高中物理 第4章 怎樣求合力與分力 4.3 共點力的平衡及其應(yīng)用例題解析素材 滬科1

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE共點力的平衡及其應(yīng)用例題解析平衡狀態(tài)是最簡單的一種狀態(tài)，在共點力作用下處于平衡狀態(tài)的物體的力學(xué)規(guī)律是合力為零．利用合力為零來解決問題是常見的一種題目類型．應(yīng)用共點力作用下物體的平衡條件解題的一般程序是：①選取研究對象；②對研究對象進(jìn)行受力分析；③應(yīng)用力的合成、力的分解或正交分解法對某些力進(jìn)行處理;④根據(jù)共點力的平衡條件列方程；⑤解方程，代入數(shù)據(jù)求出結(jié)果，檢驗．對于研究對象是兩個或兩個以上時，有時會選取這兩個或多個物體作為一個整體（整體法)，而不是一個一個地隔離（隔離法）來解決，或者先整體再隔離．選取好研究對象往往能起到事半功倍的效果．幾個物體能否作為一個整體的條件是被選作整體的物體具有相同的加速度．選用整體法時，被選作整體的物體和物體之間的相互作用力,叫做內(nèi)力，在受力分析時不必分析．有些定性分析,不涉及數(shù)值計算的題目，畫出受力分析圖,進(jìn)行力的合成或分解后，有時可直接通過圖形中線段的變化來分析力的變化,這種方法叫圖解法．【例1】如圖4－3－1（1)所示，用一個三角支架懸掛重物，已知AB桿所能承受的最大壓力為2000N,AC繩所能承受的最大拉力為1000N,∠α＝30°，為不使支架斷裂,求懸掛物的重力應(yīng)滿足的條件．圖1圖2圖4－3－1思路：該題屬于共點力平衡條件考查的常規(guī)題．懸繩A點受到豎直向下的拉力F＝G，這個拉力將壓緊水平桿AB并拉引繩索AC,所以應(yīng)把拉力F沿AB、CA兩方向分解，設(shè)兩分力為F1、F2,畫出的平行四邊形如圖4－3－1（2）所示．解析:由圖（2）可知:Fl＝＝F2＝＝即＝＝因為AB、AC能承受的最大作用力之比為＝2＞當(dāng)懸掛物重力增加時，對AC繩的拉力將先達(dá)到最大值，所以為不使三角架斷裂，計算中應(yīng)以AC繩中拉力達(dá)最大值為依據(jù)，即取F2＝F2m＝1000N，于是得懸掛物的重力應(yīng)滿足的條件為Gm≤F2sin30°＝500N．【例2】如圖4－3－2，電燈懸掛于兩墻之間,要換繩OA，使連接點A上移，但保持O點位置不變,則在A點向上移動的過程中,繩OA、OB的拉力如何變化？圖4－3－2思路：該題不涉及定量計算，僅僅判斷力的大小的變化情況，因此采用圖解法．重力不變，OB繩的拉力方向不變，由此可畫出一個按一定規(guī)律變化的圖形，依圖形求解即可．解析：用力的平行四邊形法則得拉力F1、F2的合力F豎直向上、大小不變,總等于G，拉力F2方向不變，F(xiàn)1與水平方向的夾角逐漸增大,如圖，由平行四邊形法則作出的圖示很容易看出：OA繩的拉力F1先變小后變大，OB繩的拉力F2逐漸減?。畧D4－3－3【例3】兩塊相同的豎直木板A、B間有質(zhì)量均為m的四塊相同的木塊,用兩個大小均為F的水平力壓木板，使木板均處于平衡，如圖4－3－4所示．設(shè)所有接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ．則第2塊對第3塊的摩擦力大小為…………（）圖4－3－4A．0B．mgC．μFD．mg／2思路:該題涉及到四個研究對象，如果一個一個地用隔離法來研究，不僅麻煩，而且無法直接判斷它們之間的運動趨勢，較難處理，但采用整體法來解決,就直觀容易得多．解析:把1、2、3、4看成一個整體,整體受重力4mg和A、B板施加的兩個大小相等的靜摩擦力，則有2f＝4mg再把3和4看成一個整體，這個整體的重力為2mg，B板施加的靜摩擦力f＝2mg,因此木塊2對木塊3施加的摩擦力為0．答案選A．【例】當(dāng)物體從高空下落時，空氣阻力隨速度的增大而增大，因此經(jīng)過一段距離后將勻速下落，這個速度稱為此物體下落的終極速度．已知球形物體速度不大時所受的空氣阻力正比于速度v，且正比于球半徑r,即阻力f＝krv，k是比例系數(shù)．對于常溫下的空氣，比例系數(shù)為k＝3.4×10－4NS／m2．已知水的密度ρ＝1。0×103kg／m3,取重力加速度g＝10m／s2．試求半徑r＝0.10mm的球形雨滴在無風(fēng)情況下的終極速度vr（結(jié)果取兩位數(shù)字）解析：雨滴下落時受兩個力作用：重力,方向向下;空氣阻力，方向向上,當(dāng)雨滴達(dá)到終極速度vr后,加速度為零,二力平衡，用m表示雨滴質(zhì)量,有mg－krvr＝0m＝πr3ρ由①②得終極速度vr＝代入數(shù)值得vr＝1.2m／s．點評：該題是2003年的一個高考題，考查共點力作用下物體的平衡問題，考查的力不是很多，難度也不大，但結(jié)合實際問題來考查，涉及把實際問題轉(zhuǎn)化成合適的物理模型，以及通過運