d 用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动 如果 tan 拉力大小应是mgsin c 解见下页 若 tan 则mgsin mgcos 即f 0 故d项错误 解 对处于斜面上的物块受力分析 要使静止的物块沿斜面下滑则mgsin mgcos 故 tan 故a错误 给滑块沿斜面向下的初速度 如果 tan 则mgsin mgcos 物块沿斜面加速下滑 b错误 则若要使物块在平行于斜面向上的拉力f的作用下沿斜面匀速上滑 由平衡条件有 f mgsin mgcos 0故f mgsin mgcos 若 tan 则mgsin mgcos 即f 2mgsin 故c项正确 若要使物块在平行于斜面向下的拉力f作用下沿斜面向下匀速滑动 由平衡条件有 f mgsin mgcos 0则f mgcos mgsin 当若干相同铁塔等高 等距时 可将之视为如图所示的结构模型 已知铁塔 左右对称 质量为m 塔基宽度为d 相邻铁塔间输电线的长度为l 其单位长度的质量为m0 输电线顶端的切线与竖直方向成 角 已知冰的密度为 设冰层均匀包裹输电线上 且冰层的横截面为圆形 其半径为r 输电线的半径可忽略 1 每个铁塔塔尖所受的压力将比原来增大多少 2 被冰层包裹后 输电线在最高