高考物理 专题一 力与物体的平衡（教师版）课件新人教版

用心 爱心 专心 专题一专题一 力与物体的平衡力与物体的平衡 知识与方法整合知识与方法整合 一 知识网络一 知识网络 二 二 受力分受力分 析方法析方法 受力 受力 分析常分析常 用的方用的方 法法 整体法整体法 与隔离与隔离 法法 整体法整体法隔离法隔离法 概念概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体将加速度相同的几个物体作为一个整体 来分析的方法来分析的方法 将单个物体作为研究对象与周围物体分隔将单个物体作为研究对象与周围物体分隔 开的方法开的方法 选用原则选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力研究系统外的物体对系统整体的作用力 或系统的加速度或系统的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力研究系统内物体之间的相互作用力 注意问题注意问题 受力分析时不要再考虑系统内物体间的受力分析时不要再考虑系统内物体间的 相互作用力相互作用力 一般隔离受力较少的物体一般隔离受力较少的物体 假设法假设法 在受力是否存在 是存在但不明其方向时 我们可根据力的性质假设一个在受力是否存在 是存在但不明其方向时 我们可根据力的性质假设一个 方向给该力 然后通过分析运动状态利用定律判断是否存在或利用列式定律计算得出该力方向给该力 然后通过分析运动状态利用定律判断是否存在或利用列式定律计算得出该力 的大小和方向 的大小和方向 受力分析的步骤 受力分析的步骤 明确研究对象明确研究对象 即确定受力分析的物体 研究对象可以是单个物体 也可以是多即确定受力分析的物体 研究对象可以是单个物体 也可以是多 个物体的组合 个物体的组合 隔离物体分析隔离物体分析 将研究对象从周围物体中隔离出来 进而分析周围有哪些物体对将研究对象从周围物体中隔离出来 进而分析周围有哪些物体对 它施加了力的作用 它施加了力的作用 画出受力示意图画出受力示意图 边分析边将力画在示意图上 准确标出各力的方向 边分析边将力画在示意图上 准确标出各力的方向 检查检查 画出的每一个力能否找到它的施力物体 检查分析结果能否使研究对象处画出的每一个力能否找到它的施力物体 检查分析结果能否使研究对象处 于题目所给运动状态 否则 必然发生了漏力 多力等错误于题目所给运动状态 否则 必然发生了漏力 多力等错误 三 处理物体平衡问题的思路和方法三 处理物体平衡问题的思路和方法 1 1 处理平衡问题的基本思路 处理平衡问题的基本思路 确定平衡状态 加速度为零 确定平衡状态 加速度为零 巧选研究对象 整体法巧选研究对象 整体法 或隔离法 或隔离法 受力分析受力分析 建立平衡方程建立平衡方程 求解或作讨论 求解或作讨论 2 2 解答平衡问题的常用方法 解答平衡问题的常用方法 数学方法数学方法 正弦定理正弦定理 菱形转化为三角形菱形转化为三角形 相似三角形相似三角形 正交分解法正交分解法 物理方法物理方法 隔离法隔离法 整体法整体法 假设法假设法 图解法图解法 当物体在两个共点力作用下平衡时 这两个力一定等值反向 当物体在三个共点力作当物体在两个共点力作用下平衡时 这两个力一定等值反向 当物体在三个共点力作 用下平衡时 往往采用平行四边形定则或三角形定则 当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时 往往采用平行四边形定则或三角形定则 当物体在四个或四个以上共点力作 用下平衡时 往往采用正交分解法 用下平衡时 往往采用正交分解法 3 3 利用图解法解决动态平衡问题 利用图解法解决动态平衡问题 对研究对象在状态变化过程中若干状态 缓慢变化 视为平衡状态 进行受力分析 对研究对象在状态变化过程中若干状态 缓慢变化 视为平衡状态 进行受力分析 依据某一参量的变化 在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图 使动态问题静态化 依据某一参量的变化 在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图 使动态问题静态化 抽象问题形象化 再由动态的平行四边形或三角形各边长度确定力的大小及方向 抽象问题形象化 再由动态的平行四边形或三角形各边长度确定力的大小及方向 4 4 处理临界问题和极值问题的常用方法处理临界问题和极值问题的常用方法 涉及临界状态的问题叫临界问题 临界状态常指某种物理现象由量变到质变过渡到另涉及临界状态的问题叫临界问题 临界状态常指某种物理现象由量变到质变过渡到另 一种物理现象的连接状态 常伴有极值问题出现 如 相互挤压的物体脱离的临界条件是一种物理现象的连接状态 常伴有极值问题出现 如 相互挤压的物体脱离的临界条件是 用心 爱心 专心 压力减为零 存在摩擦的物体产生相对滑动的临界条件是静摩擦力取最大静摩擦力 弹簧压力减为零 存在摩擦的物体产生相对滑动的临界条件是静摩擦力取最大静摩擦力 弹簧 上的弹力由斥力变为拉力的临界条件为弹力为零等 上的弹力由斥力变为拉力的临界条件为弹力为零等 临界问题常伴有特征字眼出现 如临界问题常伴有特征字眼出现 如 恰好恰好 刚刚刚刚 等 找准临界条件与极值条件 等 找准临界条件与极值条件 是解决临界问题与极值问题的关键 是解决临界问题与极值问题的关键 重点热点透析重点热点透析 题型一题型一 对受力分析的掌握和应用对受力分析的掌握和应用 物体的受力分析要与其运动情况相符 因此 常常从物体的运动状态入手 去分析某物体的受力分析要与其运动情况相符 因此 常常从物体的运动状态入手 去分析某 个力是否存在 个力是否存在 例例 1 1 如图所示 小车 在恒力作用下 沿水平地面做直线如图所示 小车 在恒力作用下 沿水平地面做直线运动 运动 由此判断 由此判断 若地面光滑 则小车一定受三个力作用 若地面光滑 则小车一定受三个力作用 若地面粗糙 则小车一定受三个力作用 若地面粗糙 则小车一定受三个力作用 若小车做匀速运动 则小车一定受四个力作用 若小车做匀速运动 则小车一定受四个力作用 若小车做加速运动 则小车可能受三个力作用 若小车做加速运动 则小车可能受三个力作用 解析 先分析重力和已知力 再分析弹力 由于 的竖直分力可能等于重力 因此解析 先分析重力和已知力 再分析弹力 由于 的竖直分力可能等于重力 因此 地面可能对物体无摩擦力作用 选项 错误 的竖直分力可能小于重力 地面对物体有地面可能对物体无摩擦力作用 选项 错误 的竖直分力可能小于重力 地面对物体有 弹力作用 若地面光滑 小车无受摩擦力作用 受三个力作用 若地面粗糙 小车受摩擦弹力作用 若地面光滑 小车无受摩擦力作用 受三个力作用 若地面粗糙 小车受摩擦 力作用 共四个力作用 若 的竖直分力恰好等于重力 这时没有地面对物体的摩擦力作力作用 共四个力作用 若 的竖直分力恰好等于重力 这时没有地面对物体的摩擦力作 用 只有两个力作用于物体 若 的竖直分力大于重力 物体不可能在平面上运动 不符用 只有两个力作用于物体 若 的竖直分力大于重力 物体不可能在平面上运动 不符 合题意 综上 选项错 合题意 综上 选项错 若小车匀速运动 那么水平面方向上必受摩擦力 摩擦力与 的分力平衡 这时小车若小车匀速运动 那么水平面方向上必受摩擦力 摩擦力与 的分力平衡 这时小车 一定受重力 恒力 地面弹力 摩擦力四个力作用 选项 正确 一定受重力 恒力 地面弹力 摩擦力四个力作用 选项 正确 若小车做加速运动 当地面光滑时 小车受重力和力 作用或受重力 力 地面弹若小车做加速运动 当地面光滑时 小车受重力和力 作用或受重力 力 地面弹 力三力作用 若地面粗糙 小车受摩擦力作用 的水平分力大于摩擦力 力三力作用 若地面粗糙 小车受摩擦力作用 的水平分力大于摩擦力 共四个力作用 共四个力作用 选项 正确选项 正确 答案 答案 题型二题型二 摩擦力的分析和计算摩擦力的分析和计算 例例 2 2 如图所示 水平地面上叠放着如图所示 水平地面上叠放着 A A B B 两长方形物块两长方形物块 F F 是作用在物块是作用在物块 B B 的水平恒的水平恒 力 物块力 物块 A A B B 以相同的速度做匀速直线运动 若在运动中突然将以相同的速度做匀速直线运动 若在运动中突然将 F F 改作用在物块改作用在物块 A A 上 则上 则 此后物块此后物块 A A B B的运动可能是 的运动可能是 A A B B 仍以相同的速度做匀速直线运动仍以相同的速度做匀速直线运动 A A 做加速运动 做加速运动 B B 做减速运动 做减速运动 A A B B 最终分离最终分离 A A 做加速运动 做加速运动 B B 做减速运动 做减速运动 A A B B 最终没有分离最终没有分离 A A B B 最终以共同的加速度做匀加速运动最终以共同的加速度做匀加速运动 解析 力作用在 上时 没有受到摩擦 这时 间接触面可能是光滑的 可能解析 力作用在 上时 没有受到摩擦 这时 间接触面可能是光滑的 可能 是粗糙的 若是光滑的 当力作用在 上时 上面的物体做匀加速运动 下面的物体由于是粗糙的 若是光滑的 当力作用在 上时 上面的物体做匀加速运动 下面的物体由于 受地面的摩擦力作用而做匀减速运动 双方最终分离 若是粗糙的 一种情况是 的受地面的摩擦力作用而做匀减速运动 双方最终分离 若是粗糙的 一种情况是 的 摩擦力小于 则情况与上述相同 另一种情况是双方存在的是静摩擦 则双方保持原来摩擦力小于 则情况与上述相同 另一种情况是双方存在的是静摩擦 则双方保持原来 的速度匀速前进 的速度匀速前进 答案 答案 例例 3 3 0909 北京 如图所示 将质量为北京 如图所示 将质量为 m m 的滑块放在倾角为的滑块放在倾角为 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 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 g 则 则 A A 将滑块由静止释放 如果 将滑块由静止释放 如果 tan tan 滑块将下滑 滑块将下滑 B B 给滑块沿斜面向下的初速度 如果 给滑块沿斜面向下的初速度 如果 tan tan 滑块将减速下滑 滑块将减速下滑 C C 用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动 若 用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动 若 tan tan 拉力大小应是 拉力大小应是 2mgsin 2mgsin D D 用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动 若 用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动 若 tan tan 拉力大小应是 拉力大小应是 mgsin mgsin 解析 对处于斜面上的物块受力分析 要使物块沿斜面下滑则解析 对处于斜面上的物块受力分析 要使物块沿斜面下滑则 mgsin mgsin mgcos mgcos 用心 爱心 专心 故故 tan tan 故 故 ABAB 错误 若要使物块在平行于斜面向上的拉力错误 若要使物块在平行于斜面向上的拉力 F F 的作用下沿斜面匀速上的作用下沿斜面匀速上 滑 由平衡条件有 滑 由平衡条件有 F mgsin mgcos 0F mgsin mgcos 0 故故 F F mgsin mgcos mgsin mgcos 若 若 tan tan 则 则 mgsin mgcos mgsin mgcos 即 即 F 2mgsin F 2mgsin 故故 C C 项正确 若要使物块在平行于斜面向下的拉力项正确 若要使物块在平行于斜面向下的拉力 F F 作用下沿斜面向下匀速滑动 由平衡条件有 作用下沿斜面向下匀速滑动 由平衡条件有 F mgsin mgcos 0F mgsin mgcos 0 则则 F mgcos F mgcos mgsin mgsin 若 若 tan tan 则 则 mgsin mgcos mgsin mgcos 即 即 F 0F 0 故 故 D D 项错误 项错误 答案 答案 题型三 题型三 力力的的合合成成与与分分解解 处理处理力力的的合合成成问题时要注意确定研究对象 用好力的平行四边形问题时要注意确定研究对象 用好力的平行四边形 定则定则 例例 4 4 轻绳的两端轻绳的两端 A A B B 固定在天花板上 绳能承受的最大拉力为固定在天花板上 绳能承受的最大拉力为 120N120N 现用挂钩将一重物挂在绳子上 结果挂钩停在 现用挂钩将一重物挂在绳子上 结果挂钩停在 C C 点 如图所示 点 如图所示 两端与竖直方向的夹角分别为两端与竖直方向的夹角分别为 37 37 和和 53 53 sin37sin370 0 0 6 0 6 cos37cos370 0 0 8 0 8 求 求 1 1 此重物的最大重力不应超过多少 此重物的最大重力不应超过多少 2 2 若将挂钩换成一个光滑的小滑轮 重物的最大重力可达多大 若将挂钩换成一个光滑的小滑轮 重物的最大重力可达多大 解析 解析 1 1 取 取 C C 点为研究对象进行受力分析如图甲所示 点为研究对象进行受力分析如图甲所示 由图可知 物体平衡时由图可知 物体平衡时 ACAC 上的张力比上的张力比 BCBC 上大 所以当上大 所以当 ACAC 上的上的 张力为最大值张力为最大值 120N120N 时 时 BCBC 上的张力小于上的张力小于 120N120N 由三角形法则重物 由三角形法则重物 的最大重力为 的最大重力为 1 0 150 cos37 T GN 2 2 在图甲中 由几何关系设 在图甲中 由几何关系设 AB sAB s 则绳长 则绳长 l 0 6s 0 8s 1 4sl 0 6s 0 8s 1 4s 若将挂钩换成滑轮 则两根绳子的张力大小相相等 对若将挂钩换成滑轮 则两根绳子的张力大小相相等 对 C C 点受力分析 点受力分析 如图乙所示 由几何关系如图乙所示 由几何关系 cos cos 22 0 7 0 5 0 7 0 7 ss s 由三角形法则重物的最大重力为 由三角形法则重物的最大重力为 2 cos T G 则 则 2 cos168GTN 答案 答案 1 1 150N150N 2 2 168168 力的分解遵循平行四边形定则 一定要按照力产生的作用效果进行 采用什么分解力的分解遵循平行四边形定则 一定要按照力产生的作用效果进行 采用什么分解 法解决问题 要根据题景而定 做到具体问题具体分析 法解决问题 要根据题景而定 做到具体问题具体分析 例例 5 5 如图所示 两个大人和一个小孩沿河岸拉一条船前进 如图所示 两个大人和一个小孩沿河岸拉一条船前进 两个大人的拉力两个大人的拉力 F F1 1 200N 200N F F2 2 100N 100N 它们与水平线的夹角分别为 它们与水平线的夹角分别为 30 30 60 60 要使船在河中间平行河岸行驶 则小孩对船施加的最 要使船在河中间平行河岸行驶 则小孩对船施加的最 小力小力 F F3 3是多少 是多少 思路点拨思路点拨 船在河中间平行河岸行驶 即总合力方向平行于船在河中间平行河岸行驶 即总合力方向平行于 河岸 所以先把 河岸 所以先把 1 1和 和 2 2合成一个 合成一个 12 12 如图所示 再从 如图所示 再从 12 12的箭 的箭 头画水平线的垂线 得到 头画水平线的垂线 得到 3 3的最小值 的最小值 12 12并不难求得结果 但 并不难求得结果 但 它与水平线的夹角就不是常角 这样就难以计算出 它与水平线的夹角就不是常角 这样就难以计算出 3 3 这时 我 这时 我 们换个角度思考 在垂直于水平线方向上只要合力为零 船也能在们换个角度思考 在垂直于水平线方向上只要合力为零 船也能在 河中间平行河岸行驶 故采用正交分解法研究 河中间平行河岸行驶 故采用正交分解法研究 解析 如图所示 对解析 如图所示 对 F F1 1 F F2 2进行正交分解得在进行正交分解得在 y y 轴上的分量轴上的分量 1y 1y 2y 2y 要使小孩的拉力最小 应该使其拉力处在 要使小孩的拉力最小 应该使其拉力处在 y y 轴上 对 轴上 对 1y 1y 2y 2y进行平衡 进行平衡 即 即 F F3min 3min 1y 1y 2y 2y 1 1sin30 sin30 2 2sin60 sin60 13 413 4 方向垂直于水平线向上 方向垂直于水平线向上 答案 答案 13 413 4 题型四 平衡时的解题思路题型四 平衡时的解题思路 平衡问题中的整体法和隔离法平衡问题中的整体法和隔离法 例例 6 6 有一个直角支架有一个直角支架 AOBAOB AOAO 水平放置 表面粗糙 水平放置 表面粗糙 OBOB 竖直放竖直放 用心 爱心 专心 图 2 4 11 置 表面光滑置 表面光滑 AO AO 上套有小环上套有小环 P P OBOB 上套有小环上套有小环 Q Q 质量均为 质量均为 m m 两环由一根质量可忽略 两环由一根质量可忽略 不可伸长的细绳相连 并在某一位置平衡 如图不可伸长的细绳相连 并在某一位置平衡 如图 2 4 52 4 5 所示 所示 现将 现将 P P 环向左移一小段距离 环向左移一小段距离 当两环再次达到当两环再次达到平衡 那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较 平衡 那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较 AOAO 杆对杆对 P P 环的支持力和细绳上的拉力环的支持力和细绳上的拉力 T T 的大小变化情况如何 的大小变化情况如何 解析 首先通过整体分析法对 环 绳和 环作为一个整体分析 解析 首先通过整体分析法对 环 绳和 环作为一个整体分析 可知在竖直方向上支持力与整体的重力平衡 即可知在竖直方向上支持力与整体的重力平衡 即 N 2mgN 2mg 始终不变 再转始终不变 再转 换研究对象 用隔离法对换研究对象 用隔离法对 Q Q 进行分析 如图所示 在竖直方向有进行分析 如图所示 在竖直方向有 Tcos mgTcos mg 其中环 其中环 P P 左移后 绳与竖直方向的夹角左移后 绳与竖直方向的夹角 变小 因此变小 因此 T T 将将 变小 变小 答案 不变 变小 答案 不变 变小 用图解法求动态平衡问题用图解法求动态平衡问题 利用力的平行四边形或力的矢量三角形的边长或角度的变化关系 利用力的平行四边形或力的矢量三角形的边长或角度的变化关系 常常可形象 直观地定性分析物体所受各力的变化情况 常常可形象 直观地定性分析物体所受各力的变化情况 例例 7 7 半圆形支架半圆形支架 BCEBCE 两细绳 两细绳 OAOA 和和 OBOB 结于圆心结于圆心 O O 下悬重为 下悬重为 G G 的物体 现使的物体 现使 OAOA 绳固定不动 将绳固定不动 将 OBOB 绳的绳的 B B 端沿半圆支架从水平位端沿半圆支架从水平位 置逐渐移至竖直位置置逐渐移至竖直位置 C C 的过程中的过程中 如图甲所示如图甲所示 分析 分析 OAOA 和和 OBOB 绳拉力绳拉力 的变化情况 的变化情况 解析 设解析 设 OAOA 的拉力为的拉力为 F FA A OBOB 的拉力为的拉力为 F FB B F FA A与与 F FB B的合力与重的合力与重 力等值反向 现将力等值反向 现将 G G 分解 如图乙所示 当分解 如图乙所示 当 B B 逐渐向逐渐向 C C 点移动时点移动时 F FA A 一直变小 一直变小 F FB B先减小后增大 先减小后增大 答案 答案 F FA A一直变小 一直变小 B B先变小后变大 先变小后变大 用用 相似三角形相似三角形 解平衡状态问题解平衡状态问题 例例 8 8 半径为半径为 R R 的表面光滑的半球固定在水平面上的表面光滑的半球固定在水平面上 在距其最在距其最 高点的正上方为高点的正上方为 h h 的悬点的悬点 O O 固定长为 固定长为 L L 的轻绳一端 绳的另一端的轻绳一端 绳的另一端 拴一个重为拴一个重为 G G 的小球 小球静止在球面上 如图所示 则半球对小的小球 小球静止在球面上 如图所示 则半球对小 球的支持力和绳对小球的拉力各等于多少 球的支持力和绳对小球的拉力各等于多少 解析 先对小球进行受力分析 如图所解析 先对小球进行受力分析 如图所示示 由图可知 分力 由图可知 分力 与合力 构成的三角形与几何 与合力 构成的三角形与几何 AOB AOB 相相 似 由相似三角形对应边成比例的关系 得 似 由相似三角形对应边成比例的关系 得 G G R hR h R R L L 由此解得半球对小球的支持力由此解得半球对小球的支持力 GR GR R hR h 绳对小球的拉力绳对小球的拉力 GL GL R hR h 答案 答案 GR GR R hR h GL GL R hR h 点评 本题巧用点评 本题巧用 相似三角形相似三角形 法 可以提高解题速度和提高法 可以提高解题速度和提高 解题的准确度解题的准确度 其实 力的大小也跟它周围所构成的几何结构有关 其实 力的大小也跟它周围所构成的几何结构有关 力所对应的边越长 力越大 力所对应的边越长 力越大 题型五 电磁场和重力场内的物体平衡题型五 电磁场和重力场内的物体平衡 例例 9 9 如图所示 倾角为如图所示 倾角为 30 30 的粗糙绝缘斜面固定在水平地的粗糙绝缘斜面固定在水平地 面上 整个装置处在垂直斜面向上的匀强电场之中 一质面上 整个装置处在垂直斜面向上的匀强电场之中 一质 量为量为 m m 电荷量为 电荷量为 q q 的小滑块恰能沿斜面匀速下滑 已知的小滑块恰能沿斜面匀速下滑 已知 滑块与斜面之间的动摩擦因数为滑块与斜面之间的动摩擦因数为 3 4 求该匀强电场场强 求该匀强电场场强 E E 的大小 的大小 解析 受力分析如下图所示 由题意得 解析 受力分析如下图所示 由题意得 1 sin0mgF cos0 N FmgF FqE 1N FF 用心 爱心 专心 由由 得 得 sin cos 0mgmgFq 解之得解之得 sincosmgmg E q 代入数据得 3 6 mg E q 课时作业课时作业 一 单项选择题 一 单项选择题 1 1 0909 天津综 如图所示 一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天津综 如图所示 一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 小相等的力小相等的力 F F A A 中中 F F 垂直于斜面向上垂直于斜面向上 B B 中中 F F 垂直于斜面向下 垂直于斜面向下 C C 中中 F F 竖直向上 竖直向上 D D 中中 F F 竖直向下 施力后物块竖直向下 施力后物块仍然静止仍然静止 则物块所受的静摩擦力增大的是 则物块所受的静摩擦力增大的是 答案答案 D D 解析 四个图中都是静摩擦 解析 四个图中都是静摩擦 A A 图图中中 f fA A Gsin Gsin B B 图中图中 f fB B Gsin Gsin C C 图中图中 f fC C G F sin G F sin D D 图中图中f fC C G F sin G F sin 2 2 我国国家大剧院外部呈椭圆球型 我国国家大剧院外部呈椭圆球型 假设国家大剧院的屋顶为半球形 一假设国家大剧院的屋顶为半球形 一 警卫人员为执行特殊任务 必须冒险在半球形屋顶向上缓慢爬行 如图警卫人员为执行特殊任务 必须冒险在半球形屋顶向上缓慢爬行 如图 所示 所示 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 他在向上爬行的过程中 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 他在向上爬行的过程中 屋顶对他的支持力变大 屋顶对他的摩擦力变小 屋顶对他的支持力变大 屋顶对他的摩擦力变小 屋顶对他的支持力变小 屋顶对他的最大摩擦力变小 屋顶对他的支持力变小 屋顶对他的最大摩擦力变小 屋顶对他的支持力变大 屋顶对他的最大摩擦力变大 屋顶对他的支持力变大 屋顶对他的最大摩擦力变大 屋顶对他的支持力变小 屋顶对他的最大摩擦力变大 屋顶对他的支持力变小 屋顶对他的最大摩擦力变大 解析 由于警卫人员在半球形屋顶上向上是缓慢爬行的 故他在屋顶上的任一位解析 由于警卫人员在半球形屋顶上向上是缓慢爬行的 故他在屋顶上的任一位 置都是平衡状态 按上图的位置对警卫人员进行受力分析如图所示 将重力沿半置都是平衡状态 按上图的位置对警卫人员进行受力分析如图所示 将重力沿半 径方向和球的切线方向分解后列出沿半径方向和球的切线方向的平衡方程径方向和球的切线方向分解后列出沿半径方向和球的切线方向的平衡方程 N N mgcos mgcos f f mgsin mgsin 他在向上爬行过程中 他在向上爬行过程中 变小 变小 cos cos 变大 屋顶对他的支持力变大 变大 屋顶对他的支持力变大 sin sin 变小 屋顶对他的最大静摩擦力变小 变小 屋顶对他的最大静摩擦力变小 答案 答案 3 3 如图所示 位于水平桌面上的物块 如图所示 位于水平桌面上的物块 P P 由跨过定滑轮 由跨过定滑轮 的轻绳与物块相连 从滑轮到的轻绳与物块相连 从滑轮到 P P 和到和到 Q Q 的两段绳都的两段绳都 是水平的 已知是水平的 已知 Q Q 与与 P P 之间以及桌面之间的动摩擦之间以及桌面之间的动摩擦 因数都因数都 两物块的质量都是 两物块的质量都是 m m 滑轮轴上的摩擦 滑轮轴上的摩擦 不计 若用一水平向右的力不计 若用一水平向右的力 F F 拉拉 P P 使其做匀速运动 则 的大小为 使其做匀速运动 则 的大小为 4 mg4 mg 3 mg3 mg 2 mg2 mg mg mg 答案 答案 用心 爱心 专心 解析 对 作匀速运动 所以 解析 对 作匀速运动 所以 mg mg 而 而 T 3 mg 4 mgT 3 mg 4 mg 4 4 如图所示 为两个形状相似的三角形木块 它们的横截面均为直 如图所示 为两个形状相似的三角形木块 它们的横截面均为直 角三角形 木块 靠在竖直的墙壁上 木块 靠在木块 的斜面上 水角三角形 木块 靠在竖直的墙壁上 木块 靠在木块 的斜面上 水 平力 垂直作用在 的侧面 两木块均处于静止状态平力 垂直作用在 的侧面 两木块均处于静止状态 若水平力若水平力 增大 且 两木块依然保持静止状态 则 增大 且 两木块依然保持静止状态 则 木块 与墙壁间的摩擦力增大 木块 与墙壁间的摩擦力增大 木块 与墙壁间的摩擦力减小 木块 与墙壁间的摩擦力减小 木块 与木块 间的摩擦力增大 木块 与木块 间的摩擦力增大 木块 与木块 间的摩擦力减小 木块 与木块 间的摩擦力减小 答案 答案 解析 对 设解析 对 设 F F 与 与 mgmg 夹角为夹角为 则 则 F F sin sin F fcos F fcos F F cos mg fsin cos mg fsin 可知 可知 F F 增大 则 增大 则 增大 增大 也随着增大 对木块 将 看作整体法 可判断 与墙壁间的摩擦力大小也随着增大 对木块 将 看作整体法 可判断 与墙壁间的摩擦力大小 不变 不变 二 双项选择题 二 双项选择题 作用于同一点的两个力 大小分别为 作用于同一点的两个力 大小分别为 F F1 1 5N5N F F2 2 4N4N 这两个力的合力 这两个力的合力 F F 与与 F F1 1的夹的夹 角为角为 则 则 可能为 可能为 30 30 45 45 60 60 75 75 答案 答案 解析 根据力的三角形法 如右图所示 合力解析 根据力的三角形法 如右图所示 合力 F F 与分力与分力 F F2 2方向垂直时 方向垂直时 合力合力 F F 与与 F F1 1的夹角最大 可知的夹角最大 可知 sin 0 8sin 0 8 则 则 53 53 正确答案为正确答案为 ABAB 6 6 如图所示 作用于 如图所示 作用于 O O 点的三个力平衡 设其中一个力大小为点的三个力平衡 设其中一个力大小为 F F1 1 沿 沿 y y 方向 大小未知的力方向 大小未知的力 F F2 2与与 x x 方向夹角为方向夹角为 下 下 列说法正确的是 列说法正确的是 力 力 F F3 3可能在第二象限可能在第二象限 力 力 F F3 3与与 F F2 2夹角越小 则夹角越小 则 F F3 3与与 F F2 2越小越小 F F3 3的最小值为的最小值为 F F1 1cos cos 力 力 F F3 3可能在第四象限的任意区可能在第四象限的任意区 答案 答案 解析 力解析 力 F F3 3要在正要在正 y y 轴与轴与 F F2 2的反向延长线所夹的区域内 故 对 错 由平衡条件三个力一定要构成一的反向延长线所夹的区域内 故 对 错 由平衡条件三个力一定要构成一 个封闭的三角形 由几何作图法可得个封闭的三角形 由几何作图法可得 F F3 3的最小值为的最小值为 F F1 1cos cos 7 7 如图所示 硬杆 如图所示 硬杆 BCBC 一端固定在墙上的 点 另一端装有滑轮 一端固定在墙上的 点 另一端装有滑轮 重物重物 P P 用绳拴住通过滑轮固定于墙上的 点用绳拴住通过滑轮固定于墙上的 点 若杆 滑轮及绳的若杆 滑轮及绳的 质量和摩擦均不计质量和摩擦均不计 将绳的固定端从 点稍向下移 则移动过程将绳的固定端从 点稍向下移 则移动过程 中 中 绳的拉力不变 绳的拉力不变 绳的拉力减小 绳的拉力减小 滑轮对绳的作用力增大 滑轮对绳的作用力增大 滑轮对绳的作用力都不变 滑轮对绳的作用力都不变 答案 答案 解析 解析 由定滑轮的性质 滑轮两侧绳子拉力总是相等的 故无论 点怎移 绳子拉力大小等于物体的重力 由定滑轮的性质 滑轮两侧绳子拉力总是相等的 故无论 点怎移 绳子拉力大小等于物体的重力 是不变的 而因两绳的夹角变小 其合力将变大 故滑轮作用于绳上的力也变大 是不变的 而因两绳的夹角变小 其合力将变大 故滑轮作用于绳上的力也变大 8 8 如图所示 是一直升机通过软绳打捞河中物体 物体质量为 如图所示 是一直升机通过软绳打捞河中物体 物体质量为 m m 由于河水的流动将物体冲离使软绳偏离竖直方向 当直 由于河水的流动将物体冲离使软绳偏离竖直方向 当直 用心 爱心 专心 升机相对地面静止时 绳子与竖直方向成升机相对地面静止时 绳子与竖直方向成 角度 下列说法正确的是 角度 下列说法正确的是 绳子的拉力为 绳子的拉力为 mg cos mg cos 绳子的拉力可能小于 绳子的拉力可能小于 mgmg 物体受到河水的作用力等于绳子拉力的水平分力 物体受到河水的作用力等于绳子拉力的水平分力 物体受到河水的作用力大于绳子拉力的水平 物体受到河水的作用力大于绳子拉力的水平分力分力 答案 答案 解析 如图所示 由于水的浮力的作用 解析 如图所示 由于水的浮力的作用 绳 绳cos cos 浮 浮 mgmg 如果 浮足够大 如果 浮足够大 则可能绳子的拉力可能小于则可能绳子的拉力可能小于 mgmg 由图还可知 河水的作用力应包括浮力和 由图还可知 河水的作用力应包括浮力和 水的水平冲力 故物体受到河水的作用力大于绳子拉力的水平分力 水的水平冲力 故物体受到河水的作用力大于绳子拉力的水平分力 如图所示 竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上 如图所示 竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上 另一端与斜面另一端与斜面 体体 P P 相连 相连 P P 与斜放在其上的固定档板与斜放在其上的固定档板 MNMN 接触且处于静止状态 则接触且处于静止状态 则 斜面体斜面体 P P 此刻受到的外力的个数有可能是 此刻受到的外力的个数有可能是 个 个 个 个 个 个 个 个 答案 答案 解析 应分两种情况讨论 解析 应分两种情况讨论 1 1 P P 受到重力和弹簧弹力作用 受到重力和弹簧弹力作用 MNMN 不对不对 p p 产生作用力 所以产生作用力 所以 外力为外力为 2 2 个个 2 2 MNMN 对对 p p 产生作用力时 根据受力平衡状态 画出受力图产生作用力时 根据受力平衡状态 画出受力图 三 非选择题 三 非选择题 1010 2009 2009 年佛山三中阶段考年佛山三中阶段考 小明同学在学完力的合成与分解后 想在家里做实验验证力小明同学在学完力的合成与分解后 想在家里做实验验证力 的平行四边形定则 他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计 按如下步骤进行实的平行四边形定则 他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计 按如下步骤进行实 验 验 a a 在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方向 在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方向 b b 在一只弹簧测力计的下 在一只弹簧测力计的下 端悬挂一装满水的水杯 端悬挂一装满水的水杯 记下静止时弹簧测记下静止时弹簧测力计的力计的 读数读数 F F c c 将一根大约 将一根大约 3030 cmcm 长的长的 细线从杯带中穿过 再细线从杯带中穿过 再 将细线两端拴在两只弹将细线两端拴在两只弹 簧测力计的挂钩上 在簧测力计的挂钩上 在 靠近白纸处用手对称地靠近白纸处用手对称地 拉开细线 使两只弹簧拉开细线 使两只弹簧 测力计的读数相等 在白纸上记下测力计的读数相等 在白纸上记下 如图甲所示 如图甲所示 d d 在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示 如图乙所示 根据力的平 在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示 如图乙所示 根据力的平 行四边形定则可求出这两个力的合力行四边形定则可求出这两个力的合力 F 在步骤在步骤 c c 中 弹簧测力计的读数为中 弹簧测力计的读数为 N N 在步骤在步骤 d d 中 通过作图求合力中 通过作图求合力 F N N 若若 F F 近似