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)
第三章
相互作用
[解析]
法一(解析法):
mg 如图所示,由平衡条件得 FN1= tan θ
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第三章
相互作用
mg FN2= ,随 θ 逐渐增大到 90° ,tan θ、sin θ 都增大,FN1、 sin θ FN2 都逐渐减小,所以选项 B 正确. 法二(图解法):
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第三章
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第三章
相互作用
[解析] (1)取小球为研究对象进行受力分析,由平衡条件得: FTsin 37° =F FTcos 37° =mg 3 联立解得 F= mg. 4 (2)取 A、B 组成的系统为研究对象 FN=2mg,Ff=F. 3 (3)由(2)可知环受到的摩擦力大小为 mg,方向水平向左. 4 3 3 [答案] (1) mg (2)2mg (3) mg 方向水平向左 4 4
[答案] B
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第三章
相互作用
4.(2014· 高考上海卷)如图,光滑的四分之一 圆弧轨道 AB 固定在竖直平面内,A 端与水平面相切.穿在轨 道上的小球在拉力 F 作用下,缓慢地由 A 向 B 运动,F 始终沿 轨道的切线方向,轨道对球的弹力为 FN.在运动过程中( )
A.F 增大,FN 减小 C.F 增大,FN 增大
第三章
相互作用
法二:力的分解法 重力有两个作用效果: 使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧, 所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解,如图丙 所示,由几何关系可得 F=F′=mgtan θ. 法三:正交分解法 以金属球为坐标原点,取水平方向为 x 轴,竖直方向为 y 轴, 建立坐标系,如图丁所示.由水平方向的合力 Fx 合和竖直方向 的合力 Fy 合分别等于零,即
[答案] 见解析
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第三章
相互作用
2.(2016· 山西高一检测)如图所示,质量为 m 的小球套在竖直固定的光滑圆环上,轻绳一端固定在圆环的最 高点 A,另一端与小球相连.小球静止时位于环上的 B 点,此 时轻绳与竖直方向的夹角为 60° ,则轻绳对小球的拉力大小为 ( ) B. 3mg 3 D. mg 2
[答案] AC
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第三章
相互作用
1. 如图所示, 用平行于斜面体 A 的斜面的轻 弹簧将物块 P 拴接在挡板 B 上, 在物块 P 上施加沿斜面向上的 推力 F,整个系统处于静止状态.下列说法正确的是( )
A.物块 P 与斜面之间一定存在摩擦力 B.弹簧的弹力一定沿斜面向下 C.地面对斜面体 A 的摩擦力水平向左 D.若增大推力,则弹簧弹力一定减小
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第三章
相互作用
3.物体的平衡 (1)平衡状态:静止或匀速直线运动. (2)二力平衡条件:二力大小相等、方向相反、作用在同一条直 线上,即二力的合力为 0. 4.力的合成与分解 (1)力的合成方法:①平行四边形定则;②矢量三角形定则;③ 正交分解法. (2)力的分解方法:①平行四边形定则;②按作用效果分解;③ 正交分解法.
A.2mg C.mg
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第三章
相互作用
解析:选 C.对 B 点处的小球受力分析,如图所示,则有
FTsin 60° =FNsin 60° FTcos 60° +FNcos 60° =mg 解得 FT=FN=mg,则 A、B、D 错误,C 正确.
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第三章
相互作用
整体法和隔离法 涉及物体的平衡问题时,常需灵活选择研究对象. 1. 当所涉及的物理问题是整体与外界作用时, 应用整体分析法 可使问题简单明了,而不必考虑内力的作用. 2.当所涉及的物理问题是物体间的作用时,应用隔离分析法, 这时系统中物体间的相互作用的内力就会变为各个独立物体的 外力.
程,求出因变参量与自变参量的一般函数,然后根据自变参量 的变化确定因变参量的变化.
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第三章
相互作用
如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球 的弹力大小为 FN1,木板对球的弹力大小为 FN2.以木板与墙连 接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转 到水平位置.不计摩擦,在此过程中( A.FN1 始终减小,FN2 始终增大 B.FN1 始终减小,FN2 始终减小 C.FN1 先增大后减小,FN2 始终减小 D.FN1 先增大后减小,FN2 先减小后增大
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第三章
相互作用
(2016· 邢台高一检测) 如图所示,在水平粗糙横杆上, 有一质量为 m 的小圆环 A,用一细线悬吊一个质量为 m 的球 B.现用一水平拉力缓慢地拉起球 B,使细线与竖直方向成 37° 角,此时环 A 仍保持静止.求: (1)此时水平拉力 F 的大小; (2)横杆对环的支持力的大小; (3)杆对环的摩擦力.
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第三章
相互作用
3.如何防止“多力”或“丢力” (1)防止“多力”的有效途径是找出力的施力物体,若某力有施 力物体则它实际存在,无施力物体则它不存在.另外合力与分 力不要重复分析. (2)按正确的顺序(即一重、二弹、三摩擦、四其他)进行受力分 析是保证不“丢力”的有效措施.
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第三章
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第三章
相互作用
[解析]
选取金属球为研究对象,它受到三个力的作用,如图
甲所示.金属球处于平衡状态,这三个力的合力为零.可用以 下四种方法求解.
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第三章
相互作用
法一:力的合成法 如图乙所示,风力 F 和拉力 FT 的合力与重力等大反向,由平 行四边形定则可得 F=mgtan θ.
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第三章
相互作用
解析: 选 C.对物块 P 受力分析可知, 若推力 F 与弹簧弹力的合 力平衡了物块重力沿斜面向下的分力,则无摩擦力,A 错误; 对物块 P 受力分析可知,弹簧处于拉伸或压缩状态物块 P 均可 能保持静止,B 错误;由整体法可知地面对斜面体 A 的静摩擦 力平衡了推力 F 水平向右的分力,C 正确;增大推力 F 若物块 保持静止,则弹簧的弹力不变,D 错误.
第三章
相互作用
2.对共点力作用下平衡条件的理解 (1)共点力作用下物体的平衡条件两种表达式: ①F 合=0
F合x=0 ②正交表示法 F合y=0
, 其中 F 合 x 和 F 合 y 分别是将力进行正交
分解后,物体在 x 轴和 y 轴上所受的合力.
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第三章
相互作用
(2)由平衡条件得出的结论 ①物体受两个力作用平衡时,这两力必大小相等,方向相反, 作用在同一直线上. ②物体受三个力作用平衡时,其中任意两力的合力必与第三个 力等大反向. ③物体受三个以上的力作用平衡时,其中任意一个力与其余几 个力的合力等大反向.
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第三章
相互作用
共点力作用下物体的平衡 1.对平衡状态的理解 (1)两种平衡状态:共点力作用下的平衡状态包括静止状态和匀 速直线运动状态. (2)“静止”和“v=0”的区别与联系
a=0时,是静止,是平衡状态 v=0 a≠0时,不是平衡状态
总之,平衡状态是指 a=0 的状态.
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第三章
相互作用
物体的受力分析 1.受力分析:分析物体受到哪些力,并将它们以示意图的形式 表示出来,这一过程及方法叫受力分析. 2.受力分析的步骤 选研究对象 → 明确要分析的是哪个物体的受力 ↓ 按顺序分析 → 先重力,后接触力弹力、摩擦力,再其他力 ↓ 检验结果 → 根据受力分析图,检验是否“多力”或“丢力”
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第三章
相互作用
在科学研究中,可以用风力仪直接测量风力的大小,其 原理如图所示.仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球.无 风时,金属丝竖直下垂;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?
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)
第三章
相互作用
解析:选 B.设水平作用力为 F.滑块 B 刚好不下滑,根据平衡 条件得 mBg=μ1F;滑块 A 恰好不滑动,则滑块 A 与地面之间 的摩擦力等于最大静摩擦力,把 A、B 看成一个整体,根据平 mA 1-μ1μ2 衡条件得 F=μ2(mA+mB)g,解得 = .选项 B 正确. mB μ1μ2
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第三章
相互作用
Fx 合=FTsin θ-F=0 Fy 合=FTcos θ-mg=0 解得 F=mgtan θ. 法四:三角形法 三个力的示意图首尾相连构成一个直角三角形,如图戊所示, 由三角函数可求得 F=mgtan θ. 由所得结果可见,当金属球的质量 m 一定时,风力 F 只跟偏角 θ 有关.因此,偏角 θ 的大小就可以指示出风力的大小.
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第三章
相互作用
3.共点力平衡问题的求解方法 (1)分解法:将一个力沿其他两个力的反方向分解,这样把三力 平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题,则每个方向上的 一对力大小相等,方向相反. (2)合成法:将三个力中的任意两个力合成为一个力,则这两个 力的合力与第三个力平衡,把三力平衡问题转化为二力平衡问 题.
B.F 减小,FN 减小 D.F 减小,FN 增大
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第三章
相互作用
解析: 选 A.由题意知, 小球在由 A 运动到 B 过程中始终处于平 衡状态.设某一时刻小球运动至如图所示位置,则对球由平衡 条件得:F=mgsin θ,FN=mgcos θ,在运动过程中,θ 增大, 故 F 增大,FN 减小,A 正确.
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第三章
相互作用
(3)正交分解法:正交分解法在处理四力或四力以上的平衡问题 时非常方便,将物体所受的各个力均向两个互相垂直的方向上 分解,然后分别在这两个方向上列平衡方程.此时平衡条件可 表示为 Fx 合=0,Fy 合=0. (4)三角形法:当三个共点力平衡时,三个力可以构成首尾相连 的矢量三角形,这种方法一般用来讨论动态平衡问题和其中两 个力垂直较为方便.
第三章
相互作用
习题课 受力分析物体的平衡
Байду номын сангаас
第三章
相互作用
1.弹力 (1)产生条件:①接触;②发生弹性形变. (2)弹力有无的判断方法 ①条件法;②假设法;③作用效果法. 2.摩擦力 (1)产生条件:①接触面粗糙;②两物体间存在弹力;③两物体 间发生相对运动或有相对运动趋势. (2)方向:滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反;静摩擦力 的方向与相对运动趋势的方向相反.
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第三章
相互作用
动态平衡问题的求解 动态平衡是指物体的状态发生缓慢变化,可以认为任一时刻都 处于平衡状态.分析此类问题时,常用方法有: 1.图解法:对研究对象进行受力分析,再根据平行四边形定则 或三角形定则画出不同状态下力的矢量图(画在同一个图中 ), 然后根据有向线段 ( 表示力 ) 长度的变化判断各个力的变化情 况. 2.解析法:对研究对象的任一状态进行受力分析,建立平衡方
相互作用
对球受力分析,球受 3 个力,分别为重力 G、墙对球的弹力 FN1 和板对球的弹力 FN2.当板逐渐放至水平的过程中,球始终处于 平衡状态,即 FN1 与 FN2 的合力 F 始终竖直向上,大小等于球 的重力 G,如图所示,由图可知 FN1 的方向不变,大小逐渐减 小,FN2 的方向发生变化,大小也逐渐减小,故选项 B 正确.
相互作用
(多选)如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在水平地 面上,另一端与斜面体 P 连接,P 与固定挡板 MN 接触且处于 静止状态, 则斜面体 P 此刻所受到的外力个数有可能为 ( )
A.2 个 C.4 个
B.3 个 D.5 个
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第三章
相互作用
[解析] MN 与 P 接触时有两种情况, 若接触时无弹力, 此时 P 受重力和弹簧的支持力 2 个力作用,A 项正确;若接触时有弹 力,则 P 平衡时必然还受到沿斜面向下的静摩擦力,因此 P 应 受 4 个力作用,故 C 项正确.
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第三章
相互作用
3.(2015· 高考山东卷) 如图, 滑块 A 置于水平 地面上,滑块 B 在一水平力作用下紧靠滑块 A(A、B 接触面竖 直),此时 A 恰好不滑动,B 刚好不下滑.已知 A 与 B 间的动 摩擦因数为 μ1,A 与地面间的动摩擦因数为 μ2,最大静摩擦力 等于滑动摩擦力.A 与 B 的质量之比为( 1 A. μ1μ2 1+μ1μ2 C. μ1μ2 1-μ1μ2 B. μ1μ2 2+μ1μ2 D. μ1μ2
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