專題一 力與物體的平衡.ppt

,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(huì)運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)，說明有摩擦力若不運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(shí)受到合力和兩個(gè)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(shí)，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(dòng)力學(xué)問題時(shí)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(gè)力作用而處于平衡狀態(tài)，則其中任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小_、方向_2若三個(gè)共點(diǎn)力的合力為零，則表示這三個(gè)力的有向線段首尾相接組成一個(gè)封閉三角形3若物體在某一方向上做勻速運(yùn)動(dòng)或者靜止，則這個(gè)物體在此方向上的合力為零,相等,相反,一、對(duì)物體進(jìn)行受力分析的方法和注意事項(xiàng)1常用方法(1)整體法和隔離法,(2)假設(shè)法在受力分析時(shí)，若不能確定某力是否存在，可先對(duì)其作出存在或不存在的假設(shè)，然后再就該力存在與否對(duì)物體運(yùn)動(dòng)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(duì)象所受的力與研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力混淆(2)對(duì)于分析出的物體受到的每一個(gè)力，都必須明確其來源，即每一個(gè)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(duì)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(duì)幾個(gè)物體的整體進(jìn)行受力分析時(shí)，這幾個(gè)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(shí)，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(gè)力平衡時(shí)，利用力的分解法或合成法比較簡(jiǎn)單(2)解平衡問題建立坐標(biāo)系時(shí)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(gè)以上的力作用時(shí)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(jì)空氣阻力則木板P的受力個(gè)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(duì)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(duì)P有向上的摩擦力Ff.由以上分析可知P共受5個(gè)力的作用，分別是：P的重力mg，斜面對(duì)P的支持力FN和摩擦力Ff，Q對(duì)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(dòng)狀態(tài)對(duì)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(gè)力的作用？解析選取整體為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得：(Mm)gsin(Mm)a所以agsin選取Q為研究對(duì)象，設(shè)彈簧對(duì)Q的作用力為F，則有mgsinFma所以F0因此P物體受3個(gè)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(zhǎng)，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(dòng)”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(gè)方向列平衡方程來處理類似問題,2若將一個(gè)光滑的球(質(zhì)量為m)放在一個(gè)由四個(gè)平面組成的漏斗型容器里，每個(gè)平面與豎直方向成45角，如圖113所示(球未畫出)，則每個(gè)平面對(duì)球的作用力是多少？,重為G的物體系在兩根等長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(gè)分力F1的方向時(shí)，另一個(gè)分力F2最小的條件是兩個(gè)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(gè)分力F1的大小、方向時(shí)，另一個(gè)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(gè)分力F1的大小時(shí)，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(shí)，用撐桿推著粘有涂料的涂料滾沿墻壁上下緩緩滾動(dòng)，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(jì)，而且撐桿足夠長(zhǎng)，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(duì)涂料滾的推力為F1，涂料滾對(duì)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(shí)，整體的合外力為零，每一個(gè)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(duì)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(shí)，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(shí)，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(duì)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(shí)方向向左，v0較小時(shí)方向向右,【解析】方法一：整體法選物塊和斜劈為研究對(duì)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(duì)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(duì)象，受力情況如圖所示，由于物塊勻速運(yùn)動(dòng)，故FfcosFNsin.選斜劈為研究對(duì)象，受力情況如圖所示，假設(shè)地面對(duì)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(gè)數(shù)為A2B3C4D5,【解析】先以A、B整體為研究對(duì)象，因?yàn)锳、B保持靜止，所以豎直墻壁對(duì)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(duì)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(duì)B的靜摩擦力的作用，同時(shí)，B還應(yīng)受到A對(duì)B的彈力作用以A為研究對(duì)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(xiàng)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(zhǎng)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(zhǎng)度縮短為8cm.現(xiàn)用一彈簧測(cè)力計(jì)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(zhǎng)度仍為8cm時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)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(shí)，F(xiàn)為40N；當(dāng)Ff沿斜面向下時(shí)，F(xiàn)kxFfmgsin30，有：FFf40N，隨F增大，F(xiàn)f也逐漸增大，直到Ff50N，此時(shí)F90N，當(dāng)F90N，滑塊就沿斜面滑動(dòng)，故彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不可能為100N.答案D,