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，分析物體是否會運動，若運動，說明有摩擦力．若不運動，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算法則是____________________2．在進行力的分解時，分解方向的確定常有以下兩種方法：①互相垂直的方向——正交分解法．②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．,|F1－F2|≤F≤F1＋F2,平行四邊形定則．,效果方向,三、共點力的平衡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去，受力圖完成后再進行力的合成或分解．,(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1－1－1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,A．3B．4C．5D．6【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F＝mgsinθ，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)合物體的運動狀態(tài)對物體進行受力分析．,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：(M＋m)gsinθ＝(M＋m)a所以a＝gsinθ選取Q為研究對象，設(shè)彈簧對Q的作用力為F，則有mgsinθ－F＝ma所以F＝0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1－1－2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，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1－1－3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繩OA、OB上，輕繩的A端、B端掛在半圓形的支架上，如圖1－1－4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A．OB繩上的拉力先增大后減小B．OB繩上的拉力先減小后增大C．OA繩上的拉力先增大后減小D．OA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?。敬鸢浮緽D,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：①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F2＝Fsinα.,②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F2＝F1sinα.③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＝|F－F1|.,3．(2011華中師大考試研究中心)如圖1－1－5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A．F1增大，F(xiàn)2減小B．F1減小，F(xiàn)2增大C．F1、F2均增大D．F1、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1－1－6，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，由于物塊勻速運動，故Ffcosα＝FNsinα.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F″f向右，則根據(jù)平衡條件，得F″f＋F′Nsinα＝F′fcosα，且Ffcosα＝FNsinα，F(xiàn)′N＝FN，F(xiàn)′f＝Ff，所以F″f＝Ffcosα－Ffcosα＝0.故A正確．,【答案】A,如圖1－1－7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A．2B．3C．4D．5,【解析】先以A、B整體為研究對象，因為A、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1－1－8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A．40NB．60NC．80ND．100N,【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F1＝kx，由平衡條件得：Ff＋F1＝mgsin30，可得：kx＋Ff＝60N，施加拉力F后，有：F＋kx＋Ff＝60N，隨著F由0逐漸增大，F(xiàn)f逐漸減小，當(dāng)Ff＝0時，F(xiàn)為40N；當(dāng)Ff沿斜面向下時，F(xiàn)＋kx＝Ff＋mgsin30，有：F＝Ff＋40N，隨F增大，F(xiàn)f也逐漸增大，直到Ff＝50N，此時F＝90N，當(dāng)F＞90N，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,