專題一 力與物體的平衡.ppt

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,第一講重力、彈力、摩擦力作用下物體的平衡,一、靜摩擦力有無的判斷和方向的確定判斷有無靜摩擦力常用假設(shè)法1假設(shè)接觸面光滑，分析物體是否會運(yùn)動，若運(yùn)動，說明有摩擦力若不運(yùn)動，則原來無摩擦力2假設(shè)有摩擦力，分析物體的受力情況和運(yùn)動狀態(tài)，看是否與題給狀態(tài)一致3靜摩擦力的方向與物體相對運(yùn)動趨勢的方向_,相反,二、力的合成與分解1合力與分力是等效替代關(guān)系，不能說物體同時受到合力和兩個分力，合力的大小范圍是_，力的合成與分解所遵循的運(yùn)算法則是_2在進(jìn)行力的分解時，分解方向的確定常有以下兩種方法：互相垂直的方向正交分解法按_分解【特別提示】正交分解法是解答有關(guān)力的問題常用的方法，是解答動力學(xué)問題時的一種重要的方法,|F1F2|FF1F2,平行四邊形定則,效果方向,三、共點(diǎn)力的平衡1若物體受三個力作用而處于平衡狀態(tài)，則其中任意兩個力的合力與第三個力大小_、方向_2若三個共點(diǎn)力的合力為零，則表示這三個力的有向線段首尾相接組成一個封閉三角形3若物體在某一方向上做勻速運(yùn)動或者靜止，則這個物體在此方向上的合力為零,相等,相反,一、對物體進(jìn)行受力分析的方法和注意事項1常用方法(1)整體法和隔離法,(2)假設(shè)法在受力分析時，若不能確定某力是否存在，可先對其作出存在或不存在的假設(shè)，然后再就該力存在與否對物體運(yùn)動狀態(tài)影響的不同來判斷該力是否存在,2應(yīng)注意的問題(1)不要把研究對象所受的力與研究對象對其他物體的作用力混淆(2)對于分析出的物體受到的每一個力，都必須明確其來源，即每一個力都應(yīng)找出其施力物體，不能無中生有(3)合力和分力不能重復(fù)考慮(4)區(qū)分性質(zhì)力與效果力：研究對象的受力圖，通常只畫出按性質(zhì)命名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析進(jìn)去，受力圖完成后再進(jìn)行力的合成或分解,(5)區(qū)分內(nèi)力與外力：對幾個物體的整體進(jìn)行受力分析時，這幾個物體間的作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)；當(dāng)把某一物體單獨(dú)隔離分析時，原來的內(nèi)力變成外力，要在受力分析圖中畫出,二、解決平衡類問題常用方法,【特別提醒】(1)物體受三個力平衡時，利用力的分解法或合成法比較簡單(2)解平衡問題建立坐標(biāo)系時應(yīng)使盡可能多的力與坐標(biāo)軸重合，需要分解的力盡可能少物體受四個以上的力作用時一般要采用正交分解法,(2010安徽理綜)L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖111所示若P、Q一起沿斜面勻速下滑，不計空氣阻力則木板P的受力個數(shù)為,A3B4C5D6【解析】Q物體隨P一起勻速下滑，則Q所受外力為零，分析Q物體受力，如圖所示：,則有Fmgsin，即彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧對P和Q都有彈力的作用P和Q組成的整體勻速下滑，分析整體受力，如圖可知斜面對P有向上的摩擦力Ff.由以上分析可知P共受5個力的作用，分別是：P的重力mg，斜面對P的支持力FN和摩擦力Ff，Q對P的壓力和彈簧的彈力F，如圖：【答案】C,【特別提醒】分析過程中，要結(jié)合物體的運(yùn)動狀態(tài)對物體進(jìn)行受力分析,1若P和Q一起沿光滑的斜面加速下滑，則P受幾個力的作用？解析選取整體為研究對象，由牛頓第二定律得：(Mm)gsin(Mm)a所以agsin選取Q為研究對象，設(shè)彈簧對Q的作用力為F，則有mgsinFma所以F0因此P物體受3個力的作用，分別是P所受的重力、斜面的支持力和Q的壓力答案3,(2010江蘇)如圖112所示，置于水平地面的三腳架上固定著一質(zhì)量為m的照相機(jī)，三腳架的三根輕質(zhì)支架等長，與豎直方向均成30角，則每根支架中承受的壓力大小為,共點(diǎn)力作用下物體的平衡,【答案】D,(1)平衡問題在題目中都有所暗示，如“靜止”、“勻速”、“緩慢移動”等(2)此題中和三根繩子吊著物體是一樣的效果(3)常用正交分解法沿兩個方向列平衡方程來處理類似問題,2若將一個光滑的球(質(zhì)量為m)放在一個由四個平面組成的漏斗型容器里，每個平面與豎直方向成45角，如圖113所示(球未畫出)，則每個平面對球的作用力是多少？,重為G的物體系在兩根等長的細(xì)繩OA、OB上，輕繩的A端、B端掛在半圓形的支架上，如圖114所示，若固定A端的位置，將繩OB的B端沿半圓形支架從水平位置逐漸移至豎直位置C的過程中，則AOB繩上的拉力先增大后減小BOB繩上的拉力先減小后增大COA繩上的拉力先增大后減小DOA繩上的拉力不斷減小,平衡問題的動態(tài)分析,【解析】繩子OA的拉力FA和繩子OB的拉力FB的合力F始終與G大小相等、方向相反，隨B沿半圓形支架從水平位置逐漸移至C的過程中，合力F與FA、FB的關(guān)系如圖所示從圖可以看出FB先減小后增大，F(xiàn)A逐漸減小【答案】BD,用圖解法分析動態(tài)平衡問題(1)利用圖解法的關(guān)鍵是把力的矢量三角形或平行四邊形作好，并根據(jù)題意條件的變化確定圖的變化趨向及其變化的臨界狀態(tài)(2)要熟練把握幾種常見的動態(tài)變化中最大或最小的狀態(tài)，如：當(dāng)已知合力F的大小、方向及一個分力F1的方向時，另一個分力F2最小的條件是兩個分力垂直，如下圖甲所示，最小的力F2Fsin.,當(dāng)已知合力F的方向及一個分力F1的大小、方向時，另一個分力F2最小的條件是所求分力F2與合力F垂直，如上圖乙所示，最小值為F2F1sin.當(dāng)已知合力F的大小及一個分力F1的大小時，另一分力F2最小的條件是已知大小的分力F1與合力F同方向，最小值為F2|FF1|.,3(2011華中師大考試研究中心)如圖115是給墻壁粉刷涂料用的“涂料滾”的示意圖使用時，用撐桿推著粘有涂料的涂料滾沿墻壁上下緩緩滾動，把涂料均勻地粉刷到墻上撐桿的重量和墻壁的摩擦均不計，而且撐桿足夠長，粉刷工人站在離墻壁一定距離處緩緩上推涂料滾，該過程中撐桿對涂料滾的推力為F1，涂料滾對墻壁的壓力為F2，以下說法正確的是AF1增大，F(xiàn)2減小BF1減小，F(xiàn)2增大CF1、F2均增大DF1、F2均減小,答案D,用整體法與隔離法處理平衡問題，當(dāng)物體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，整體的合外力為零，每一個物體的合外力也為零根據(jù)不同的具體問題，可選取不同的研究對象(1)當(dāng)不涉及物體系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力時，可優(yōu)先選用整體法；(2)當(dāng)涉及物體系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力時，可選取某一物體隔離研究,用整體法與隔離法分析連結(jié)體的平衡問題,(2011海南理綜)如圖116，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑，斜劈保持靜止，則地面對斜劈的摩擦力A等于零B不為零，方向向右C不為零，方向向左D不為零，v0較大時方向向左，v0較小時方向向右,【解析】方法一：整體法選物塊和斜劈為研究對象，由于系統(tǒng)的加速度等于零，合力等于零，故系統(tǒng)在水平方向的合力等于零因此地面對斜劈的摩擦力等于零故A正確方法二：隔離法選物塊為研究對象，受力情況如圖所示，由于物塊勻速運(yùn)動，故FfcosFNsin.選斜劈為研究對象，受力情況如圖所示，假設(shè)地面對斜劈的摩擦力為Ff向右，則根據(jù)平衡條件，得FfFNsinFfcos，且FfcosFNsin，F(xiàn)NFN，F(xiàn)fFf，所以FfFfcosFfcos0.故A正確,【答案】A,如圖117所示，物體A靠在豎直墻面上，在力F作用下，A、B保持靜止，則物體A的受力個數(shù)為A2B3C4D5,【解析】先以A、B整體為研究對象，因?yàn)锳、B保持靜止，所以豎直墻壁對A有豎直向上的靜摩擦力F和水平向右的彈力F.再以B為研究對象，其受力情況如圖乙所示，即要保持物體B平衡，B應(yīng)受到重力、壓力F、A對B的靜摩擦力的作用，同時，B還應(yīng)受到A對B的彈力作用以A為研究對象，還受重力、B的彈力和靜摩擦力作用，A的受力圖如圖甲所示，所以選項D正確,【答案】D,如圖118所示，重120N的滑塊A靜止在傾角為30的粗糙斜面上，有一根原長為10cm、勁度系數(shù)為1103N/m的彈簧，其一端固定在斜面底端，另一端固定在滑塊A后，彈簧長度縮短為8cm.現(xiàn)用一彈簧測力計沿斜面向上拉滑塊，若滑塊與斜面間的最大靜摩擦力為50N，當(dāng)彈簧的長度仍為8cm時，彈簧測力計的示數(shù)不可能為A40NB60NC80ND100N,【解析】設(shè)滑塊與斜面間的靜摩擦力沿斜面向上，彈簧產(chǎn)生的彈力沿斜面向上，大小為F1kx，由平衡條件得：FfF1mgsin30，可得：kxFf60N，施加拉力F后，有：FkxFf60N，隨著F由0逐漸增大，F(xiàn)f逐漸減小，當(dāng)Ff0時，F(xiàn)為40N；當(dāng)Ff沿斜面向下時，F(xiàn)kxFfmgsin30，有：FFf40N，隨F增大，F(xiàn)f也逐漸增大，直到Ff50N，此時F90N，當(dāng)F90N，滑塊就沿斜面滑動，故彈簧測力計的讀數(shù)不可能為100N.答案D,