安徽省高中物理總第一輪復(fù)習(xí) 第2章3受力分析物體的平衡課件 新人教版

3 3 受力分析受力分析 物體的平衡物體的平衡1.物體的受力分析物體的受力分析 (2010(2010安徽安徽) )L型木板型木板P(上表面光滑上表面光滑)放在固放在固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端定斜面上，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與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖相連，如圖231所所示若示若P、Q一起沿斜面勻速下滑，不計(jì)空氣阻一起沿斜面勻速下滑，不計(jì)空氣阻力則木板力則木板P的受力個(gè)數(shù)為的受力個(gè)數(shù)為() A3 B4 C5 D6圖圖231 解析：解析：P、Q一起沿斜面勻速下滑時(shí)，由一起沿斜面勻速下滑時(shí)，由于木板于木板P上表面光滑，滑塊上表面光滑，滑塊Q受到重力、受到重力、P的支的支持力和彈簧沿斜面向上的彈力木板持力和彈簧沿斜面向上的彈力木板P受到重力、受到重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、Q的壓力和彈的壓力和彈簧沿斜面向下的彈力，簧沿斜面向下的彈力，所以選項(xiàng)所以選項(xiàng)C正確正確 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：力是物體間的相互作用物體受的力是物體間的相互作用物體受的每一個(gè)力，都有其施力者，弄清相互作用的物體每一個(gè)力，都有其施力者，弄清相互作用的物體(或物質(zhì)或物質(zhì))是首要問(wèn)題物體間的相互作用都有其是首要問(wèn)題物體間的相互作用都有其特定的條件和規(guī)律，我們需掌握不同性質(zhì)的力的特定的條件和規(guī)律，我們需掌握不同性質(zhì)的力的產(chǎn)生條件及力的大小、方向這都是正確分析物產(chǎn)生條件及力的大小、方向這都是正確分析物體受力的基礎(chǔ)，需要特別加以注意體受力的基礎(chǔ)，需要特別加以注意 如圖如圖232所示，所示，A、B兩物體疊放兩物體疊放在一起，用手托住，讓它們靜靠在豎直墻邊，然后在一起，用手托住，讓它們靜靠在豎直墻邊，然后釋放，它們同時(shí)沿墻面向下滑，已知釋放，它們同時(shí)沿墻面向下滑，已知mAmB，則，則物體物體B( ) A只受一個(gè)重力只受一個(gè)重力 B受到重力和一個(gè)摩擦力受到重力和一個(gè)摩擦力 C受到重力、一個(gè)彈力和一個(gè)摩擦力受到重力、一個(gè)彈力和一個(gè)摩擦力 D受到重力、一個(gè)摩擦力和兩個(gè)彈力受到重力、一個(gè)摩擦力和兩個(gè)彈力圖圖232 解析：解析：A、B豎直下落，對(duì)墻壁沒(méi)有壓力，豎直下落，對(duì)墻壁沒(méi)有壓力，都不受摩擦力二者自由下落加速度一樣大，都都不受摩擦力二者自由下落加速度一樣大，都為重力加速度為重力加速度g，A、B之間無(wú)作用力墻壁和物之間無(wú)作用力墻壁和物體之間無(wú)擠壓，故墻壁和物體之間無(wú)彈力，體之間無(wú)擠壓，故墻壁和物體之間無(wú)彈力，AB均自由下落，故均自由下落，故AB之間也無(wú)彈力之間也無(wú)彈力 答案：答案：A2.正交分解法在解決平衡問(wèn)題中的運(yùn)用正交分解法在解決平衡問(wèn)題中的運(yùn)用 如圖如圖233所示，在固定的斜面上有一質(zhì)所示，在固定的斜面上有一質(zhì)量量m=3kg的物體，當(dāng)用水平力的物體，當(dāng)用水平力F=20N推動(dòng)物體時(shí)，推動(dòng)物體時(shí)，物體沿斜面勻速上升，已知斜面物體沿斜面勻速上升，已知斜面h=1m，邊長(zhǎng)，邊長(zhǎng)d=2m，試求物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)試求物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)圖圖233 解析：解析：物體沿斜面勻速上升，處于平衡狀物體沿斜面勻速上升，處于平衡狀態(tài)物體所受到的合外力應(yīng)等于零物體受到態(tài)物體所受到的合外力應(yīng)等于零物體受到重力重力G，外力，外力F，支持力，支持力N和滑動(dòng)摩擦力和滑動(dòng)摩擦力f.沿斜面沿斜面建立直角坐標(biāo)系，畫出物體受力圖如圖所示建立直角坐標(biāo)系，畫出物體受力圖如圖所示2222 00cossin0 sincos0 sincos 0.125 xyfNFFFmgfNFmghhhdhd設(shè)斜面與水平面夾角為 ，根據(jù)滑動(dòng)摩擦定律根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件，又 聯(lián)立求解，并將已知條件代入可得： 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：特別注意：要對(duì)物體進(jìn)行正確的受特別注意：要對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析，將物體受到的所有的力找出來(lái)，不能力分析，將物體受到的所有的力找出來(lái)，不能漏力，也不能添力，只考慮物體受的力，不考漏力，也不能添力，只考慮物體受的力，不考慮物體對(duì)其他物體的作用力畫出示意圖慮物體對(duì)其他物體的作用力畫出示意圖 如圖2-3-4所示，在傾角=30的粗糙斜面上放一物體，重力為G，現(xiàn)在用與斜面底邊平行的力F=G/2推物體，物體恰能在斜面上斜向下勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少？ 圖圖2-3-4 在平行于斜面方向分析物體受力如右圖，由物體勻速直線運(yùn)動(dòng)有在垂直于斜面方向上有：所以222(sin )2fFFmgGN3cos2FGGN6.3fFF3.整體法和隔離法在平衡問(wèn)題中的運(yùn)用如圖2-3-5所示，用光滑的粗鐵絲做成一個(gè)直角三角形，BC邊水平，AC邊豎直，ABC=，AB及AC上分別套有細(xì)線系著兩個(gè)小環(huán)P、Q，當(dāng)它們靜止時(shí)，細(xì)線與AB邊所成的角的變化范圍為 . 圖圖2-3-5 P的受力如圖，由三力平衡可知，F(xiàn)T方向不能達(dá)到虛線，即90.Q的受力如圖，F(xiàn)T方向不能達(dá)到虛線，即.故：90. 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：當(dāng)我們所研究的問(wèn)題是涉及多個(gè)物體當(dāng)我們所研究的問(wèn)題是涉及多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)中各物體的加速度相同時(shí)，可組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)中各物體的加速度相同時(shí)，可以把系統(tǒng)中的所有物體看成一個(gè)整體，這種思維以把系統(tǒng)中的所有物體看成一個(gè)整體，這種思維方法叫整體法；為了研究問(wèn)題方便，常把某個(gè)物方法叫整體法；為了研究問(wèn)題方便，常把某個(gè)物體從系統(tǒng)中體從系統(tǒng)中“隔離隔離”出來(lái)，作為研究對(duì)象，分析出來(lái)，作為研究對(duì)象，分析受力情況，這種思維方法叫做隔離法受力情況，這種思維方法叫做隔離法 如圖2-3-6所示，質(zhì)量為m=5kg的物體置于一粗糙的斜面體上，用一平行于斜面的大小為30N的力F推物體，使物體沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，斜面體質(zhì)量為M=10kg，且始終靜止.取g=10m/s2，求地面對(duì)斜面體的摩擦力大小及支持力大小. 圖圖2-3-6 通常本題采用隔離法處理，對(duì)物體逐個(gè)隔離分析，但較為繁瑣；若采用整體法分析，將使解題較為簡(jiǎn)捷.由于物體沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，故可將其等效為另一平衡態(tài)靜止.再將物體和斜面視為一整體，分析過(guò)程如下：對(duì)整體，由平衡條件得：f=Fcos30N=(m+M)g-Fsin30故得：f=26NN=135N4.相似三角形在平衡問(wèn)題中的運(yùn)用 如圖2-3-7所示，輕繩的A端固定在天花板上，B端系一個(gè)重力為G的小球，小球靜止在固定的光滑的大球球面上.已知AB繩長(zhǎng)為l，大球半徑為R，天花板到大球頂點(diǎn)的豎直距離AC=d，ABO90.求繩對(duì)小球的拉力和大球?qū)π∏虻闹С至Φ拇笮?(小球可視為質(zhì)點(diǎn))圖圖2-3-7 選小球?yàn)檠芯繉?duì)象，其受力如圖所示.繩的拉力F、重力G、支持力FN三個(gè)力構(gòu)成封閉三角形，它與幾何三角形AOB相似，則根據(jù)相似比的關(guān)系得到： 于是解得NFFGldRR，lFGdR，N.RFGdR 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：利用幾何三角形與矢量三角形相似利用幾何三角形與矢量三角形相似的方法解題是本題創(chuàng)新之處在運(yùn)用此法解題的方法解題是本題創(chuàng)新之處在運(yùn)用此法解題時(shí)，一般要先構(gòu)建一個(gè)力的矢量三角形，然后時(shí)，一般要先構(gòu)建一個(gè)力的矢量三角形，然后再找出一個(gè)與之相似的幾何三角形，從而得出再找出一個(gè)與之相似的幾何三角形，從而得出結(jié)果，此法可解決力的復(fù)雜變化，如大小和方結(jié)果，此法可解決力的復(fù)雜變化，如大小和方向都變化的問(wèn)題向都變化的問(wèn)題 如圖2-3-8所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為m、4m的質(zhì)點(diǎn)AB之間用輕桿固結(jié)，并通過(guò)長(zhǎng)L的輕繩掛在光滑的定滑輪上，求系統(tǒng)平衡時(shí)OA、OB段繩長(zhǎng)各為多少？圖圖2-3-8 分別以A、B為研究對(duì)象，作出受力圖.此題中桿處于自由狀態(tài)，故桿的彈力必沿桿的方向.由力三角形與幾何三角形相似得： 而OA+OB=L，故OOOTmgA，4OOOBmgT，41.55OALOBL， 易錯(cuò)題：易錯(cuò)題：如圖如圖239所示，一木塊放在所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向上共受三個(gè)力，水平桌面上，在水平方向上共受三個(gè)力，F(xiàn)1、F2和摩擦力，處于靜止?fàn)顟B(tài)其中和摩擦力，處于靜止?fàn)顟B(tài)其中F1=10N，F(xiàn)2=2N.若撤去力若撤去力F1，則木塊在水平方向受到，則木塊在水平方向受到的合外力為的合外力為() A10N向左向左 B6N向右向右 C2N向左向左 D0圖圖239 錯(cuò)解：錯(cuò)解：木塊在三個(gè)力作用下保持靜木塊在三個(gè)力作用下保持靜止當(dāng)撤去止當(dāng)撤去F1后，另外兩個(gè)力的合力與撤去后，另外兩個(gè)力的合力與撤去力大小相等，方向相反故力大小相等，方向相反故A正確正確 錯(cuò)解分析：錯(cuò)解分析：本題中去掉本題中去掉F1后，由于摩擦后，由于摩擦力發(fā)生變化，所以結(jié)論不成立力發(fā)生變化，所以結(jié)論不成立 解析解析:由于木塊原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以所受由于木塊原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以所受摩擦力為靜摩擦力有摩擦力為靜摩擦力有F1-F2-f=0，此時(shí)靜摩擦力，此時(shí)靜摩擦力為為8N，方向向左撤去，方向向左撤去F1后，木塊水平方向受到后，木塊水平方向受到向左向左2N的力，有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，由于的力，有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，由于F2小于最小于最大靜摩擦力，所以所受摩擦力仍為靜摩擦力此大靜摩擦力，所以所受摩擦力仍為靜摩擦力此時(shí)時(shí)F2+f =0，即合力為零，即合力為零故故D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：“物體在幾個(gè)力作用下處于平衡狀物體在幾個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，如果某時(shí)刻去掉一個(gè)力，則其他幾個(gè)力的態(tài)，如果某時(shí)刻去掉一個(gè)力，則其他幾個(gè)力的合力大小等于去掉的這個(gè)力的大小，方向與這合力大小等于去掉的這個(gè)力的大小，方向與這個(gè)力的方向相反個(gè)力的方向相反”這一結(jié)論在解決平衡問(wèn)題時(shí)這一結(jié)論在解決平衡問(wèn)題時(shí)有很重要作用，但這個(gè)規(guī)律成立要有一個(gè)前提有很重要作用，但這個(gè)規(guī)律成立要有一個(gè)前提條件，就是去掉其中一個(gè)力，而其他力不變條件，就是去掉其中一個(gè)力，而其他力不變