2012届高考物理第一轮能力提升复习：共点力作用下物体的平衡

精品文档 2012届高考物理第一轮能力提升复习：共点力作用下物体的平衡 第四课时共点力作用下物体的平衡 【教学要求】 1了解共点力作用下物体平衡的概念，知道共点力作用下物体的平衡条件，并用来计算有关平衡的问题。（不要求解决复杂连接体的平衡问题） 2用共点力平衡的条件解释生活中的有关问题。 【知识再现】 一、平衡状态、平衡力 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） 二、物体的平衡条件 共点力作用下平衡条件： 1、合外力为零，即：F=0或Fx=0Fy=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 议一议：物体的速度为零和物体处于平衡状态是一回事吗？为什么？ 知识点一平衡状态和平衡条件 下列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。 【应用1】（合肥市2007年教学质量检测一）在下列运动状态下，物体处于平衡状态的有（） A蹦床运动员上升到最高点时 B秋千摆到最低点时 c相对静止于水平匀速运动的传送带上的货物 D宇航员费俊龙、聂海胜乘坐“神舟”六号进入轨道做圆周运动时 导示:选择c。物体处于平衡状态时所受的合力为零。 知识点二物体的平衡条件的推论 共点力作用下物体的平衡条件的推论： 1、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。 2、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。 3、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。 4、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。 【应用2】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点o，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于直线状态，且oB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态。则该力可能为图中的（） A、F1B、F2 c、F3D、F4 导示:选择Bc。 小球处于静止状态，受到竖直向下的重力、沿绳向上的拉力和力F作用，合力为零，根据三力平衡条件知，力F作用的区域在Ac的右方、oD的上方。F2、F3符合条件。 类型一平衡条件的应用问题 【例1】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，要在客厅里挂一幅质量=1.2g的画（含画框）， 已知画框背面有两个相距l=0.8、位置固定的挂钩。现将轻质细绳的两端分别固定在两个挂钩上，把画对称地挂在插入竖直墙壁的光滑钉子上，挂好后整条细绳呈绷紧状态。若细绳能够承受的最大拉力为Fax=10N，g取10/s2，要使细绳不被拉断，求细绳的最小长度。 导示；画（含画框）受到重力g和两个大小相等的细绳拉力F的作用而处于静止状态，当时，对应于细绳不被拉断的最小长度x；作细绳拉力的合力F合（见图）， 由平衡条件有： 由相似三角形的相似比有 代入数据解得x=1。 本题的关键是正确对研究对角进行受力分析，灵活运用平衡条件和数学中三角形有关知识进行求解。 类型二临界极值问题 【例2】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，某同学在地面上拉着一个质量为=30g的箱子匀速前进，已知箱与地面间的动摩擦因数为=0.5，拉力F1与水平面夹角为=45，g=10/s2。求： （1）绳子的拉力F1为多少？ （2）该同学能否用比F1小的力拉着箱子匀速前进？如果能，请求出拉力的最小值。若不能，请说明理由。 导示；（1）对该同学进行受力分析，由平衡条件得：F1cos45=(gF1sin45)； 所以，F1=gcos45+sin45=1002N； （2）设拉力与水平方向夹角为，则 Fcos=(gFsin)；F=gcos+sin； 当=arctan时，F有最小值，其值为： Fin=g1+2=605N。 本题的关键是求cos+sin的极值，难度较大，希引起注意。 类型三辨析题 【例3】(08孝感一中届高三期中检测)在倾角为的斜面上，一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端，另一端绕过一中间有一圈凹槽的圆柱体，并用与斜面夹角为的力拉住，使整个装置处于静止状态，如图所示。不计一切摩擦，圆柱体质量为，求拉力F的大小和斜面对圆柱体的弹力N的大小。 某同学分析过程如下： 将拉力F沿斜面和垂直于斜面方向进行分解。 沿斜面方向：Fcosgsin 沿垂直于斜面方向：FsinNgcos 问：你同意上述分析过程吗？若同意，按照这种分析方法求出F及N的大小；若不同意，指明错误之处并求出你认为正确的结果。 导示：不同意。因为平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用，该同学没有考虑。 （1）式应改为：FcosbFgsina 由上式得Fgsina1cosb 所以，NgcosaFsinb gcosagsinbsina1cosb 类型四实际问题分析 【例4】我国第一座跨度超千米的特大悬索桥在江阴正式通车该桥主跨为1385,桥全长3071,桥下通航高度为50，两岸的桥塔高196横跨长江南北两岸的两根主缆绕过桥塔顶鞍座，由南北锚旋固定，整个桥面和主缆的4.8万吨重量都悬在这两根主缆上为计算方便起见，其整体结构可简化为如图所示，每根主缆的张力约为（） A、2.4108NB、6108N c、1.2l09ND、2.4109N 【解析】选择B。对大桥进行受力分析（如图）， 图甲中大桥受整个桥面和主缆的总重力以及四段钢索的拉力，这些力的合力为零，大桥处于静止的平衡状态这些力可等效为平面共点力系，设其延长线相交于o点，其受力如图乙所示设总重力为G（48108N），四段钢缆每段拉力均为F，则由相似三角形关系： 解得F=58108N故选项B正确 1、（无锡市08届高三基础测试）如图所示，A与B两个物体用轻绳相连后，跨过无摩擦的定滑轮，A物体在Q位置时处于静止状态，若将A物体移到P位置，仍然能够处于静止状态，则A物体由Q移到P后，作用于A物体上的力中增大的是() A地面对A的摩擦力B地面对A的支持力 c绳子对A的拉力 DA受到的重力 2、如图示，用光滑的粗铁丝做成一直角三角形，Bc边水平，Ac边竖直，ABc=，AB及Ac两边上分别套有细线系着的铜环、N，当它们静止时，细线跟AB所成的角的大小为（细线长度小于Bc）（） A.= B./2 c. D. 3（镇江市08届高三教学情况调查）如图物体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上，则关于A受力的个数，下列说法中正确的是（） A、A一定是受两个力作用 B、A一定是受四个力作用 c、A可能受三个力作用 D、A不是受两个力作用就是受四个力作用 4、(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，整个装置处于静止状态，A、B两球由一根跨过定滑轮的轻绳相连接，A为一带孔小球，穿在光滑固定的竖直杆oD上，且A球与斜面不接触，B与斜面的接触面光滑，c处滑轮摩擦不计，c、B之间的绳与竖直方向成300角，c、A之间的绳与斜面平行，斜面倾角为300，则A、B两球的质量比为（） A、B、1c、D、 5、（无锡市08届高三基础