高考复习——《力-物体的平衡》典型例题复习

一、力物体的平衡力量力的基本概念定义元素影响力物体之间的相互作用重力弹力摩擦改变运动状态变形力图转动翻译外力的形式：拉伸、压缩、弯曲和扭转恢复：弹性变形，非弹性变形根据动作模式生性影响显示显示牛顿第三定律力的分类根据研究系统实际上接触力，力场发生原因影响内力，外力力的计算平行四边形法则合力力的分解实际上正交分解三股共同的力量大小方向作用点爆发摩擦滑动摩擦I .知识网络第二，收尾工作概念1.力：力是物体对物体的影响。(1)力是一种作用，它可以通过直接接触(如弹力和摩擦力)或通过场(重力、电场力和磁场力)来实现(2)力的性质：物质性(力不能独立于物体而存在)；互惠(成对，遵循牛顿第三定律)；向量属性(具有大小和方向，遵循向量算法)；有效性(变形、物体运动状态的变化，即加速度)(3)力的要素：力的大小、方向和作用点被称为力的三要素，它们共同影响作用的效果。描述力：要描述一种力，应该描述力的三个要素。除了直接解释之外，还可以使用力图和力图的方法。(4)力的分类：根据作用方式，可分为场力(重力、电场力)和接触力(弹力、摩擦力)；结果包括动力、阻力、牵引力、向心力、回复力等。连接属性包括重力、弹性、摩擦力、分子力等。根据研究体系，内力和外力。2.重力：由于地球引力而施加在物体上的力。(1)重力的产生：由于地球引力而施加在物体上的力称为重力。(2)重力大小：G=mg，可通过弹簧秤测量。重力的大小与物体的速度和加速度无关。(3)重力方向：垂直向下。(4)重心：重心的作用点。重心测定方法：悬浮法。重心位置与物体形状的关系：对于质量分布均匀的物体，重心位置只与物体形状有关，其几何中心为重心；对于质量分布不均匀的物体，重心的位置不仅与物体的形状有关，还与物体的质量分布有关。3.弹力(1)弹性的产生：物体的弹性变形，因为要恢复原来的形状，物体与它接触时会产生一个力，这个力叫做弹性。(2)生产条件：两个物体应该相互接触；发生弹性变形。(3)弹性方向：压力和支撑力的方向总是垂直于接触面。(2)物体上绳索的张力总是沿着绳索收缩的方向。(3)杆对物体的弹力不一定遵循杆的方向。如果光直杆只有两端受力并处于平衡状态，光直杆两端对物体的弹力方向必须沿杆的方向。第二子代APO第一子代B例：如图所示，光滑但分布不均匀的球的中心是O，重心是P，它仍然在垂直墙和桌面边缘之间。试着画出球的弹性。分析：由于弹性力的方向总是垂直于接触面，在点A处，弹性力F1应该垂直于球面，以便沿径向指向球面中心O；在点b处，弹性力F2垂直于壁表面，因此也沿着半径指向中心o。请注意，弹力必须指向球的中心，而不一定指向重心。由于F1、F2和G是同时存在的力，重力的作用线必须通过O点，所以P和O必须在同一条垂直线上，并且P点可以直接在O(不稳定平衡)之上或直接在O(稳定平衡)之下。第一子代第二子代AB例子：如图所示，均匀杆，其重力例：在图中，交流电是一个垂直的墙面，交流电是一个均匀的光束，它的重量是G，它处于水平位置。BC是一根支撑横梁的轻杆。甲、乙和丙都是用铰链连接的。试着在梁的B端画出弹性力的方向。分析：光杆BC只在两端受力，所以B端的压力沿光杆斜向下，其反作用力，光杆对梁的弹力F，沿光杆延长线斜向上。(4)弹性力的大小：对于有明显变形的物体，如弹簧和橡胶条，弹性力的大小可以用胡克定律计算。对于没有明显变形的物体，如桌面、绳索和其他物体，弹性力由物体的力和运动决定。根据运动，利用平衡条件或动力学定律计算弹性力。胡克定律：在弹性极限内，弹簧的弹性与弹簧的伸长(或收缩)长度x成正比，F=kx，k是刚度系数。此外，普通物体的弹性要求示例：如图所示，两个物体的重量分别为G1和G2，两个弹簧的刚度分别为k1和k2，弹簧的两端分别与物体和地面相连。在垂直向上的力的作用下，G2被缓慢地向上拉，最后拉力F=G1 2G2达到平衡，并计算出过程系统的重力势能增量。G1x2k2G2 Esports电子竞技俱乐部x1x1/x2/k1FG1G2 Esports电子竞技俱乐部k2k1分析：关键是找出两个物体的高度增量h1和H2与两个弹簧在初始和最终状态的形状变量x1、x2、x1/、x2/之间的关系。当没有拉力f时，x1=(G1 G2)/k1，x2=G2/k2，(x1，x2为压缩量)施加拉力f时，x1/=G2/k1，x2/=(G1 G2)/k2(x1/，x2/=伸长率)h1=x1x1/，H2=(x1/x2/)(x1x2)系统重力势能增量Ep=G1h1 G2H2完成后，可以使用：4.摩擦(1)摩擦；当两个相互接触的物体具有相对运动趋势(或相对运动)时，就会产生摩擦力。(2)效果：总是阻碍物体之间的相对运动(或相对运动趋势)。(3)生产条件：接触表面粗糙；相互接触和挤压；存在相对运动(或相对运动趋势)。(4)摩擦力方向：始终与物体的相对运动方向(或相对运动趋势方向)相反。FGGF第一子代第二子代f新生力量(5)摩擦力的大小：静摩擦力的大小与外力的变化有关，而与正压无关。要计算静摩擦力，必须根据物体的运动状态，利用平衡条件或动力学定律进行计算和求解，其可能的取值范围为0 ffFM；滑动摩擦力与正压成正比，即F=FN，其中FN代表正压，不一定等于重力g；是动态摩擦系数，与接触面的材料和条件有关。示例：如图所示，用推力F沿天花板向右移动带有重物G的木块，推力F与水平方向成角度。木块与天花板之间的动摩擦系数为，以求得木块上的摩擦力。分析：FN=Fsin-G可以从垂直方向上的零合力获得，因此有：f=(Fsin-G)FAB如图所示，甲和乙是两个相同的木块。A和B之间的最大静摩擦力Fm为5N，水平面是光滑的。a和b相对滑动前的最小拉力f是多少？分析：当甲、乙之间发生相对滑动时，甲、乙之间的相对运动状态处于临界状态。可以认为发生了相对滑动，摩擦力是滑动摩擦力，它等于最大静摩擦力5N。也可以认为相对滑动没有发生，所以加速度A和B仍然相等。分别以A和整体为对象，应用牛顿第二定律，可以得到拉力至少为F=10N。(研究物理问题时经常会遇到临界状态。当一个对象处于临界状态时，它可以被认为同时具有这两种状态的所有属性。)a五.相对示例：汽车以零初始速度向右侧匀速加速运动，物体沿着汽车的后壁滑下5.向量和标量(1)物理学中有两种物理量：一种是矢量(即既有大小又有方向的物理量)，如力、位移、加速度等。另一个是标量(只有大小而没有方向的物理量)，如体积、距离、功、能量等。(2)向量的合成遵循平行四边形规则，而标量运算使用代数加法和减法。(3)对于直线上的矢量合成，可以首先指定正方向，并且与正方向相同的矢量方向是正的，而相反的方向是负的，然后可以执行加法和减法。6.力合成(1)如果一个力产生与几个力共同作用相同的效果，这个力称为这些力的合力，这些力称为这个力的分力。找到几个力的合力叫做力的合成。(2)力的合成遵循平行四边形法则。如果获得两个相互成角度的并发力F和F的合力，则代表F和F的线段可作为相邻边形成平行四边形，其对角线代表合力的大小和方向。(3)两个力F和F在同一点的合力F的大小与两个力之间的夹角有关。两个分量的合力在相同方向上最大，在相反方向上最小，即合力的范围为。7.力的分解(1)力的分解是由一个已知的分力来解决的。(2)力的分解是力合成的逆过程，也遵循平行四边形法则。(3)根据平行四边形法则，力的组成是唯一的，而力的分解可能有多个解。然而，在处理实际问题时，力的分解必须基于力的作用，而且答案也是唯一的。(4)相互垂直的两个方向上的力的分解称为正交分解。如果一个物体受到多种力的共同作用，通常用正交分解法将每种力分解成两个相互垂直的方向，然后分别在两个方向上求解。第一子代第二子代FO第一子代第二子代FO平行四边形法则本质上是一种等价的替换方法。一个向量(组合向量)的效果与几个其他向量(子向量)的效果相同。你可以用这个向量代替那些向量，或者用那些向量代替这个向量而不改变原来的效果。从三角形法则也可以得出一个有用的推论：如果n个力首尾相连形成一个封闭的多边形，那么n个力的合力为零。当分析同一问题时，组合向量和分割向量不能同时使用。换句话说，在分析问题时，当考虑组合向量时，我们不能考虑子向量。考虑到分量向量，我们不能再考虑组合向量。ABva矢量的合成分解必须仔细绘制。当使用平行四边形规则时，除法向量和组合向量必须用箭头绘制成实线，平行四边形的其他两边必须用虚线绘制。每个矢量的大小和方向必须合理绘制。当应用正交分解时，必须区分两个分量向量和组合向量之间的夹角，哪一个是大锐角，哪一个是小锐角，不能随意画成45。例子：a的质量是m，a和b总是相对静止的，沿着水平面向右移动。当a1=0和a2=0.75g克时，B对A的力分别是多少？分析：有必要检验和澄清这样一个问题：从B到A的作用力FB是从B到A的支撑力和摩擦力的合力，G=mg，FB对A的合力是F=ma。GFBF当a1=0时，重力和重力平衡，所以重力的大小为毫克，方向垂直向上。当a2=0.75g克时，用平行四边形法则画：先画重力(包括大小和方向)，然后画作用于A的合力F的大小和方向，再按平行四边形法则画FB。从已知的FB尺寸FB=1.25mg毫克开始，方向和垂直方向向右上方倾斜37度角。甲乙示例：轻型绳索AB的总长度为L，轻型滑轮用于悬挂重型物体。绳子能承受的最大拉力是2G，固定e分析：以与滑轮接触的小绳为研究对象，在任何平衡位置，它都会在滑轮压力(G)和绳张力F1、F2的共同作用下静止。然而，相同绳索上的拉力F1和F2总是相等的，它们的合力N是压力G的平衡力，并且方向是垂直向上的。因此，使用F1和F2作为分量的合成平行四边形必须是菱形。利用菱形的对角线互相垂直、平分的性质，结合相似形状的知识，我们可以得到d: l=: 4，所以d是最大值8.两个力的合力和两个力的大小之间的关系当两个力方向相同时，合力最大：F=F，方向与两个力方向相同；当两个力的方向相反时，合力最小：f=，方向与较大的力相同。当两个力形成一定的角度时，三角形的每条边都对应一个力，这是从几何知识中知道的：两条边的和大于第三条边，两条边的差小于第三条边，即合力的范围为。合力可以大于或等于两个力中的任何一个，或者小于两个力中的任何一个。当两个力固定时，合力随着两个力之间夹角的增大而减小，随着两个力之间夹角的减小而增大。9.共存力平衡的几个基本概念(1)合力：作用于一点的几个力的作用线或几个力在一点相交，这些力称为合力。(2)物体的平衡状态：静态(速度和加速度都等于零)、匀速直线运动和匀速旋转。(3)物体在合力作用下的平衡条件：物体上所有力的合力为零。法律1.平衡条件的推论推论(1):如果几个力作用在一个物体上来平衡它，那么它们中的任何一个都必须等于或相反于其他力的合力。推论(2):三种力作用在一个物体上来平衡这个物体。如果三个力彼此不平行，这三个力必须有一个公共点(作用线相交于同一点)。推论(3):如果三个力作用在一个物体上来平衡它，三个力的作用线必须形成一个封闭的三角形。2.三力相交原理：当具有共面作用线的三个非平行力处于平衡状态时，三个力的作用线必须相交于一点。3.解决平衡问题的常用方法(1)拉米原理：如果物体在三个力的作用下处于平衡状态，那么每个力的大小与另外两个力之间夹角的正弦成正比，其表达式为(2)相似三角形定律。(3)正交分解法：物体在合力作用下的平衡条件是合力为零。用平行四边形法则求合力很麻烦。通常采用正交分解的方法将矢量运算转化为标量运算。4、动平衡问题：动态平衡问题是指一个物体的状态通过控制一定的物理量而缓慢变化，在这种变化过程中，该物体总是处于一系列的平衡状态。G第二子代第一