專題力與物體的平衡

1、專題力與物體的平衡第1頁，共28頁。 高考命題焦點: 力學(xué)中的三類常見的力：重力、彈力、摩擦力，特別是靜摩擦力，這是高考中常考的內(nèi)容。由于靜摩擦力隨物體的相對運動趨勢發(fā)生變化，在分析中容易失誤，同學(xué)們一定要下功夫把靜摩擦力弄清楚。 共點力作用下物體的平衡，是高中物理中重要的問題，幾乎是年年必考。2003年全國理綜19題、2004年廣西物理試卷第7題、2004年江蘇物理試卷第15題等單純考查本專題內(nèi)容多以選擇為主，難度適中;與其它內(nèi)容結(jié)合的則以計算題形式出現(xiàn)，難度較大,這是今后高考的方向第2頁，共28頁。知識網(wǎng)絡(luò):力概念定義：力是物體對物體的作用，效果：要素：大小、方向、作用點（力的圖示）使物體

2、發(fā)生形變改變物體運動狀態(tài)分類效果：拉力、動力、阻力、支持力、壓力性質(zhì)：重力：方向、作用點（關(guān)于重心的位置）彈力：產(chǎn)生條件、方向、大?。ê硕桑┠Σ亮Γ海o摩擦與動摩擦）產(chǎn)生條件、方向、大小運算平行四邊形定則力的合成力的分解|F1F2|F合F1F2共點作用下的平衡第3頁，共28頁。 問題1:弄清彈力有無的判斷方法和彈力方向的判定方法。 直接接觸的物體間由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力叫彈力。彈力產(chǎn)生的條件是“接觸且有彈性形變”。若物體間雖然有接觸但無拉伸或擠壓，則無彈力產(chǎn)生。在許多情況下由于物體的形變很小，難于觀察到，因而判斷彈力的產(chǎn)生要用“反證法 ”，即由已知運動狀態(tài)及有關(guān)條件，利用平衡條件或牛頓

3、運動定律進行逆向分析推理。彈力的方向與接觸面垂直.第4頁，共28頁。典型例題: 例.如圖所示，三個重量、形狀都相同的光滑圓體，它們的重心位置不同，放在同一方形槽上，為了方便， 將它們畫在同一圖上，其重心分別用1、2、3表示，1、2、3分別表示三個圓柱體對墻的壓力，則有:( )123 123123 123第5頁，共28頁。典型例題: 例. 如圖所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為，在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球，下列關(guān)于桿對球的作用力F的判斷中，正確的是:( )A.小車靜止時，F(xiàn)=mgsin,方向沿桿向上B.小車靜止時，F(xiàn)=mgcos,方向垂直桿向上C.小車向右以加速度a運動時，一定有

4、F=ma/sinD.小車向左以加速度a運動時， 方向斜向左上方，與豎直方向的夾角 tan= a/g.第6頁，共28頁。 問題2:弄清滑動摩擦力與靜摩擦力大小計算方法的不同。 (1)當(dāng)物體間存在滑動摩擦力時，其大小即可由公式f=N計算，由此可看出它只與接觸面間的動摩擦因數(shù)及正壓力N有關(guān)，而與相對運動速度大小、接觸面積的大小無關(guān)。 (2)正壓力是靜摩擦力產(chǎn)生的條件之一，但靜摩擦力的大小與正壓力無關(guān)（最大靜摩擦力除外）。當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時，靜摩擦力的大小由平衡條件來求解；而物體處于非平衡態(tài)的某些靜摩擦力的大小應(yīng)由牛頓第二定律求解。第7頁，共28頁。典型例題: 例.如圖所示，質(zhì)量為m，橫截面為直角三

5、角形的物塊ABC，AB邊靠在豎直墻面上，F(xiàn)是垂直于斜面BC的推力，現(xiàn)物塊靜止不動，則摩擦力的大小為_。ACBF第8頁，共28頁。典型例題: 例.如圖所示，質(zhì)量分別為m和M的兩物體P和Q疊放在傾角為的斜面上，P、Q之間的動摩擦因數(shù)為1，Q與斜面間的動摩擦因數(shù)為2。當(dāng)它們從靜止開始沿斜面滑下時，兩物體始終保持相對靜止，則物體P受到的摩擦力大小為:( )A0； B. 1mgcos; C. 2mgcos; D. (1+2)mgcos;PQ第9頁，共28頁。 問題3:弄清摩擦力的方向是與“相對運動或相對運動趨勢的方向相反”。 滑動摩擦力的方向總是與物體“相對運動”的方向相反。所謂相對運動方向，即是把與研

6、究對象接觸的物體作為參照物，研究對象相對該參照物運動的方向。當(dāng)研究對象參與幾種運動時，相對運動方向應(yīng)是相對接觸物體的合運動方向。 靜摩擦力的方向總是與物體“相對運動趨勢”的方向相反。所謂相對運動趨勢的方向，即是把與研究對象接觸的物體作為參照物，假若沒有摩擦力研究對象相對該參照物可能出現(xiàn)運動的方向。第10頁，共28頁。典型例題: 例.如圖所示，質(zhì)量為m的物體放在水平放置的鋼板C上，與鋼板的動摩擦因素為。由于受到相對于地面靜止的光滑導(dǎo)槽A、B的控制，物體只能沿水平導(dǎo)槽運動。現(xiàn)使鋼板以速度V1向右勻速運動，同時用力F拉動物體（方向沿導(dǎo)槽方向）使物體以速度V2沿導(dǎo)槽勻速運動，求拉力F大小。 V1V2C

7、AB第11頁，共28頁。 有n個力F1、F2、F3、Fn,它們合力的最大值是它們的方向相同時的合力，即:Fmax= F1+F2+F3+Fn.而它們的最小值要分下列兩種情況討論：(1)若n個力F1、F2、F3、Fn中的最大力Fm小于其他力之和，則它們合力的最小值是0。 (2)若n個力F1、F2、F3、Fn中的最大力Fm大于 其他力之和，則它們合力的最小值是Fm-F其他。 問題4:弄清合力大小的范圍的確定方法。第12頁，共28頁。典型例題: 例.四個共點力的大小分別為2N、3N、4N、6N，它們的合力最大值為_，它們的合力最小值為_。 第13頁，共28頁。典型例題: 例.四個共點力的大小分別為2N

8、、3N、4N、12N，它們的合力最大值為 ，它們的合力最小值為 。 第14頁，共28頁。 問題5:弄清力的分解是否唯一的條件。 1.將一個已知力F進行分解，其解唯一條件： (1)已知兩個不平行分力的方向 (2)已知一個分力的大小和方向 2.力的分解有兩解的條件： 已知一個分力F1的方向和另一個分力F2的大小 當(dāng)F2Fsin 時，無解; 當(dāng)F2=Fsin 時，唯一解; 當(dāng)Fsin F2F時，唯一解.第15頁，共28頁。典型例題: 例.如圖所示，物體靜止于光滑的水平面上，力F作用于物體O點，現(xiàn)要使合力沿著OO方向，那么，必須同時再加一個力F。這個力的最小值是:( )A、Fcos B、FsinC、F

9、tanD、FcotOFO，第16頁，共28頁。 問題6:學(xué)會用三角形法則解決特殊問題FR 例.如圖所示，光滑大球固定不動，它的正上方有一個定滑輪，放在大球上的光滑小球（可視為質(zhì)點）用細繩連接，并繞過定滑輪，當(dāng)人用力F緩慢拉動細繩時，小球所受支持力為N，則N，F(xiàn)的變化情況是:( ) A、都變大 B、N不變，F(xiàn)變小 C、都變小 D、N變小， F不變第17頁，共28頁。 問題6:學(xué)會用三角形法則解決特殊問題FAB 例.如圖所示，繩與桿均輕質(zhì)，承受彈力的最大值一定，A端用鉸鏈固定，滑輪在A點正上方（滑輪大小及摩擦均可不計），B端吊一重物。現(xiàn)施拉力F將B緩慢上拉（均未斷），在AB桿達到豎直前:( ) A

10、.繩子越來越容易斷 B.繩子越來越不容易斷 C.AB桿越來越容易斷 D.AB桿越來越不容易斷 第18頁，共28頁。 問題6:學(xué)會用三角形法則解決特殊問題ABPQ 例.如圖所示豎直絕緣墻壁上的Q處有一固定 的質(zhì)點A，Q正上方的P點用絲線懸掛另一質(zhì)點B， A、B兩質(zhì)點因為帶電而相互排斥，致使懸線與豎直方向成角，由于漏電使A、B兩質(zhì)點的帶電量逐漸減小。在電荷漏完之前懸線對懸點P的拉力大小:( ) A.保持不變；B.先變大后變?。籆.逐漸減??； D.逐漸增大。第19頁，共28頁。 問題7：掌握動態(tài)平衡問題的求解方法。 根據(jù)平衡條件并結(jié)合力的合成或分解的方法，把三個平衡力轉(zhuǎn)化成三角形的三條邊，然后通過這

11、個三角形求解各力的大小及變化。在兩個力中有一個力的方向保持不變.第20頁，共28頁。 問題7：弄清動態(tài)平衡問題的求解方法。 例.如圖所示，保持 不變，將B點向上移，則BO繩的拉力將：( ) A. 逐漸減小 B. 逐漸增大 C. 先減小后增大 D. 先增大后減小ABOCG第21頁，共28頁。 當(dāng)系統(tǒng)有多個物體時，選取研究對象一般先整體考慮，若不能解答問題時，再隔離考慮。 問題8：弄清整體法和隔離法的區(qū)別和聯(lián)系。第22頁，共28頁。 例.如圖所示，三角形劈塊放在粗糙的水平面上，劈塊上放一個質(zhì)量為m的物塊，物塊和劈塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則粗糙水平面對三角形劈塊:( )A.有摩擦力作用，方向向左；B.有摩

12、擦力作用，方向向右；C.沒有摩擦力作用；D.條件不足，無法判定問題8：弄清整體法和隔離法的區(qū)別和聯(lián)系。第23頁，共28頁。 例.如圖所示，質(zhì)量為M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面傾角為。質(zhì)量為m的光滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間，A和B都處于靜止?fàn)顟B(tài)，求地面對三棱柱支持力和摩擦力各為多少？問題8：弄清整體法和隔離法的區(qū)別和聯(lián)系。AB第24頁，共28頁。 例.如圖所示，AO、BO和CO三根繩子能承受的最大拉力相等，O為結(jié)點，OB與豎直方向夾角為，懸掛物質(zhì)量為m。求OA、OB、OC三根繩子拉力的大小。 OBAC 問題9.注意“死結(jié)”和“活結(jié)”問題。第25頁，共28頁。AB 例.如圖所示，長為5m的細繩的兩端分別系于豎立在地面上相距為4m的兩桿的頂端A、B ，繩上掛一個光滑的輕質(zhì)掛鉤，其下連著一個重為12N的物體，平衡時，問：繩中的張力T為多少? A點向上移動少許，重新平衡后，繩與水平面夾角，繩中張力如何變化?思考:你做過的題目中還有類似的題目嗎? 問題9.注意“死結(jié)”和“活結(jié)”問題。第26頁，共28頁。 A B O C mg 例.如圖所示，質(zhì)量為m =10kg的物體用細繩OC懸掛在支