力 物體的平衡 單元小結(jié)知識網(wǎng)絡(luò) 課件

第7講單元小結(jié)

知識網(wǎng)絡(luò)

能力升華

本單元內(nèi)容包括的解題技巧有正交分解法、整體法和隔離法等，這些方法是本單元最常用的思想方法；常見的物理模型有細繩連接(或懸掛)、輕桿連接、疊放的兩物塊、物塊在斜面上等．同學(xué)們在做強化訓(xùn)練時要多總結(jié)、多歸納，要改單純做題為研究各類問題，這樣解題水平才能更快地提高．

例1鴕鳥是當今世界上最大的鳥．有人說：如果鴕鳥能夠長出一副與其身體成比例的翅膀，就能飛起來，是不是這樣呢？根據(jù)生物學(xué)統(tǒng)計的結(jié)論得出：飛翔的必要條件是空氣的上舉力F至少與體重mg平衡．鳥扇動翅膀獲得的上舉力的大小可以用F＝cSv2

表示，其中c為一個比例常數(shù)，S為翅膀展開后的面積，v為鳥飛行的速度．現(xiàn)在為了分析方便，我們作一個假設(shè)：設(shè)鳥的幾何線度為l，那么其質(zhì)量m∝l3，翅膀的面積S∝l2．已知小燕子的最小飛行速度為5.5m/s，鴕鳥的最大奔跑速度為11.5m/s，又測得鴕鳥的身長約為燕子身長的25倍．根據(jù)上述資料，分析說明如果鴕鳥真能長出一副與身材成比例的翅膀是否能飛起來．圖7－1

【解析】鳥起飛時有：F＝G，即ck1l2v2＝k2l3可得：v∝，即起飛速度與身材線度的平方根成正比

可得翅膀身材比例與小燕子的相同的鴕鳥能飛起來所需的初速度為：v′＝5v＞11.5m/s故鴕鳥飛不起來．

【答案】略

【點評】①根據(jù)相類似方法可推斷，任何一種動物的體形都有極限．②飛機根據(jù)仿鳥類飛行的原理制造的，故需很大的起飛速度．

例2如圖7－2甲所示，三根不可伸長的相同的輕繩，一端系在半徑為r0的環(huán)1上，彼此間距相等．繩穿過半徑為r0的第3個圓環(huán)，另一端用同樣方式系在半徑為2r0的圓環(huán)2上，環(huán)1固定在水平面上，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．試求第2個環(huán)中心與第3個環(huán)中心之間的距離．(三個環(huán)都是用同種金屬絲制成的，摩擦不計)

圖7－2甲

【解析】若能確定環(huán)3、環(huán)2之間輕繩的夾角，則可以求得兩環(huán)的間距．取環(huán)3、環(huán)2以及之間的輕繩整體作為研究對象(如圖7－2乙所示)，設(shè)環(huán)3的重力為G，則環(huán)2的重力為2G．圖7－2乙

再設(shè)三根輕繩的張力大小為F，由平衡條件可得：3F＝3G即F＝G

如圖7－2丙所示，設(shè)3、2兩環(huán)之間的輕繩與豎直方向的夾角為θ．再取環(huán)2為研究對象，三根輕繩拉力的水平分量相互抵消，豎直分量大小等于環(huán)2受到的重力，即有：3F·cosθ＝2G可得：cosθ＝圖7－2丙再由圖中兩環(huán)與輕繩之間的幾何關(guān)系可得：兩環(huán)的間距h＝r0·cotθ＝r0

【答案】r0

【點評】①本題的解析是整體法、隔離法相結(jié)合的典型應(yīng)用，在解析過程中很關(guān)鍵的一點是“要理解環(huán)3上下輕繩的張力是相等的”．②本題也可以只用隔離法求解．假設(shè)輕繩張力的大小為F，輕繩與環(huán)2平面的夾角為α，分別對環(huán)2、3進行受力分析并列平衡方程．

體驗成功

1．(2009安徽安慶二模)如圖7－3所示，在水平力作用下，木塊A、B保持靜止．若木塊A與B的接觸面是水平的，且F≠0，則木塊B的受力個數(shù)可能是(

)

A．3個或4個

B．3個或5個

C．4個或5個

D．4個或6個圖7－3

【解析】物體B靜止，必受到重力、斜面的支持力、A給的壓力和水平向左的摩擦力這4個力，斜面給的摩擦力可有可無，C正確．

【答案】C

2．(2009年寧夏理綜卷)水平地面上有一木箱，木箱與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ(0<μ<1)．現(xiàn)對木箱施加一拉力F，使木箱做勻速直線運動．設(shè)F的方向與水平面夾角為θ，如圖7－4甲所示，在θ從0逐漸增大到90°的過程中，木箱的速度保持不變，則(

)圖7－4甲

A．F先減小后增大B．F一直增大

C．F的功率減小D．F的功率不變

【解析】如圖7－4乙所示，由木箱受力平衡可知：Fcosθ＝μ(G－Fsinθ)，即F＝,故F先減小后變大.

圖7－4乙

根據(jù)P＝Fvcosθ＝，可知F的功率減?。?/p>

【答案】AC

3．(2009年海南物理卷)兩剛性球a和b的質(zhì)量分別為ma和mb、直徑分別為da和db(da＞db)．將a、b球依次放入一豎直放置、內(nèi)徑為d(da＜d＜da＋db)的平底圓筒內(nèi)，如圖7－5所示．設(shè)a、b兩球靜止時對圓筒側(cè)面的壓力大小分別為f1和f2，筒底所受的壓力大小為F．已知重力加速度大小為g，若所有接觸都是光滑的，則(

)

A．F＝(ma＋mb)g，f1＝f2

B．F＝(ma＋mb)g，f1≠f2

C．mag＜F＜(ma＋mb)g，f1＝f2

D．mag＜F＜(ma＋mb)g，f1≠f2圖7－5

【解析】用整體法分析，由平衡條件知F＝(ma＋mb)g，f1＝f2，故A正確．

【答案】A

4．如圖7－6所示，一條細繩跨過定滑輪連接物體A、B，A懸掛起來，B穿在一根豎直桿上，兩物體均保持靜止，不計繩與滑輪、B與豎直桿間的摩擦．已知繩與豎直桿間的夾角為θ，則物體A、B的質(zhì)量之比mA∶mB等于(

)

圖7－6

A．cosθ∶1B．1∶cosθ

C．tanθ∶1D．1∶sinθ

【答案】B

5．完全相同的直角三角形滑塊A、B按如圖7－7甲所示疊放，設(shè)A、B接觸的斜面光滑，A與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ．現(xiàn)在B上作用一水平推力F，恰好使A、B一起在桌面上勻速運動，且A、B保持相對靜止，則動摩擦因數(shù)μ跟斜面傾角θ的關(guān)系為(

)

圖7－7甲

A．μ＝tanθB．μ＝tanθ

C．μ＝2tanθD．μ與θ無關(guān)

【解析】取A、B為一整體，受力分析如圖7－7乙所示，由平衡條件得：F＝Ff，F(xiàn)N＝2mg，又