受力分析学案(1)带答案.doc

力的运算、物体的平衡1力的合成与分解遵循力的平行四边形定则(或力的三角形定则)2平衡状态是指物体处于匀速直线运动或静止状态，物体处于平衡状态的动力学条件是：F合0或Fx0、Fy0、Fz0注意：静止状态是指速度和加速度都为零的状态，如做竖直上抛运动的物体到达最高点时速度为零，但加速度等于重力加速度，不为零，因此不是平衡状态3平衡条件的推论(1)物体处于平衡状态时，它所受的任何一个力与它所受的其余力的合力等大、反向(2)物体在同一平面上的三个不平行的力的作用下处于平衡状态时，这三个力必为共点力物体在三个共点力的作用下而处于平衡状态时，表示这三个力的有向线段组成一封闭的矢量三角形，如图18所示正交分解法、平行四边形法则的应用1正交分解法是分析平衡状态物体受力时最常用、最主要的方法即当F合0时有：Fx合0，Fy合0，Fz合02平行四边形法有时可巧妙用于定性分析物体受力的变化或确定相关几个力之比在本专题中，正交分解、整体与隔离相结合是最重要也是最常用的思想方法，是高考中考查的重点力的独立性原理、运动图象的应用次之，在高考中出现的概率也较大例1. 质量为2 kg的物体放在水平地板上，用一轻弹簧水平拉该物体，当物体刚开始运动时，弹簧伸长了3 cm，当拉着物体前进时，弹簧伸长2 cm，已知弹簧的劲度系数为k= 200 N/m(g=10 N/kg)，求：(1)物体所受的最大静摩擦力为多少?(2)物体和地板间的动摩擦因数.例2有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡(如图120 甲所示)现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是1998年高考上海物理卷()图120甲AN不变，T变大BN不变，T变小CN变大，T变大 DN变大，T变小【解析】Q环的受力情况如图120乙所示，由平衡条件得：Tcos mgP环向左移动后变小，T变小 图120乙 图120丙P环的受力情况如图120丙所示，由平衡条件得：NPmgTcos 2mg，NP与角无关故选项B正确答案B【点评】本例是正交分解法、隔离法的典型应用，以后的许多考题都由此改编而来求解支持力N时，还可取P、Q组成的整体为研究对象，将整体受到的外力正交分解知竖直方向有：NQ2mg例3如图所示，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，A和B以相同的速度在水平地面C上做匀速直线运动(空气阻力不计)由此可知，A、B间的动摩擦因数1和B、C间的动摩擦因数2有可能是()A10，20B10，20C10，20 D10，20【解析】本题中选A、B整体为研究对象，由于A、B在推力F的作用下做匀速直线运动，可知地面对B的摩擦力一定水平向左，故20；对A进行受力分析可知，水平方向不受力，1可能为零，故正确答案为BD答案BD例4、举重运动员在抓举比赛中为了减小杠铃上升的高度和发力，抓杠铃的两手间要有较大的距离某运动员成功抓举杠铃时，测得两手臂间的夹角为120，运动员的质量为75 kg，举起的杠铃的质量为125 kg，如图19甲所示求该运动员每只手臂对杠铃的作用力的大小(取g10 m/s2)图19甲【分析】由手臂的肌肉、骨骼构造以及平时的用力习惯可知，伸直的手臂主要沿手臂方向发力取手腕、手掌为研究对象，握杠的手掌对杠有竖直向上的弹力和沿杠向外的静摩擦力，其合力沿手臂方向，如图19乙所示图19乙【解析】手臂对杠铃的作用力的方向沿手臂的方向，设该作用力的大小为F，则杠铃的受力情况如图19丙所示图19丙由平衡条件得：2Fcos 60mg解得：F1250 N答案1250 N训练指要本套试题训练和考查的重点是：理解力的合成与分解，掌握平行四边形定则；会用作图法和公式解决共点力的合成和力的分解问题.第15题为创新题.此类题的特点是解答时必须先画图后分析.其命题目的是训练学生画图分析的习惯.一、选择题（每小题5分，共40分）1.关于合力和分力的关系，下列说法正确的是A.合力的作用效果与其分力作用效果相同B.合力大小一定等于其分力的代数和C.合力可能小于它的任一分力D.合力可能等于某一分力大小2.关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是A.合力大小随两力夹角增大而增大B.合力的大小一定大于分力中最大者C.两个分力夹角小于180时，合力大小随夹角减小而增大D.合力的大小不能小于分力中最小者3.有两个大小恒定的力，作用在一点上，当两力同向时，合力为A，反向时合力为B，当两力相互垂直时，其合力大小为A. B. C.D. 4.如图161所示装置，两物体质量分别为m1、m2，悬点ab间的距离大于滑轮的直径，不计一切摩擦，若装置处于静止状态，则 图161A.m2可以大于m1B.m2一定大于C.m2可能等于D.1一定等于25.有两个大小相等的共点力F1和F2，当它们夹角为90时的合力为F，它们的夹角变为120时，合力的大小为A.2FB.(/2)FC. FD. /2F6.将一个力F=10 N分解为两个分力，已知一个分力的方向与F成30角，另一个分力的大小为6 N，则在分解中A.有无数组解B.有两解C.有惟一解D.无解7.下列几组共点力分别作用在一个物体上，有可能使物体达到平衡状态的是A.7 N，5 N，3 NB.3 N，4 N，8 NC.4 N，10 N，5 ND.4 N，12 N，8 N8.如图162所示，原长为l，劲度系数为k的轻弹簧，固定于同一高度的M、N两点，在中点P处悬挂一重为G的物体而处于平衡，此时MP与PN之间的夹角为120，如图所示，此时弹簧的总长度为图162A.l+G/kB.l+2G/kC.l+G/2kD.l+2G/ksin60 二、填空题（每小题6分，共24分）9.如图163所示装置，两根细绳拉住一球，保持两细绳间的夹角不变，若把整个装置顺时针缓慢转过90，则在转动过程中，CA绳的拉力T1大小的变化情况是_，CB绳的拉力T2的大小变化情况是_.图163 图16410.如图164所示，在墙角处的水平地面上，静止放一质量为4m、倾角为37的三角形木块，在木块斜面与竖直墙壁间静止放有一质量为m的小球，则木块对地面压力的大小为_，地面对木块的静摩擦力大小为_.图16511.如图165所示，在“共点力合成”实验中，橡皮条一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，分别用F1与F2拉两个弹簧秤，将这端的结点拉至O点.现让F2大小不变，方向沿顺时针方向转动某一角度，要使这端的结点仍位于O点，则F1的大小及图中角相应作如下哪些变化才有可能?答：_.A.增大F1的同时增大角B.增大F1而保持角不变C.增大F1的同时减小角D.减小F1的同时增大角12.如图166所示，硬杆BC一端固定在墙上的B点，另一端装有滑轮C，重物D用绳拴住通过滑轮固定于墙上的A点.若杆、滑轮及绳的质量和摩擦均不计，AC绳与竖直墙的夹角为60，重物D的质量为m，则杆BC对绳的作用力大小为_.图166三、计算题（共36分）13.(12分)如图167所示，物重30 N，用OC绳悬挂在O点，OC绳能承受最大拉力为20N，再用一绳系OC绳的A点，BA绳能承受的最大拉力为30 N，现用水平力拉BA，可以把OA绳拉到与竖直方向成多大角度?图16714.（12分）如图168所示，一轻质三角形框架的B处悬挂一个定滑轮(质量忽略不计).一体重为500 N的人通过跨定滑轮的轻绳匀速提起一重为300 N的物体.此时斜杆BC，横杆AB所受的力多大?图168 图16915.（12分）把一个力分解为两个力F1和F2，已知合力为F=40 N，F1与合力的夹角为30 ，如图169所示，若F2取某一数值，可使F1有两个大小不同的数值，则F2大小的取值范围是什么？参考答案一、1.ACD 2.C 3.B 4.ABD 5.B 6.B 7.AD 8.A二、9.先增大后减小；逐渐减小至零10. 5mg； mg11.ABC 12.mg三、13.当OA绳与竖直方向的夹角逐渐增大时，OA和BA绳中的拉力都逐渐增大.其中某一根的拉力达到它本身能承受的最大拉力时，就不能再增大角度了.显然，OA绳中的拉力先达到这一要求.所以有cos=所以=3014.TC=NTA=TCsin30=200N15.此类问题的解答，必须先画图后分析，由于已知合力F的大小和方向，以及一个分力F1的方向，因此可以试着把另一个分力F2的大小从小逐渐增大去画力的平行四边形.如上图所示，以合力的箭头为圆心，以F2的大小为半径去画圆弧与F1相交，分别可得到如下几种情况：（1）当F220 N时，圆弧与F1没有交点，即不能画出平行四边形.无解.(2)当F2=20 N时，圆弧与F1相切，有一个解，且此时F2具有最小值.F1=20N如图（a)所示.(3)当20 NF240 N时，圆弧与F1有两个交点，有两个解.即F2的某一数值对应着F1的两个不同的数值，如图（b）所示. (4)当40 NF2时，圆弧与F1只有一个交点，只有惟一解.所以，若F2取某一数值，可使F1有两个大小不同的数值，则F2的取值范围为20 NF240 N.基础训练7 共点力作用下物体的平衡（时间60分钟，赋分100分）训练指要本套试题训练和考查的重点是：理解共点力作用下物体的平衡状态，掌握共点力作用下物体的平衡条件.其中第12题、第15题为创新题，此类试题的特点是立意新颖，与现实生活结合紧密.解答时应正确进行受力分析和正交分解，灵活运用平衡条件求解.一、选择题（每小题5分，共40分）1.如图171所示，用大小相等、方向相反，并在同一水平面上的力N挤压相同的木板，木板中间夹着两块相同的砖，砖和木板均保持静止，则图171A.两砖间摩擦力为零B.N越大，板与砖之间的摩擦力就越大图172C.板、砖之间的摩擦力大于砖的重力D.两砖之间没有相互挤压的力2.如图172在水平力F的作用下，重为G的物体沿竖直墙壁匀速下滑，物体与墙之间的动摩擦因数为，物体所受摩擦力大小为A.fB.（F）C.（F）D.3.如图173所示，一个重为G的木箱放在水平地面上，木箱与水平面间的动摩擦因数为，用一个与水平方向成角的推力F推动木箱沿地面做匀速直线运动，则推力的水平分力等于图173A.FcosB./（cossin）C./（1tan）D.Fsin图1744.如图174在粗糙水平面上放一三角形木块a，物块b在a的斜面上匀速下滑，则A.a保持静止，而且没有相对于水平面运动的趋势B.a保持静止，但有相对于水平面向右运动的趋势C.a保持静止，但有相对于水平面向左运动的趋势D.因未给出所需数据，无法对a是否运动或有无运动趋势做出判断5.如图175所示，物块P与Q间的滑动摩擦力为5 N，Q与地面间的滑动摩擦力为10 N，R为定滑轮，其质量及摩擦均可忽略不计，现用一水平拉力F作用于P上并使P、Q发生运动，则F至少为图175A.5 NB.10 NC.15 ND.20 N6.如图176所示，甲、乙、丙、丁四种情况，光滑斜面的倾角都是，球的质量都是m，球都是用轻绳系住处于平衡状态，则图176A.球对斜面压力最大的是甲图所示情况B.球对斜面压力最大的是乙图所示情况C.球对斜面压力最小的是丙图所示情况D.球对斜面压力最大的是丁图所示情况7.如图177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，细绳一端拴一小球，小球置于半球面上的A点，另一端绕过定滑轮，如图所示.今缓慢拉绳使小球从A点滑向半球顶点（未到顶点），则此过程中，小球对半球的压力大小N及细绳的拉力T大小的变化情况是图177A.N变大，T变大B.N变小，T变大C.N不变，T变小D.N变大，T变小8.如图178所示，绳OA、OB悬挂重物于O点，开始时OA水平.现缓慢提起A端而O点的位置保持不变，则图178A.绳OA的张力逐渐减小B.绳OA的张力逐渐增大C.绳OA的张力先变大，后变小D.绳OA的张力先变小，后变大二、填空题（每小题6分，共24分）9.将力F分解为F1和F2两个分力，若已知F的大小及F和F2之间的夹角，且为锐角，则当F1和F2大小相等时，F1的大小为_；而当F1有最小值时，F2的大小为_.10.如图179所示表面光滑、质量不计的尖劈插在缝A、B之间，在尖劈背上加一压力P，如图所示，则尖劈对A侧的压力为_，对B侧的压力为_.图17911.质量为m的均匀绳两端悬于同一水平天花板上的A、B两点.静止时绳两端的切线方向与天花板成角.绳的A端所受拉力F1为_，绳中点C处的张力为F2为_.12.如图1710所示，长为5 m的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4 m的两杆的顶端A、B.绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12 N的物体.平衡时，绳的张力T=_.图1710三、计算题（共36分）13.(12分)如图1711所示，将一条轻而柔软的细绳一端固定在天花板上的A点，另一端固定在竖直墙上的B点，A和B到O点的距离相等，绳长为OA的两倍.滑轮的大小与质量均可忽略，滑轮下悬挂一质量为m的重物.设摩擦力可忽略，求平衡时绳所受的拉力为多大？图171114.（12分）如图1712所示，在倾角=30的粗糙斜面上放一物体，重力为G.现用与斜面底边平行的力F=推物体，物体恰能在斜面上做匀速直线运动，求物体与斜面间的动摩擦因数.图171215.（12分）测定患者的血沉，在医学上有助于医生对病情作出判断.设血液是由红血球和