(精编!)高一物理《受力分析与共点力作用下物体的平衡》规律总结与练习
高中物理力与物体的平衡习题解析与专题训练(附答案)
力与物体的平衡例题解析力的合成与分解1.物体受共点力F1、F2、F3作用而做匀速直线运动,则这三个力可能选取的数值为A.15 N、5 N、6 NB.3 N、6 N、4 NC.1 N、2 N、10 ND.1 N、6 N、8 N解析:物体在F1、F2、F3作用下而做匀速直线运动,则三个力的合力必定为零,只有B选项中的三个力的合力可能为零,故选B.答案:B2.一组力作用于一个物体,其合力为零.现把其中的一个大小为20 N的力的作用方向改变90°而大小不变,那么这个物体所受力的合力大小是_______.解析:由于物体所受的合力为零,则除20 N以外的其他力的合力大小为20 N,方向与20 N的力方向相反.若把20 N的力的方向改变90°,则它与其余力的合力垂直,由平行四边形定则知物体所受力的合力大小为202N.答案:202N3.如图1-2-15所示,物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动,则物块受的摩擦力F f与拉力F的合力方向应该是图1-2-15A.水平向右B.竖直向上C.向右偏上D.向左偏上解析:对物块进行受力分析如图所示:除F与F f外,它还受竖直向下的重力G及竖直向上的支持力F N,物块匀速运动,处于平衡状态,合力为零.由于重力G和支持力F N在竖直方向上,为使这四个力的合力为零,F与F f的合力必须沿竖直方向.由平行四边形定则可知,F与F f的合力只能竖直向上.故B正确.F答案:B4.如图1-2-16所示,物体静止于光滑水平面M 上,力F 作用于物体O 点,现要使物体沿着OO '方向做加速运动(F 和O O '都在M 水平面内).那么,必须同时再加一个力F ',这个力的最小值是图1-2-16A.F cos θB.F sin θC.F tan θD.F cot θ解析:为使物体在水平面内沿着O O '做加速运动,则F 与F '的合力方向应沿着O O ',为使F '最小,F '应与OO '垂直,如图所示.故F '的最小值为F '=F sin θ,B 选项正确.答案:B5 .某运动员在单杠上做引体向上的动作,使身体匀速上升.第一次两手距离与肩同宽,第二次两手间的距离是肩宽的2倍.比较运动员两次对单杠向下的作用力的大小,其结果为_______.解析:由于运动员匀速上升,运动员两次所受单杠的作用力都等于他的重力,故他对单杠向下的作用力都是mg .答案:mg6. 一根轻质细绳能承受的最大拉力是G ,现把一重为G 的物体系在绳的中点,两手先并拢分别握住绳的两端,然后缓慢地左右对称分开.为使绳不断,两绳间的夹角不能超过A.45°B.60°C.120°D.135°解析:当两绳间的夹角为120°时,两绳的拉力等于G ;若两绳的夹角大于120°,两绳的拉力大于G ;若两绳间的夹角小于120°,两绳的拉力小于G ,故选C.答案:C7. 刀、斧、凿、刨等切削工具的刃都叫做劈,劈的截面是一个三角形,如图1-2-17所示,使用劈的时候,在劈背上加力F ,这个力产生的作用效果是使劈的两侧面推压物体,把物体劈开.设劈的纵截面是一个等腰三角形,劈背的宽度是d ,劈的侧面的长度是L .试求劈的两个侧面对物体的压力F 1、F 2.2图1-2-17解析:根据力F 产生的作用效果,可以把力F 分解为两个垂直于侧面的力'1F 、'2F ,如图所示,由对称性可知,'1F ='2F .根据力三角形△O '1F F 与几何三角形△ACB 相似可得L F '1=dFF2'所以'1F ='2F =dLF 由于F 1='1F ,F 2='2F , 故F 1=F 2=dL F . 答案:F 1=F 2=dL F8. 如图1-2-18所示,保持θ不变,将B 点向上移,则BO 绳的拉力将图1-2-18 A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小解析:对结点O 受力分析如图甲所示.由于结点O 始终处于平衡状态,合力为零,故F 1、F B 、F A 经过平移可构成一个矢量三角形,其中F 1=mg ,其大小和方向始终不变;F A 方向也不变,大小可变;F B 的大小、方向都在变.在绳向上偏移的过程中,可能作出一系列矢量三角形如图乙所示,显而易见在F B 变化到与F A 垂直前,F B 是逐渐变小的,然后F B 又逐渐变大.同时看出F A 是逐渐变小的,故C 正确.应用此方法可解决许多相关动态平衡问题.AA甲乙答案:C9.用细绳AC 和BC 吊起一重物,两绳与竖直方向的夹角如图1-2-19所示,AC 能承受的最大拉力为150 N ,BC 能承受的最大拉力为100 N.为使绳子不断裂,所吊重物的质量不得超过多少?图1-2-19解析:重物受到的三个力的方向已确定.当AC 、BC 中有一条绳的拉力达到最大拉力时,设F AC 已达到F AC =150 N ,已知F BC =F AC tan30°=86.6 N <100 N.A CG =30cos AC F =22150N =172 N. G =172 N 时,F AC =150 N ,而F BC <100 N ,AC 要断. 所以G ≤172 N ,m ≤17.2 kg. 答案:m ≤17.2 kg10.(2003年高考新课程理科综合,19)如图1-2-20所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m 1和m 2的小球,当它们处于平衡状态时,质量为m 1的小球和O 点的连线与水平线的夹角为α=60°.两小球的质量比12m m 为2图1-2-20A.33B.32C.23D.22 解析:由F N 与F T 水平方向合力为零可知,F N =F T ;竖直方向有2F T cos30°=m 1g ,又F T =m 2 g ,从而得2m 2 g ×23=m 1 g ,解得12m m =33.答案:A11.如图1-2-21所示,重为G 的均匀链条,两端用等长的轻绳连接,接在等高的地方,绳与水平方向成θ角.试求:(1)绳子的张力;(2)链条最低点的张力.图1-2-21解析:(1)如图所示,设两端绳的拉力均为F 1,则有2F 1sin θ=G1F 1=θsin 2G. (2)设链条最低点的张力为F 2,则有 F 2=F 1cos θ=21G cot θ. 答案:(1)θsin 2G (2)21G cot θ12. 水平横梁的一端A 插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B .一轻绳的一端C 固定在墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量m =10 kg 的重物,∠CBA =30°,如图1-2-22 所示.则滑轮受到绳子的作用力为(g 取10 m/s 2)ABCm图1-2-22A.50 NB.503 NC.100 ND.200 N解析:滑轮所受绳子的作用力是滑轮两侧绳子拉力的合力.根据定滑轮的特点,两侧绳的拉力均为F =mg =100 N.由于两侧绳的夹角为120°,所以,它们的合力也等于100 N ,C 选项正确.答案:C 13.(2003年辽宁大综合,36)如图1-2-23所示,一质量为M 的楔形木块放在水平桌面上,它的顶角为90°,两底角为α和β;a 、b 为两个位于斜面上质量均为m 的小木块.已知所有接触面都是光滑的.现发现a 、b 沿斜面下滑,而楔形木块静止不动,这时楔形木块对水平桌面的压力等于♋♌Ma b图1-2-23 A.Mg +mgB.Mg +2mgC.Mg +mg (sin α+sin β)D.Mg +mg (cos α+cos β)解析:以楔形木块为研究对象,它受到重力、支持力、两木块的压力,根据平衡条件得F N =Mg +mg cos 2α+mg cos 2β 由于α+β=90°, 故cos 2α+cos 2β=1,所以楔形木块对地面的压力为F N =Mg +mg 正确选项为A. 答案:A14.如图1-2-24所示,用光滑的粗铁丝做成一直角三角形,BC 水平,AC 边竖直,∠ABC =α,AB 及AC 两边上分别套有细线连着的铜环,当它们静止时,细线跟AB 所成的角θ的大小为(细线长度小于BC )图1-2-24A.θ=αB.θ>2π C.θ<αD.α<θ<2π 解析:若铜环Q 质量为零,则它仅受线的拉力和铁丝AC 的弹力,它们是一对平衡力.由于铁丝对Q 环的弹力垂直于AC ,则细线必定垂直于AC ,此时θ=α,由于Q 环的质量大于零,故θ>α.同样的道理,若铜环P 的质量为零,则θ=2π,而铜环P 的质量大于零,则θ<2π,故α<θ<2π.选项D 正确.答案:D15.(2004年天津理综,17)中子内有一个电荷量为+32e 的上夸克和两个电荷量为-31e 的下夸克,一简单模型是三个夸克都在半径为r 的同一圆周上,如图1-2-25所示.图1-2-26给出的四幅图中,能正确表示出各夸克所受静电作用力的是+23e图1-2-25+23e+23e+23e+23eBD图1-2-26解析:电荷量为-31e 的下夸克所受的另一个电荷量为-31e 的下夸克给它的静电力,为电荷量为+32e 的上夸克给它静电力的21,则由受力图及相应的几何知识可得到,两个电荷量为-31e 的下夸克所受的静电力的合力均竖直向上,电荷量为+32e 的上夸克所受的静电力的合力竖直向下,故B 选项正确.答案:B16.有点难度哟!如图1-2-27所示,在倾角α=60°的斜面上放一个质量为m 的物体,用k =100 N/m 的轻质弹簧平行斜面吊着.发现物体放在PQ 间任何位置都处于静止状态,测得AP =22 cm ,AQ =8 cm ,则物体与斜面间的最大静摩擦力等于多少?图1-2-27解析:物体位于Q 点时,弹簧必处于压缩状态,对物体的弹力F Q 沿斜面向下;物体位于P 点时,弹簧已处于拉伸状态,对物体的弹力F P 沿斜面向上,P 、Q 两点是物体静止于斜面上的临界位置,此时斜面对物体的静摩擦力都达到最大值F m ,其方向分别沿斜面向下和向上.根据胡克定律和物体的平衡条件得: k (l 0-l 1)+mg sin α=F m k (l 2-l 0)=mg sin α+F m解得F m =21k (l 2-l 1)=21×100×0.14 N=7 N. 答案:7 N17.有点难度哟!压榨机如图1-2-28所示,B 为固定铰链,A 为活动铰链.在A 处作用一水平力F ,C 就以比F 大得多的力压D .已知L =0.5 m ,h =0.1 m ,F =200 N ,C 与左壁接触面光滑,求D 受到的压力.图1-2-28解析:根据水平力产生的效果,它可分解为沿杆的两个分力F 1、F 2,如图a 所示.则F 1=F 2=αcos 21F=αcos 2FFF F 2F F F 34a b而沿AC 杆的分力F 1又产生了两个效果:对墙壁的水平推力F 3和对D 的压力F 4,如图b 所示,则F 4=F 1sin α=21F tan α而tan α=hL故F 4=hLF 2=1.022005.0⨯⨯ N=500 N. 答案:500 N18.(06广东模拟)如图1-2所示是山区村民用斧头劈柴的剖面图,图中BC 边为斧头背,AB 、AC 边是斧头的刃面。
(新)中学物理《共点力平衡》知识详解及典型训练试题
共点力平衡一、单选题1.如图所示,两个相同的小物体P、Q静止在斜面上,P与Q之间的弹簧A处于伸长状态,Q与挡板间的弹簧B处于压缩状态,则以下判断正确的是()A.撤去弹簧A,物体P将下滑,物体Q将静止B.撤去弹簧A,弹簧B的弹力将变小C.撤去弹簧B,两个物体均保持静止D.撤去弹簧B,弹簧A的弹力将变小1.【答案】C【解析】【解答】解:开始时P受到重力、斜面的支持力、弹簧的向上拉力,由于不知道P 受到的重力与弹簧向上的拉力的大小关系,不能判断出P与斜面之间是否有摩擦力,以及摩擦力的方向;开始时Q受到重力、斜面的支持力、弹簧A向下的拉力以及弹簧B向下的推力,所以Q一定受到斜面的向上的摩擦力.AB、撤去弹簧A的瞬间,由于不知道P与斜面之间的摩擦力的情况,所以物体P不一定将下滑;撤去弹簧A的瞬间,弹簧B的长度不变,所以弹簧B的弹力不变,物体Q受到重力、斜面的支持力、及弹簧B向下的推力以及摩擦力的作用,由于沿斜面向下的力少了弹簧A 的拉力,所以摩擦力减小,Q仍然将静止;故AB错误;CD、撤去弹簧B,弹簧A的长度不变,所以弹力不变;所以物块P的受力不变,则P将继续保持静止;撤去弹簧B,Q受到的向下的力少了弹簧B的推力,所以摩擦力减小,Q仍然将静止.故C 正确,D错误;故选:C【分析】以AB为系统进行受力分析,可以发现静摩擦力等于重力的分力和弹簧B向下的弹力,当弹力消失,重力仍旧等于静摩擦力所以不动。
撤去A时P由于不知道静摩擦力的方向,且和重力分力的大小关系所以P不一定运动,Q的静摩擦力在变小所以也不动。
2.如图5所示,小球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上,当细绳由水平方向逐渐向上移动时,球始终保持静止状态,则细绳上的拉力将()A.先增大后减小B.逐渐减小C.先减小后增大D.逐渐增大2.【答案】C【解析】【分析】如图所示,对小球受力分析知:小球受三个力的作用而保持平衡,且拉力T和支持力N的合力和重力G相平衡,即拉力T和支持力的合力保持不变,因为支持力始终是与斜面垂直的,所以支持力的方向不变.根据几何知识,点到线的垂线段最短,当拉力T 的方向和支持力的方向相垂直时,拉力T取得最小值,所以当细绳向上缓慢偏移时,拉力经历了先减小后增大,选项A、B、C错,选项D正确.本题的答案应该是:先减小后增大,选D。
2020年高考物理总复习第四课时《受力分析共点力作用下
• 1.物体速度为零是否就是物体处于静止状 态?
• 【提示】 不一定,速度为零可能合外力 不为零,也就是说可能有加速度,而静止 状态与匀速直线运动状态,均为平衡态.
• 2.竖直上抛运动的物体在最高点时,处于 平衡状态吗?单摆摆动时,摆球过平衡位 置时,处于平衡状态吗?
• B.只有做匀速直线运动的物体,才能说它 处于平衡状态
• 【解析】 静止的和做匀速度直线运动的 物体都处于平衡状态,单摆的摆球上升到 最高点时虽然速度是零,但它这时还受重 力和绳的拉力作用,合外力不为零,不满 足物体平衡条件.根据平衡条件可知D选项 正确.故本题选D.
• 【答案】 D
• 4.如图所示,“马踏飞 燕”,是汉代艺术家高度智 慧、丰富想象、浪漫主义精 神和高超的艺术技巧的结 晶,是我国古代雕塑艺术的 稀世之宝,飞奔的骏马之所 以能用一只蹄稳稳地踏在飞
• 如甲图所示,在平行斜面的方向上
• F=m1gsin 30°+Ff
• 所 以 Ff = F - m1gsin 5×10×0.5)N=5 N.
30° = (30 -
• 由牛顿第三定律可知:滑块对斜面的摩擦 力大小为5 N.
• (2) 用 整 体3 法 : 因 两 个 物 体 均 处 于 平 衡 状 态,故可以将滑块与斜面体3当作一个整体 来研究,其受力如乙图所示,由图乙可 知;在水平方向上有F地.共点力:作用在物体的同一点或作用线 (或延长线)相交于同一点的几个力.
• 3.平衡条件
• (1)物体所受合外力为零,∑F=0.
• (2) 若 采 用 正 交 分 解 法 , 则 平 衡 条 件 表 示
为
.
高一物理第二章 力 物体的平衡 第Ⅱ单元 物体受力分析 共点力作用下物体的平衡课件
【例8】如图所示,轻绳OA一端系在天花板上,与竖直线夹角37°,轻绳OB水平,一端系在墙上,O点处挂一重为40N的物体. (1)求AO、BO的拉力各为多大? (2)若AO、BO、CO所能承受的最大拉力均为100N,则所吊重物不能,在圆心O的正上方处有一定滑轮,通过定滑轮用细绳拉一质量为m的小球由A点(OA水平)沿圆柱缓慢运动到B点。求: (1)此过程中,该球对圆柱体的压力。 (2)分析此过程中,绳对球的拉力F如何变化
【例4】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 ( ) A.N不变,T变大 B.N不变,T变小 C.N变大,T变大 D.N变大,T变小
【例5】如图所示,质量为m的球放在倾角为α的光滑斜面上,在斜面上有一光滑且不计厚度的木板挡住球,使之处于静止状态.今使挡板与斜面的夹角β缓慢增大,试分析在此过程中球对挡板和球对斜面的压力大小如何变化.
【例6】如图,船在宽12m的河中央直线行驶,拉船的绳到岸边长10m,两根绳子的拉力大小均为1000N,则绳子对船拉力的合力大小为多少?
二、力的合成与分解 1.几个力同时作用的共同效果与某一个力单独作用的效果相同,这一个力称为那几个力的合力,那几个力称为这一个力的分力.合力与分力的关系是等效替代关系. 2.力的合成与分解都遵循平行四边形定则
例如,二力(F1、F2)的夹角为θ,求合力F的大小
讨论: (1)当θ=0°时,Fmax=F1+F2; (2)当θ=180°时,Fmin=|F1-F2|; (3)当θ=90°时,F= ; (4)当F1=F2,且θ=120°时,F=F1=F2
高中物理必修一 3.5 共点力的平衡
针对训练2 如图5所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心.一
质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点.设滑块所受支持力为
FN,OP与水平方向的夹角为θ,重力加速度为g,下列关系正确的是
√A.F=tamngθ
B.F=mgtan θ
C.FN=tamngθ
D.FN=mgtan θ
图5
解析 对小滑块进行受力分析,如图所示,将FN沿水平方向和竖直方向 进行分解,根据平衡条件列方程. 水平方向有:FNcos θ=F 竖直方向有:FNsin θ=mg 联立解得 F=tamngθ,FN=smingθ.
则a、b两弹簧的伸长量之比为
图3
√A.34
B.43
C.45
D.54
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析 对小球受力分析,受到重力和两个弹簧的弹力,如图所示, 则有:FFab=mmggcsoins 3377°°=34 而Fa=kxa,Fb=kxb 解得xxab=34 故A正确,B、C、D错误.
当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝偏离竖直方向一个角度.风力越大,
偏角越大.通过传感器,就可以根据偏角的大小指示出风
力.那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么
样的关系呢?(重力加速度为g)
答案 见解析
图4
解析 选取金属球为研究对象,它受到三个力的作用,金属球处于平衡 状态,这三个力的合力为零.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
考点二 三力平衡问题
5.(2020·梅河口市博文学校高一上期末)如图3所示,
两根完全相同的轻弹簧a、b上端固定在竖直墙壁上,
下端连接在小球上.小球静止时,弹簧a、b与竖直方
高一物理练习——共点力作用下物体的平衡(二)
第十天共点力作用下物体的平衡(二)1.如图所示,在竖直墙壁的A点处有一根水平轻杆a,杆的左端有一个轻滑轮O.一根细线上端固定在该天花板的B点处,细线跨过滑轮O,下端系一个重为G的物体,开始时BO段细线与天花板的夹角为θ=30°.系统保持静止,当轻杆a缓慢向下平动的过程中,不计一切摩擦.下列说法中正确的是()A.细线BO对天花板的拉力减小B.a杆对滑轮的作用力逐渐减小C.a杆对滑轮的作用力的方向沿杆水平向右D.墙壁对a杆的作用力不变2.如图所示,质量均为m的小球A、B用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点,在外力F的作用下,小球A、B处于静止状态.若要使两小球处于静止状态且悬线OA与竖直方向的夹角θ保持30°不变,则外力F的大小不可能...的是()A.可能为33mg B.可能为52mgC.可能为3mg D.可能为mg3.《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程。
如图所示,绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点,另一端固定在兜篮上。
另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮,一端连接兜篮,另一端由工人控制。
身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里,缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。
绳O D一直处于伸直状态,兜篮、王进及携带的设备总质量为m,不计一切阻力,重力加速度大小为g。
关于王进从C点运动到E点的过程中,下列说法正确的是()A.工人对绳的拉力一直变大B.绳OD的拉力一直变小C.OD、CD两绳拉力的合力大小等于mgD.当绳CD与竖直方向的夹角为30°时,工人对绳的拉力为33 mg4.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN.在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态.如右图所示是这个装置的纵截面图. 若用外力使MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止.在此过程中,下列说法中正确的是()A.MN对Q的弹力逐渐减小B.地面对P的摩擦力逐渐增大C.P、Q间的弹力先减小后增大D.Q所受的合力逐渐增大5.如图所示,所受重力为G 的均匀小球放在倾角为α的斜面上,球被与斜面夹角为θ的木板挡住,球面、木板均光滑.若使球对木板压力最小,则木板与斜面间夹角θ应为( )A .α B.π2-α C.π2 D.π2+α 6.如下图所示,在一根粗糙的水平直杆上套有两个质量均为m 的铁环,两铁环上系着两根等长细线,共同拴住质量为M 的小球,两铁环与小球都处于静止状态.现想办法使得两铁环间距离增大稍许而同时仍能保持系统平衡,则水平直杆对铁环的支持力F N 和摩擦力F f 的可能变化是( )A .F N 减小B .F N 增大C .F f 增大D .F f 不变7.如图所示,光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上,一足够长的细绳跨过滑轮,一端悬挂小球b ,另一端与套在水平细杆上的小球a 连接。
高一物理共点力作用下物体的平衡(二)人教版知识精讲
高一物理共点力作用下物体的平衡〔二〕人教版【本讲教育信息】一. 教学内容:共点力作用下物体的平衡〔二〕二. 知识要点:〔一〕处理共点力平衡问题的常见方法和技巧物体所受各力的作用线〔或其反向延长线〕能交于一点,且物体处于静止状态或匀速直线运动状态,如此称为共点力作用下物体的平衡。
它是静力学中最常见的问题,下面主要介绍处理共点力作用下物体平衡问题的一些思维方法。
1. 解三个共点力作用下物体平衡问题的方法解三个共点力作用下物体平衡问题的常用方法有以下五种:〔1 Array [例1]向的夹角OF理得,AF合〔2[例2] 图BOA.FN〔4〕三力汇交原理:如果一个物体受到三个不平行外力的作用而平衡,这三个力的作用线必在同一平面上,而且必为共点力。
TA TB 根据三角形知识,有TB TA TA F F F F ==︒='60cos 2又因为F F ='所以F 2. y 轴上,对x 、y [例5] 解析:[和[为[例由以上两式得:B F mg F -=θsin ① 与θθsin 2cos 2mg F F C +=② 要使两绳都能绷直,需有0≥B F ③0≥C F ④ 由①③两式得F 有最大值N mg F 3340sin ==θ 由②④两式得F 有最小值N mg F 3320sin 2==θ[例时,寻找变化中保持不变的局部,乃是解决平衡问题的一种重要方法。
[例10] 三个一样的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a 、b 、c ,支点P 、Q 在同一水平面上,a 球的重心a O 位于球心,b 球和c 球的重心b O 、c O 分别位于球心的正上方和球心的正下方,如图18所示,三球均处于平衡状态,支点P 对a 球的弹力为Na F ,对b 球和c 球的弹力分别为Nb F 、Nc F ,如此〔 〕A.Nc Nb Na F F F ==B.Nc Na Nb F F F >>C.Nc Na Nb F F F <<D.Nc Nb Na F F F =>.P Q .P Q .P Qab c ..图18解析:此题的干扰因素是三个球的重心在竖直方向的位置发生了变化〔a 在球心、b 在球心之上、c 在球心之下〕。
高一物理《相互作用》受力分析、共点力平衡
F 0 F 0
x y
(4)解方程(组),必要时验证结论。
• 例7.如图所示,用斜向上的外力 F将质量为m的物 体推着物体沿水平面匀速运动,求物体与水平面间的 滑动摩擦因数μ 为多少?
F θ
• 【练习2】 如图所示,用斜向上的外力 F将质量为m的
物体推着物体沿竖直墙壁匀速运动,求物体与竖直墙 壁间的滑动摩擦因数μ为多少?
练习.求挡板缓慢的放置水平的过程中小球对挡板和 斜面压力的变化
例4.如图所示,质量为m的物体用细绳OC悬挂在支架上 的O点,轻杆OB可绕B点转动,求细绳OA中张力T大小和 轻杆OB受力N大小。
A
θ B 图 37
O C mg
1-75
12
例5.如图所示,水平横梁一端A插在墙壁内,另一端装有小滑 轮B,一轻绳一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一 质量为m=10kg的重物,则滑轮受到绳子作用力为:
受 力 分 析 和 共 点 力 的 平 衡
1、什么叫平衡状态?什么叫做共点力的平衡?
v=0 N
受力分析
这就叫 共点力 的平衡
v f
N F
பைடு நூலகம்G 放在水平地面 上静止的物体
G 水平地面上匀 速运动的物体
2、请你说一说共点力的平衡条件?
回顾:二力平衡的条件?
大小相等,方向相反
即合力为零
物体受到多个力的作用 而处于平衡状态应满足 什么条件呢?
例2.如图所示,AO、BO和CO三根绳子能承受的最大拉力 相等,O为结点,OB与竖直方向夹角为θ ,悬挂物质量为m。 求: ①OA、OB、OC三根绳子拉力的大小 。 ②A点向上移动少许,重新平衡后,绳中张力如何变化?
B
O A
高中物理 必修一【受力分析 共点力的平衡】典型题(带解析)
高中物理 必修一 【受力分析 共点力的平衡】典型题1.设雨点下落过程中受到的空气阻力与雨点(可看成球形)的横截面积S 成正比,与下落速度v 的二次方成正比,即f =kS v 2,其中k 为比例常数,且雨点最终都做匀速运动.已知球的体积公式为V =43πr 3(r 为半径).若两个雨点的半径之比为1∶2,则这两个雨点的落地速度之比为( )A .1∶2B .1∶2C .1∶4D .1∶8解析:选A .当雨点做匀速直线运动时,重力与阻力相等,即f =mg ,故k ×πr 2×v 2=mg =ρ×43πr 3×g ,即v 2=4g ρr 3k,由于半径之比为1∶2,则落地速度之比为1∶2,选项A 正确.2. (多选)如图所示,水平地面上的L 形木板M 上放着小木块m ,M 与m 间有一个处于拉伸状态的弹簧,整个装置处于静止状态.下列说法正确的是( )A .M 对m 无摩擦力作用B .M 对m 的摩擦力方向向左C .地面对M 的摩擦力方向向左D .地面对M 无摩擦力作用解析:选BD .对m 受力分析,m 受到重力、支持力、水平向右的弹簧的拉力和木板的摩擦力,根据平衡条件知,M 对m 的摩擦力方向向左,故A 错误,B 正确;对整体受力分析,在竖直方向上受到重力和支持力平衡,若地面对M 有摩擦力,则整体合力不为零,故地面对M 无摩擦力作用,故C 错误,D 正确.3.如图所示,水平面上A 、B 两物块的接触面水平,二者叠放在一起在作用于B 上的水平恒定拉力F 的作用下沿地面向右做匀速运动,某时刻撤去力F 后,二者仍不发生相对滑动,关于撤去F 前后下列说法正确的是( )A .撤去F 之前A 受3个力作用B.撤去F之前B受到4个力作用C.撤去F前后,A的受力情况不变D.A、B间的动摩擦因数μ1不小于B与地面间的动摩擦因数μ2解析:选D.撤去F前,整体做匀速运动,故B受地面的摩擦力与F平衡,而A水平方向不受外力,故A不受B的摩擦力,B受重力、支持力、压力、拉力和地面的摩擦力共5个力作用;A只受重力和B对A的支持力两个力的作用,A、B错误;撤去拉力F后,由于整体做减速运动,A受到重力和B对A的支持力及B对A的摩擦力3个力的作用,C 错误;撤去拉力F后,由于整体做减速运动,整体的加速度a=μ2g,而A的加速度a A=μ2g ≤μ1g,即μ2≤μ1,D正确.4.如图甲所示,在粗糙水平面上静止放置一个截面为三角形的斜劈,其质量为M.两个质量分别为m1和m2的小物块恰好能沿两侧面匀速下滑.若现在对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力F1和F2,且F1>F2,如图乙所示.则在两个小物块沿斜面下滑的过程中,下列说法正确的是()A.斜劈可能向左运动B.斜劈受到地面向右的摩擦力作用C.斜劈对地面的压力大小等于(M+m1+m2)gD.斜劈对地面的压力大小等于(M+m1+m2)g+F1sin α+F2sin β解析:选C.在未施加力之前,三个物体都处于平衡状态,故可以对三个物体的整体受力分析,受重力和支持力,故支持力为(M+m1+m2)g,没有摩擦力;施加力之后,m1、m2与M的摩擦力、弹力都不变,则M受力情况不变,斜劈仍保持静止,根据牛顿第三定律可知斜劈对地面的压力大小等于(M+m1+m2)g,与地面间没有摩擦力,C正确.5. (多选)如图所示,A球被固定在竖直支架上,A球正上方的点O悬有一轻绳拉住B 球,两球之间连有轻弹簧,平衡时绳长为L,张力为T1,弹簧弹力为F1.若将弹簧换成原长相同的劲度系数更小的轻弹簧,再次平衡时绳中的张力为T2,弹簧弹力为F2,则() A.T1>T2B.T1=T2C.F1<F2D.F1>F2解析:选BD .以B 球为研究对象,B 球受到重力G 、弹簧的弹力F 和绳子的张力T ,如图所示.B 球受力平衡时,F 与T 的合力与重力G 大小相等、方向相反,即G ′=G .根据三角形相似得G ′OA =T OB =F AB,换成劲度系数小的轻弹簧,形变量增大,AB 减小,则T 不变,F 减小,选项B 、D 正确.6.物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行.已知物块与斜面之间的动摩擦因数为33,重力加速度取10 m/s 2.若轻绳能承受的最大张力为1 500 N ,则物块的质量最大为( )A .150 kgB .100 3 kgC .200 kgD .200 3 kg解析:选A .物块沿斜面向上匀速运动,受力如图,根据平衡条件F = F f + mg sin θ①F f = μF N ②F N =mg cos θ③由①②③式得F =mg sin θ+μmg cos θ,所以m =F g sin θ+μg cos θ,代入数据得m =150 kg ,选项A 正确. 7.如图所示,桌面上固定一个光滑竖直挡板,现将一个长方形物块A 与截面为三角形的垫块B 叠放在一起,用水平外力F 缓缓向左推动B ,使A 缓慢升高,设各接触面均光滑,则该过程中( )A.A和B均受三个力作用而平衡B.B对桌面的压力越来越大C.A对B的压力越来越小D.推力F的大小恒定不变解析:选D.设B的倾角为θ,对A物体受力分析,如图所示,则F3与竖直方向的夹角为θ,由平衡条件有F3cos θ=G A,F3sin θ=F2,所以A对B的压力不变,选项C错误;A受三个力的作用,B受四个力的作用,选项A错误;对A、B整体受力分析,可知B对桌面的压力F′=G A+G B,推力F=F2,因G A、G B、F2均不变,故B对桌面的压力不变,推力F不变,选项B错误,D正确.8.(多选)如图所示,将一充有氢气的气球系在一个石块上,风沿水平方向吹,气球受到的风力大小为F风=kS v2(k是阻力系数,S是迎风横截面积),石块开始静止于水平地面上,则()A.若风速逐渐增大,气球会连同石块一起离开地面B.无论风速多大,气球连同石块都不会离开地面C.若风速逐渐增大,气球会连同石块一起沿地面向左滑动D.无论风速多大,气球连同石块都不会被吹动解析:选BC.解析法分析动态变化.如图,整体分析气球与石块.开始时受力平衡,水平风力增大,不改变竖直方向的各个力,则石块不会离开地面,故选项A错误,B正确;开始时系统平衡,有F风=F f,又有F f≤F fmax=μF N(μ为石块与地面的动摩擦因数),解得F≤μF N,若F风增大,竖直方向F N=(M+m)g-F浮不变,当F风增大到μF N时,系统会沿风地面向左滑动,故选项C正确,D错误.9.如图所示,两个相同的小物体P、Q静止在斜面上,P与Q之间的弹簧A处于伸长状态,Q与挡板间的弹簧B处于压缩状态,则以下判断正确的是()A.撤去弹簧A,物体P将下滑,物体Q将静止B.撤去弹簧A,弹簧B的弹力将变小C.撤去弹簧B,两个物体均保持静止D.撤去弹簧B,弹簧A的弹力将变小解析:选C.由于不知道物体P与斜面之间的摩擦力情况,故撤去弹簧A不能判断物体P的运动状态,选项A错误;撤去弹簧A的瞬间弹簧B的长度不变,所以弹簧B的弹力不变,故选项B错误;将PQ看成整体可以知道,P和Q的摩擦力方向均沿斜面向上,且PQ整体的摩擦力大于整体重力沿斜面向下的分力,故撤去弹簧B后物体P和Q仍然可以处于静止状态,弹簧A的弹力不变,故选项D错误,C正确.10.如图所示,在水平杆MN上套上两个质量不计的小环A和B,一长度为l、不可伸长的细线两端分别系在环A、B上,并在细线中点挂一个质量为m的物块.已知环A、B 与杆间的动摩擦因数均为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.那么系统平衡时小环A、B间的最大距离为()A.μl1+μ2B.l1+μC.l1+μ2D.μl1+μ解析:选A.则对A、B及m的整体:mg=2F N,则环与杆间的最大静摩擦力f m=μF N=12μmg ;设细绳与杆的夹角为θ,则对圆环T cos θ=f m ;对物块:2T sin θ=mg .解得tan θ=1μ;设AB 间的最大距离为x ,则⎝⎛⎭⎫12l 2-⎝⎛⎭⎫12x 212x =tan θ=1μ,解得x =μl 1+μ2,故选A .11. (多选)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N ,另一端与斜面上的物块M 相连,系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N ,直至悬挂N 的细绳与竖直方向成45°.已知M 始终保持静止,则在此过程中( )A .水平拉力的大小可能保持不变B .M 所受细绳的拉力大小一定一直增加C .M 所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D .M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加解析:选BD .选N 为研究对象,受力情况如图甲所示,用水平拉力F 缓慢拉动N 的过程中,水平拉力F 逐渐增大,细绳的拉力T 逐渐增大,A 错,B 对.对于M ,受重力G M 、支持力F N 、绳的拉力T 以及斜面对它的摩擦力f .如图乙所示,若开始时斜面对M 的摩擦力f 沿斜面向上,则T +f =G M sin θ,T 逐渐增大,f 逐渐减小,当f 减小到零后,再反向增大.若开始时斜面对M 的摩擦力沿斜面向下,此时,T =G M sin θ+f ,当T 逐渐增大时,f 逐渐增大,C 错,D 对.12. (多选)如图所示,质量均为m 的两光滑小环A 和B 用轻绳连接,分别套在水平和竖直的固定直杆上.在绳上O 点施一水平力F 拉紧轻绳,设法使整个系统处于静止状态,重力加速度为g .随后使力F 缓慢增大,则在此过程中( )A .OA 段绳中的张力始终大于mg ,且逐渐增大B .杆对A 环的作用力始终大于2mg ,且逐渐增大C .OB 段绳中的张力始终大于mg ,且逐渐增大D .OB 段绳与竖直方向的夹角逐渐增大解析:选CD .以A 、B 两个小环整体为研究对象,对整体受力分析,整体受总重力2mg 、水平力F 、水平杆对A 环向上的支持力F N A 、竖直杆对B 环水平向左的支持力F N B ,据平衡条件可得,水平杆对A 环向上的支持力F N A =2mg ,竖直杆对B 环水平向左的支持力F N B =F ,以A 为研究对象,对A 受力分析,A 受重力、水平杆对A 竖直向上的支持力、绳OA 对A 的拉力,三力平衡,绳OA 的拉力一定竖直向下,且F N A =mg +T OA ,解得T OA =mg ,故A 、B 错误.以B 为研究对象,对B 受力分析,如图所示,设OB 段绳与竖直方向的夹角为θ,由平衡条件可得T OB =(mg )2+F 2N B =(mg )2+F 2,tan θ=F N B mg =F mg,力F 缓慢增大,OB 段绳中的张力始终大于mg ,且逐渐增大,OB 段绳与竖直方向的夹角逐渐增大,故C 、D 正确.13.(多选)如图,柔软轻绳ON 的一端O 固定,其中间某点M 拴一重物,用手拉住绳的另一端N .初始时,OM 竖直且MN 被拉直,OM 与MN 之间的夹角为α⎝⎛⎭⎫α>π2.现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变.在OM 由竖直被拉到水平的过程中( )A .MN 上的张力逐渐增大B .MN 上的张力先增大后减小C .OM 上的张力逐渐增大D .OM 上的张力先增大后减小解析:选AD .设重物的质量为m ,绳OM 中的张力为T OM ,绳MN 中的张力为T MN .开始时,T OM =mg ,T MN =0.由于缓慢拉起,则重物一直处于平衡状态,两绳张力的合力与重物的重力mg 等大、反向.如图所示,已知角α不变,在绳MN 缓慢拉起的过程中,角β逐渐增大,则角(α-β)逐渐减小,但角θ不变,在三角形中,利用正弦定理得:T O M sin(α-β)=mg sin θ,(α-β)由钝角变为锐角,则T O M 先增大后减小,选项D 正确;同理知T MN sin β=mg sin θ,在β由0变为π2的过程中,T MN 一直增大,选项A 正确.14.质量为M 的半圆柱体P 放在粗糙的水平地面上,其右端固定一个竖直挡板AB ,在P 上放两个大小相同的光滑小球C 和D ,质量均为m ,整个装置的纵截面如图所示.开始时P 、C 球心连线与水平面的夹角为θ,点P 、D 球心连线处于竖直方向,已知重力加速度为g .则下列说法正确的是( )A .P 和挡板对C 的弹力分别为mg tan θ和mg sin θB .地面对P 的摩擦力大小为零C .使挡板缓慢地向右平行移动,但C 仍在P 和挡板AB 作用下悬于半空中,则地面对P 的摩擦力将不断增大D .使挡板绕B 点顺时针缓慢转动,P 始终保持静止,则D 一定缓慢下滑解析:选C .对D 受力分析,受到重力mg 和P 的支持力F N ;对C 受力分析,受到重力mg 、挡板AB 的支持力F N1和P 对C 的支持力F N2,如图所示,根据平衡条件,得F N1=mg tan θ,F N2=mg sin θ,选项A 错误;以P 、C 、D 整体为研究对象,进行受力分析,受到三者的重力、挡板AB 的支持力F N1,地面的支持力F N3,地面的静摩擦力f ,根据共点力平衡条件,有F N3=(M+2m)g,f=F N1,选项B错误;使挡板缓慢地向右平行移动,由于θ不断减小,故f不断增大,选项C正确;由于P、D球心连线处于竖直方向,当使挡板绕B 点顺时针缓慢地转动时,小球D可继续保持静止,选项D错误.。
共点力的平衡 知识点总结与典例(最新)
共点力的平衡知识点总结与典例【知识点梳理】知识点一 物体的受力分析1.定义把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来,并画出受力示意图的过程。
2.受力分析的一般顺序(1)首先分析场力(重力、电场力、磁场力)。
(2)其次分析接触力(弹力、摩擦力)。
(3)最后分析其他力。
(4)画出受力分析示意图(选填“示意图”或“图示”)。
3.受力分析的四种方法(1)假设法:在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在的假设,然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在。
(2)整体法:将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法。
(3)隔离法:将所研究的对象从周围的物体中分离出来,单独进行受力分析的方法。
(4)动力学分析法:对加速运动的物体进行受力分析时,应用牛顿运动定律进行分析求解的方法。
4.受力分析的四个步骤知识点二 共点力的平衡1.平衡状态物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
2.平衡条件F 合=0或者⎩⎪⎨⎪⎧F x =0F y =0如图所示,小球静止不动,物体匀速运动。
则小球F合=0;物块F x=0,F y=0。
3.平衡条件的推论(1)二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等,方向相反。
(2)三力平衡:物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与另外两个力的合力大小相等,方向相反,并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形。
(3)多力平衡:物体在多个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与另外几个力的合力大小相等,方向相反。
知识点三动态平衡及其临界和极值问题1.动态平衡问题通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态,在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述.2.临界问题当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述.3.极值问题平衡物体的极值,一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题.【方法突破】解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法解析法根据物体的平衡条件列方程,在解方程时采用数学知识求极值。
高一物理 第六讲 共点力作用下的物体平衡
【例2】如图7所示,绳OA、OB等长以O点固定不 动,在手持 B 点沿圆弧向 C 点运动的过程中,绳 OB受的张力将( ) A.由大变小 B.由小变大 C.先变小后变大 D.先变大后变小
③相似三角形法 在数学上,当两个三角形相似时,其两个三 角形的对应边分别成比例。 这一知识可直接迁移至物体平衡的题目解决 中。物体上的力矢量用有向线段表示,力矢量 的合成与分解又遵守平行四边形定则进而演化 为三角形法则(平行四边形可分为两个三角形) ,如果能找到一个已知几何三角形与受力三角 形相似,那么就可利用“相似三角形法”规律处理 物体平衡问题。
【例3】一个质量为m=50kg的均匀圆柱体,放在台 阶的旁边,台阶的高度A是圆柱半径r的一半,如图 所示,柱体与台阶接触处是粗糙的。现在图中柱体 的最上方 A 处施加一个最小的力 F ,使柱体刚好能 开始以 P 为轴向台阶上滚,求:( 1 )所加力的大 小;(2)台阶对柱体作用力的大小。
④力的正交分解法 在物体受多个力作用时,常把物体受到的各力 都分解到互相垂直的两个方向上去,然后分别求出 各个方向上的力的代数和,这就是正交分解法。正 交分解法的优点是把复杂的矢量运算转化为互相垂 直方向上的简单的代数运算。
2 .在倾角为 α 有斜面上,用竖直挡板挡住一个光 滑球,如图所示。在挡板向左缓慢倾斜至成水平的 各个阶段,球都可处于平衡。试分析斜面对球的弹 力N和挡板对球的弹力T分别如何变化?
3.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,如下图所示。求该运动员每只手 臂对杠铃的作用力的大小。(取g=10 m/s2)
新教材高中物理人教版必修一 精品精讲精练 3-5 共点力的平衡
第三章相互作用-力3.5 共点力的平衡一:知识精讲归纳考点一、共点力平衡的条件及三力平衡问题1.平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动的状态.2.平衡条件:合外力等于0,即F合=0.3.推论(1)二力平衡:若物体在两个力作用下处于平衡状态,则这两个力一定等大、反向.(2)三力平衡:若物体在三个共点力作用下处于平衡状态,则任意两个力的合力与第三个力等大、反向.(3)多力平衡:若物体在n个共点力作用下处于平衡状态,则其中任意n-1个力的合力必定与第n个力等大、反向. 二:技巧归纳1.静态平衡问题的解题“四步骤”2.动态平衡问题的分析方法1.动态平衡:是指平衡问题中的一部分力是变力,是动态力,力的大小和方向均要发生变化,所以叫动态平衡。
2.基本思路:化“动”为“静”,“静”中求“动”。
3.“两种”典型方法4:处理平衡问题的常用方法方法内容合成法物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件矢量三角形法对受三力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力二:考点题型归纳题型一:受力分析1.(2021·全国高一专题练习)静止的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球,如图所示,小球下方与一光滑斜面接触。
关于小球的受力,下列说法正确的是()A.受重力和细线对它的拉力B.受重力、细线对它的拉力和斜面对它的支持力C.受重力和斜面对它的支持力D.受细线对它的拉力和斜面对它的支持力2.(2020·山西晋中市·榆次一中高一月考)如图所示,A物体沿竖直墙自由下滑,B、C、D物体均静止,各接触面均粗糙。
下列说法正确的是()A .A 物体受到三个力作用B .B 物体受到四个力作用C .C 物体受到三个力作用D .D 物体受到五个力作用3.(2021·浙江)下列“画阴影”的物体受力分析正确的是( )A .接触面光滑,球静止B .光滑斜面,球静止C .物体冲上粗糙斜面D .一起向右匀速运动题型二:直接三力合成解决平衡问题4.(2021·浙江高一月考)如图所示,质量为m 的物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB 与竖直方向的夹角为θ。
受力分析与物体的平衡
受力分析与物体平衡一.共点力物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点,这几个力叫共点力.能简化成质点的物体受到的力可视为共点力。
二、平衡状态物体保持静止....状态(或有固定转轴的物体匀速转动).....或匀速运动注意:这里的静止需要二个条件,一是物体受到的合外力为零,二是物体的速度为零,仅速度为零时物体不一定处于静止状态,如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻,物体速度为零,但物体不是处于静止状态,因为物体受到的合外力不为零.共点力的平衡:如果物体受到共点力的作用,且处于平衡状态,就叫做共点力的平衡。
共点力的平衡条件:为使物体保持平衡状态,作用在物体上的力必须满足的条件,叫做两种平衡状态:静态平衡v=0;a=0 动态平衡v≠0;a=0①瞬时速度为0时,不一定处于平衡状态. 如:竖直上抛最高点.只有能保持静止状态而加速度也为零才能认为平衡状态.②.物理学中的“缓慢移动”一般可理解为动态平衡。
三、共点力作用下物体的平衡条件(1)物体受到的合外力为零.即F合=0 其正交分解式为F合x=0 ;F合y=0(2)某力与余下其它力的合力平衡(即等值、反向)。
二力平衡:这两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,并作用于同一物体(要注意与一对作用力与反作用力的区别)。
三力平衡:三个力的作用线(或者反向延长线)必交于一个点,且三个力共面.称为汇交共面性。
其力大小符合组成三解形规律。
三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量 形;任意两个力的合力与第三个力等大、反向(即是相互平衡)推论:①非平行的三个力作用于物体而平衡,则这三个力一定共点。
②几个共点力作用于物体而平衡,其中任意几个力的合力与剩余几个力(一个力)的合力一定等值反向三力汇交原理:当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时,这三个力必交于一点;说明:①物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时,取出其中的一个力,则这个力必与剩下的(N-1)个力的合力等大反向。
高一物理共点力作用下物体的平衡
F1 F5
F4
F2345合 = F1 = 10 N 方向:与F1方向相反,如图示
课堂小结 共点力的平衡条件 一、共点力: 几个力都作用在物体的同一点上, 或几个力的作 用线相交于同一点,这几个力就称为共点力。 一、共点力作用下物体的平衡 (1)物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态 叫做平衡状态。 (2)物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外 力为零。即:F合 = 0 。
袁申洪
同一直线上两力的合成
1.方向相同的两个力( F1 与F1、F2相同 F合 F1 F2 合力方向:
、F2)的合力:
2.方向相反的两个力( F1
、F2)
的合力:
F合 F1 F2
合力方向:与较大的力方向相同
互成角度的两力的合成
遵循平行四边形定则:
(求F1 ) 、F2的合力 F
1
F合 F2
实验与探究:
1、将三个弹簧秤放在一个 平面内,挂钩挂在一起;
F1 O
F2
2、先将其中两个成一定角度固定; 3、用手拉第三个弹簧秤,平衡时记下三个弹簧 秤的示数F1、F2、F3以及各力的方向; 4、按各力大小和方向作出力的图示
F3
演 示
任意两个力的合力与第三个力 大小相等,方向相反,作用在1、图示,对物体A进行受力分析, 判断物体 A是否处于平衡状态?
F1
F2 A F2 A F1
向右匀速运动
G
G
2、如图所示,物体在五个共点力的作用下 保持平衡。如果撤去力F1=10N,而保持其 余四个力不变,剩下这四个力的合力的大 F3 F2345合 小和方向是怎样的? F2
物理学规定:
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受力分析与共点力作用下物体的平衡
一、受力分析:(区分“力的示意图”和“力的图示法”)
1.概念:把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来,并画出
物体所有力的示意图,这个过程就是受力分析。
2.受力分析的常用方法:隔离法和整体法
隔离法和整体法常常交叉运用,从而优化解题思路和方法,使解题简捷明快.
3.受力分析步骤:
第一步:根据题意选取研究对象,选取研究对象的原则是要使对问题的研究尽量简单,研究对象可以是单个物体(质点)或结点,也可以是有几个物体组成的系统。
第二步:隔离物体,画出受力示意图。
▲防止“漏力”方法:“按顺序分析受力”。
(一重二弹三摩四其他)
一般先“非接触力”后“接触力”。
先分析重力,再画出题目所给已知力,然后围绕物体一周,找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力,最后再分析其他力(电磁力、浮力等等)
▲防止“多力”方法:分析出的所有力都应能找到施力物体。
如竖直上抛的物体并不受向上的推力,而刹车后靠惯性滑行的汽车也不受向前的“冲力”
注意:(1)只分析研究对象所受的力,不可分析研究对象对其他物体所施的力(2)只分析根据性质命名的力.
(3)每一个力都应找出施力物体.
(4)合力和分力不能同时作为物体所受的力.
(5)可看成质点的物体,力的作用点可画在重心上,对有转动效果的物体,则力应画在实际位置上。
(6)为了使问题简化,常忽略某些次要的力。
如物体速度不大时的空气阻力、物体在空气中所受的浮力等。
第三步:检查受力分析是否有误。
检查画出的每一个力能否找出它的施力物体,不能无中生有。
检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态,否则必然发生了漏力、多力、错力现象。
注意:应用整体法与隔离法时要区分内力和外力,“对A”研究对象就是“A”。
例。
画出下列各图中物体A、B、C的受力示意图(已知物体A、B、C均静止).
练习1:画出物体A 所受的弹力(图中A 均保持静止,b 、c 图中接触面光滑,c 图中0`为
重心)
练习2:如图所示,判断下列几种情况下物体A 与接触面间有、无摩擦力。
图a 中物体A 静止
图b 中物体A 沿竖直面下滑,接触面粗糙
图c 中物体A 沿光滑斜面下滑
图d 中物体A 静止
练习3:分析物体A
①物体A 静止于斜面,如图甲所示.
②物体A
受到水平拉力F 的作用,仍静止在水平面上,如图乙所示.
③物体A 放在车上,当车在刹车过程中,如图丙所示.
二、共点力作用下物体的平衡
1. 共点力:作用于物体上同一点的力,或__________相交于一点的力。
2. 平衡状态:物体处于________或_________状态叫做平衡状态。
(静止状态:物体的_____和_____都为零的状态。
)
(匀速直线运动状态:物体的________为零,而_______不为零且保持不变的状态。
)
3. 共点力的平衡条件:____________或者F 合x =0 ,F 合y =0
4. 共点力平衡的几条重要理论
(1)二力平衡:这两个力大小______方向______.为一对__________
甲 丙 乙
(2)三力平衡:任意两个力的_______一定与第三个力的大小________、方向________。
(3)多力平衡:其中任意一个力与其余力的_________大小_________,方向___________.
其中任意n个力的_______与其余力的_______大小______ ,向_______.
注意:物体处于平衡状态时,沿任意方向物体所受的合力均为_______.
5. 共点力平衡的应用:
(1)步骤:
①明确研究对象、视问题选择整体法或隔离法。
(某一个物体或结点)
②准确受力分析
③画出力的示意图,对某些力进行合成和分解,做出平行四边形。
④根据平衡条件,列出平衡方程求解。
⑤检查结果。
(2)方法:
①按效果分解法
例1.如图所示,在一细绳C点系一重物P,细绳两端A、B分别固定在墙面上,使得AC保持水平,BC与水平方向成30°角.已知细绳最大只能承受200N的拉力.那么,C
点悬挂物的重力最多为________N,这时细绳的________段即将断裂.
②力的合成法
例2.
③正交分解法
例3.如图所示:重为G=10N的小球在竖直挡板作用下静止在倾角为 =30o的光滑斜面上,已知挡板也是光滑的,求:
(1)挡板对小球弹力的大小;
(2)斜面对小球弹力的大小。
物体三力动态平衡解决方法,受力分析——闭合三角形——找到不变量——分析变量的变化。
④力的三角形法(图解法解决动态平衡问题)
例4.重为G 的物体系在两根等长的细绳OA 、OB 上,轻绳的A 端、B 端挂在半圆形的支架上,如图所示。
若固定A 端的位置,将绳OB 的B 端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖
直位置C 的过程中,则( )
A 、O
B 绳上的拉力先增大后减小 B 、OB 绳上的拉力先减小后增大
C 、OA 绳上的拉力先增大后减小
D 、OA 绳上的拉力不断减小 例5.重为G 的球放于竖直档板和倾角为θ的光滑斜面间(如图1①示),
试分析档板从竖直位置缓慢放至水平过程中,斜面和档板对重球支持
力的变化情况。
⑤相似三角形法
例5. 大半球固定在水平面上,拉力F 使小球在大半球的光滑表面上缓慢上升到最高点,在其上升过程中,分析拉力F 变化情况,大半球对小半球弹力变化情况。
(如图3①示)
⑤整体法与隔离法
例5. 物体B 放在物体A 上,A 、B 的上下表面均与斜面平行,如图所示,两物体恰能沿固定斜面向下做匀速运动( )
A.A 受到B 的摩擦力沿斜面方向向上 B . A 受到B 的摩擦力沿斜面方向向下
C. A 、B 之间的摩擦力为0
D. A 、B 之间是否存在摩擦力取决于A 、B 表面的性质。
B
高一物理限时训练力的分解练习题
例1.如在图3-5-3所示的支架悬挂一个重力为G的灯.支架的重力不计.已知AO、BO、AB 的长分别为L1、L2、L3,求支架两杆所受的力.
解析:在支架的O端悬挂电灯后,使支架的两根杆受到力
的作用.由于支架的A、B两端与墙壁是绞链连结,因此作用
在杆上的力是沿杆的方向.但杆受的是拉力还是压力,需要通
过实践来判断.可以设想,若将杆AO换成弹簧,则弹簧会被
拉长,表示此杆受的是拉力.若将杆BO换成弹簧,则弹簧会
被压缩,说明此杆受的是压力.这就是灯对支架O端拉力的两
个分力所产生的实际效果.判断出两个分力的方向,那么根据平行四边形定则很容易得出杆受到沿杆向外的拉力:
F1=L1T/L3=L1G/L3
杆BO受到沿杆向内的压力F2=L2T/L3=L2G/L3
练习1.将与水平面成300角斜向上的拉力F=20N,沿水平方向和竖直方向分解,那么沿水平方向的分力大小为____N;沿竖直方向的分力大小为____N.
2.将竖直向下的20N的力,分解成为两个力,其中一个力大小为15N,水平
向左,则另一个分力大小为________N,方向________.
3.细线下挂一个质量为m的小球,现用一个力F拉小球使悬线偏离竖直方向θ角并保持不变,如下图所示,拉力F的最小值
4.关于力的分解,下列说法中正确的是( )
A.一个力可以分解成两个比它大的分力
B.一个力可分解成两个大小跟它相等的力
C.如果一个力和它的一个分力的大小方向确定,那么另一个分力就是唯一的
D.如果一个力以及它的一个分力的大小和另一个分力的方向确定,这两个分力就确定了
5.将一个有确定方向的力F=10N分解成两个分力,已知一个分力有确定的方向,与F成30°夹角,另一个分力的大小为6N,则在分解时( )
A.有无数组解
B.有两组解
C.有惟一解
D.无解
6.如图3-5-8所示,放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力作用,但物体仍保持静止状
态,现将F分解为水平方向的力F1和竖直向上的力F2,下列说法正确的是 ( ) A. F1是物体对水平面的摩擦力 B. F2是水平面对物体的支持力
C F1与水平面给物体的静摩擦力大小相等、方向相反
D. F2与物体的重力大小相等、方向相反
7.图3-5-9的各图所示的重物A静止。
试根据力的效果把A的重力分解,并把重力的分解示意图画在对应的图上。
8.把一个向东的大小为60N的力分解为两个分力,其中一个分力向南并等于80N,用作图法求出另一个分力。
9.如图3-5-10所示,一光滑小球静止于斜面与竖直挡板之间,已知小球受到的重力为100N。
试回答下列几个问题:
(1)光滑小球受到哪几个力的作用,画出受力图。
(2)用作图法求出球所受重力沿水平方向和垂直斜面方向的两个分力。
10.如图3-5-11所示,一个大人沿与河岸成θ角的方向拉纤,要使平行河岸的船行方向上得到一个合力F,则另一岸的一个小孩如何用力最小.。