物體的平衡相關(guān)知識(shí)點(diǎn)講解總結(jié)_第1頁(yè)
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1、 科目:物理 年級(jí):高三 高三總復(fù)習(xí)第一章 力第四章 物體的平衡策劃:沈宇喆本章知識(shí)結(jié)構(gòu) 1力的概念: 重力、重心彈力、彈力方向摩擦力、靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力2力的合成與分解: (1)共點(diǎn)力的合成平行四邊形法則合力的大小 (2)力的分解:力分解的依據(jù)和唯一解的條件正交分解法3物體的受力分析隔離法與整體法在受力分析中的應(yīng)用4共點(diǎn)力作用下物體的平衡平衡條件:平衡條件的分量表達(dá)式5有轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡平衡條件:一般物體的平衡條件:須同時(shí)滿足: 重點(diǎn)與難點(diǎn)分析 一力的基本概念: 1力的意義:力是物體對(duì)物體的作用:找不到施力物體或受力物體的力不存在.力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,即力是產(chǎn)生加速度的原因.力是物

2、體的動(dòng)量變化率:2力的性質(zhì):矢量性:力有大小,有方向,合成分解遵守平行四邊形法則.力是滑移矢量,在物體上沿力的作用線改變力的作用點(diǎn),作用效果不變.當(dāng)物體可以被視作質(zhì)點(diǎn)時(shí),或當(dāng)力對(duì)物體沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)效果時(shí),力還可以在物體上平移.反之則不可.物質(zhì)性:力不能脫離物體而存在.相互性:力總是成對(duì)出現(xiàn)的.有相互作用的兩個(gè)物體互為施、受力物體,兩個(gè)力互為作用力與反作用力,它們的關(guān)系滿足牛頓第三定律.注意作用力,反作用力與一對(duì)平衡力的區(qū)別.3力的作用效果:靜效果:使物體發(fā)生形變.動(dòng)效果:改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài).4力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn).力可以由一條有向線段來(lái)表示.在做力的圖示時(shí),只能選取一個(gè)標(biāo)度.二幾種常見(jiàn)力:1

3、重力:由于地球吸引而使物體受到的力.產(chǎn)生條件:物體處在地球附近的重力場(chǎng)中.重力是場(chǎng)力,這點(diǎn)類似于電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力.大?。篏=mg(g為物體所在位置的重力加速度)重力大小隨物體在地面上的緯度位置和距離地面的高度而變化.重力大小不等于地球?qū)ξ矬w的吸引力,重力是地球?qū)Φ厍虮砻嫔衔矬w的萬(wàn)有引力的分力,如圖1-1所示A點(diǎn)物體所受重力的大小和方向.物體靜止時(shí),對(duì)豎直懸繩的拉力和對(duì)水平支持面的壓力的大小等于物體的重量.當(dāng)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí),其本身重量不變.方向:總是豎直向下,而不是指向地心.注意豎直向下不等于垂直接觸面向下.作用點(diǎn):重心.確定薄板狀物體重心位置的方法:二次懸掛法.所依據(jù)的原理:物體靜止時(shí)

4、,繩拉力與重力大小相等、方向相反,作用在一條直線上,即滿足二力平衡條件.2彈力:發(fā)生形變的物體由于要恢復(fù)形變而對(duì)使之產(chǎn)生形變的物體的力的作用.產(chǎn)生條件:互相接觸、擠壓發(fā)生彈性形變.判斷彈力產(chǎn)生的方法:可以假設(shè)撤掉接觸物,看研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否與給定的狀態(tài)矛盾.也可以假設(shè)彈力存在,看研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否與給定狀態(tài)矛盾.大小:彈簧產(chǎn)生彈力大小由胡克定律F=kx決定,其中x為彈簧形變量.一般物體所受彈力大小及方向由該物體的受力狀態(tài)確定,要具體的問(wèn)題具體分析.方向:彈力方向與物體要恢復(fù)形變的方向一致.規(guī)律為:面面接觸,彈力垂直于兩接觸面的公切面.點(diǎn)面接觸,彈力垂直于面的切面方向.點(diǎn)線接觸,彈力垂直

5、于線.輕繩的拉力方向沿繩的走向,且繩上張力處處相等.桿可提供拉力或支持力,但彈力方向不一定沿桿.作用點(diǎn):接觸點(diǎn),物為質(zhì)點(diǎn)時(shí)可移至重心.3摩擦力:相互接觸的物體間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí),在接觸面處產(chǎn)生的阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力.產(chǎn)生條件:接觸、接觸面粗糙、接觸面發(fā)生彈性形變、接觸面間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).判斷靜摩擦力的方法:可以假設(shè)接觸面光滑,此時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否與給定狀態(tài)相矛盾.若此時(shí)物體發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng),則證明靜摩擦力存在,而且此時(shí)物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向就是相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向.大?。夯瑒?dòng)摩擦力的大小與物體的接觸面面積及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).靜摩擦力是個(gè)變力,它的大小和方向由

6、物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)求出.最大靜摩擦力是靜摩擦力取值范圍的最大值,一般認(rèn)為方向:沿接觸面的切線方向,與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反.注意,運(yùn)動(dòng)物體不一定不受靜摩擦力,靜止物體不一定不受滑動(dòng)摩擦力.摩擦力既可以做阻力,也可以做動(dòng)力.作用點(diǎn):受力物體的接觸面或被視作質(zhì)點(diǎn)的物體的重心.三物體受力分析的基本方法:隔離法 1選好隔離體:隔離體可以為單個(gè)物體也可是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的幾個(gè)物體所組成的整體.把研究對(duì)象從相關(guān)體系中隔離出來(lái),分析周圍物體對(duì)隔離體的力的作用.注意,當(dāng)研究?jī)蓚€(gè)物體之間的相互作用力時(shí),不能把兩個(gè)物體當(dāng)作整體,要分別再隔離,進(jìn)行分析.2分析受力依據(jù):各力產(chǎn)生條件(包括假設(shè)法),力的相互

7、性(牛頓第三定律),物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(牛頓第二定律).3分析受力順序:先分析場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)再分析接觸力(彈力、摩擦力).對(duì)于連接體受力分析順序要由易到難. 四力的合成分解及正交分解法:1力的合成:力的合成滿足平行四邊形法則.求多個(gè)力的合力時(shí),要先求出任意兩個(gè)力的合力,再與第三個(gè)力求合力,直到所有力都合成進(jìn)去最后得到結(jié)果.兩個(gè)共點(diǎn)力大小不變,其合力的大小隨兩個(gè)共點(diǎn)力夾角的增大而減小.合力的大小范圍是:. 合力不一定大于其中任一分力.2力的分解:力的分解是力合成的逆運(yùn)算,同樣遵從平形四邊形法則.一個(gè)力可以分解為無(wú)數(shù)對(duì)分力.分解后的力性質(zhì)及作用點(diǎn)不變.力的分解有唯一一組解的條件:已知合力

8、大小和方向及兩分力的方向,可唯一確定兩分力的大小.已知合力大小和方向及其中一個(gè)分力的大小和方向,可唯一確定另一個(gè)分力的大小和方向.合力大小方向不變,一個(gè)分力方向不變時(shí),另一個(gè)分力有極值.一般由作圖法確定.一個(gè)分力大小方向確定,合力方向確定時(shí),另一個(gè)分力有最小值.3正交分解法:當(dāng)物體受三個(gè)以上共點(diǎn)力作用時(shí),一般選用正交分解法.正確選定直角坐標(biāo)系的原則是:通常選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),讓盡量多力落在坐標(biāo)軸上,同時(shí)盡量使未知力落在坐標(biāo)軸上,有必要時(shí)要分解加速度. 五物體的平衡:1共點(diǎn)力作用下物體的平衡:物體的平衡可視作為質(zhì)點(diǎn)的平衡問(wèn)題.平衡狀態(tài):物體靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng).平衡條件:處理平衡問(wèn)題的基

9、本方法;平行四邊形法(合成法、分解法).正交分解法相似三角形法、直角三角形法、正弦定理及余弦定理法.2有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡:平衡狀態(tài):物體靜止或做勻速轉(zhuǎn)動(dòng).平衡條件:.解題步驟:首先選取研究對(duì)象,確定固定軸.其次對(duì)物體受力分析,找出除軸以外的所有外力及相應(yīng)力臂.再依據(jù)平衡條件列方程求解. 典型例題 例1一物體重量為G,用一水平力F將它壓緊在墻上,開(kāi)始時(shí)重物從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),力F從零開(kāi)始隨時(shí)間正比增大,那么物體受到墻的摩擦力隨時(shí)間的變化圖線,哪個(gè)是正確的?解:分析:F從零正比增大,可寫作 F=kt(k為常數(shù))開(kāi)始時(shí)重力大于f G物體做加速運(yùn)動(dòng),加速度越來(lái)越小,當(dāng),重物速度最大,見(jiàn)圖中(B)的t

10、1時(shí)刻.當(dāng)tt1時(shí)刻時(shí),增大.直到重物速度減為零時(shí),物體靜止,它受到摩擦力為靜摩擦力f0=G綜上分析,只有圖線B正確.例2質(zhì)量為m的木塊在水平力F的作用下靜止在傾角為的斜面上,如下圖示,若使力F增大,但木塊與斜面仍靜止,若木塊對(duì)斜面壓力為N,斜面對(duì)木塊的摩擦力為f,則:AN一定增大,f一定增大BN不一定增大,f一定增大CN一定增大,f不一定增大DN不一定增大,f一定減小分析:m在水平力F作用下靜止在斜面上,可有向上滑動(dòng)趨勢(shì),f沿斜面向下;也可能有可能向下滑動(dòng)趨勢(shì),f沿斜面向上,當(dāng)F逐漸增大時(shí),f先減小,反向,再增大,題目并未給出初始受力情況,所以f增大,減小,不變均有可能;F增大時(shí),m對(duì)斜面壓

11、力一定增大,故選項(xiàng)C正確.例3木塊B的質(zhì)量是木板A質(zhì)量的兩倍,將A用繩固定,B恰好能勻速下滑,A與B之間,B與斜面之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)均為,=?分析:設(shè)mA=m,mB=2mB勻速下滑:此題應(yīng)注意:(1)木塊上下兩面均受摩擦力 (2)木塊上下兩面正壓力不同例4將一小球m用細(xì)繩系起,沿半徑為R的半球面緩慢拉起,半球面光滑,試分析拉起過(guò)程中,m對(duì)半球壓力及拉力F的變化情況.解:分析:設(shè)半球半徑為R滑輪到半球距離為h對(duì)m進(jìn)行受力分析見(jiàn)右圖示:線段長(zhǎng)度變化相對(duì)應(yīng),F(xiàn)逐漸變小.所以,將m沿半球拉上過(guò)程中,m對(duì)半球壓力不變,拉力變小.本章檢測(cè)題A組一選擇題:1右圖中,在力F作用下,物體AB一起以相同速度沿F方

12、向做勻速運(yùn)動(dòng),則A受到的摩擦力方向?yàn)椋?(A)甲乙圖中A受摩擦力均與F同向 (B)甲乙圖中A受摩擦力均與F反向 (C)甲乙圖中,A均不受摩擦力 (D)甲圖中A不受摩擦力,乙圖中A受摩擦力方向和F相同2將某個(gè)力分解為兩個(gè)分力,那么: (A)合力的大小一定等于兩個(gè)分力大小之和. (B)合力大小一定大于每個(gè)分力的大小 (C)合力大小一定小于每個(gè)分力的大小 (D)合力大小一定大于一個(gè)分力的大小,而小于另一個(gè)分力的大小 (E)合力大小可能比兩個(gè)分力的大小都大,也可能都小.還可能比一個(gè)分力大,比另一個(gè)分力小.3一個(gè)傾角 的光滑斜面固定在豎直墻壁上,為使鐵球靜止于墻與斜面之間.需用一個(gè)對(duì)球的水平推力F作用,

13、則 (A)墻對(duì)球的壓力一定等于F (B)球的重力一定大于F (C)斜面對(duì)球的壓力一定小于G (D)斜面對(duì)球的壓力一定大于G4物體m放在斜面上恰好沿斜面勻速下滑,現(xiàn)用一個(gè)力F作用在m上,F(xiàn)過(guò)m的重心,且豎直向下,則 (A)斜面對(duì)物體壓力增大了 (B)斜面對(duì)物體的摩擦力增大了 (C)物體將沿斜面加速下滑 (D)物體仍保持勻速下滑 5物體受共點(diǎn)力F1F2F3作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng),則這三個(gè)力大小的可能范圍是: (A)15N,5N,6N (B)3N,6N,4N (C)1N,2N,10N (D)1N,6N,3N6繩通過(guò)動(dòng)滑輪拉住物體G,當(dāng) 逐漸減小時(shí),為使物體仍能靜止,拉住繩的力F必須: (A)增大 (B

14、)不變 (C)減小 (D)無(wú)法確定7物體m受到水平推力靜止于斜面上,若將F增大,仍使m靜止,則斜面對(duì)m的摩擦力 (A)一定增大 (B)一定減小 (C)為零 (D)增大,減小,為零都可能8F1=F2=1N,分別作用于上下疊放的物體AB上,且A、B均靜止,則AB之間,B與地面間摩擦力大小分別為: (A)1N,0 (B)2N,0 (C)1N,1N (D)2N,1N9人重600N,木板重400N,人與木板,木板與地面間滑動(dòng)摩擦系數(shù)均為0.2,現(xiàn)人用水平力拉繩.使人與木板一起勻速運(yùn)動(dòng). (A)人拉繩的力是200N (B)人拉繩的功是100J (C)人腳給木板的摩擦力向右 (D)人腳與木板間會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)

15、10斜面傾角,繩重不計(jì)滑輪無(wú)摩擦,A重G,B重G/2,當(dāng) 增大時(shí)如A仍保持靜止,繩張力為T,A對(duì)斜面壓力為N,A受到的摩擦力為f.則: (A)T將增大 (B)N將減小 (C)f將減小 (D)f將增大11A的重量大于B重量.AB恰好靜止,如將懸點(diǎn)P稍向右移則B: (A)仍靜止 (B)向下運(yùn)動(dòng) (C)向上運(yùn)動(dòng) (D)無(wú)法判斷12物體靜止于水平桌面: (A)桌面對(duì)物體支持力的大小等于物體的重力,這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力. (B)物體所受的重力和桌面對(duì)它的支持力是一對(duì)作用和反作用力. (C)物體對(duì)桌面的壓力就是物體的重力,這兩個(gè)是同性質(zhì)的力. (D)物體對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)相互平衡的力.

16、二填空:13一根輕質(zhì)彈簧在100N拉力作用下長(zhǎng)0.5米.當(dāng)它在300N拉力作用下長(zhǎng)0.65米.則它不受外力作用的長(zhǎng)_米.14右圖中小球重30N,則擋板對(duì)小球的作用力為_(kāi)牛,斜面對(duì)小球支持力為_(kāi)牛.15光滑小球放在光滑墻和木板之間,當(dāng)圖中墻對(duì)小球彈力變_,木板對(duì)小球彈力變_.16右圖中繩OB水平,OA與豎直成300角,若AO與BO能承受的最大拉力為10N和6N,OC能承受足夠大的拉力,為使細(xì)繩不被拉斷,重物G最大為_(kāi)牛.17物體放在光滑水平面上,在大小為40N的水平力Q作用下由西向東運(yùn)動(dòng),現(xiàn)用F1F2兩個(gè)水平共點(diǎn)力作用代替Q,已知F1方向東偏北300,此時(shí)F2大小不能小于_牛.三計(jì)算題:18一根

17、均勻長(zhǎng)木板,質(zhì)量為M,放在地面上,一個(gè)質(zhì)量為m的人站在板中間,將繩一端拴在板上,人用力拉繩,使板右端剛好離開(kāi)地面,求人拉繩力?19水平地面與豎直墻面均光滑,半徑為R的球重量為G,木塊高為h,用水平力F推動(dòng)木塊,恰好使球剛離開(kāi)地面,求力F至少多大? (18題) (19題)檢測(cè)題答案1、D 2、E 3、D 4、A、B、D 5、B 6、A 7、D 8、A 9、B、C 10、B、D 11、B 12、A13、0.50M14、15、變小、變小16、17、20N18、B端剛好離開(kāi)地面,人拉繩力為T以人和木板整體為研究對(duì)象,以A為軸:轉(zhuǎn)動(dòng)平衡:19球與木塊均處于共點(diǎn)力平衡狀態(tài)B組 1重為G的均勻橫梁OB,一端

18、用鋼索AB拉著,另一端固定在轉(zhuǎn)軸O上,如圖所示,如果掛在橫梁上的重物P向軸O移動(dòng),試寫出鋼索拉力T隨重物與軸O間距離x而變化的函數(shù)式,并定性做出其圖象.2相距4m的兩根豎直桿上掛一根長(zhǎng)5m的細(xì)繩,繩子兩端高度差為h,繩上有一直徑很小的滑輪,下方掛一個(gè)重180N的重物,如圖所示.已知滑輪可在繩上無(wú)摩擦滑動(dòng),滑輪與繩子質(zhì)量均不計(jì),試求重物靜止時(shí),滑輪兩側(cè)繩子拉力T1、T2各是多大?并討論h對(duì)繩子拉力的影響.3如圖所示,物體的質(zhì)量為2kg,兩根輕細(xì)繩AB和AC一端連接于豎直墻上,另一端系于物體上,在物體上另施加一個(gè)方向與水平成=60的拉力,若要使繩都能伸直,求拉力F的大小范圍?4如圖所示,整個(gè)裝置處

19、于靜止?fàn)顟B(tài),PQ為水平放置的光滑細(xì)長(zhǎng)桿,質(zhì)量均為m的兩小球 A、B穿于其上.兩球用長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的輕線結(jié)于O點(diǎn),A、B球間桿上有一勁度系數(shù)為K的被壓縮的輕彈簧(在彈性限度內(nèi)),這時(shí)彈簧的長(zhǎng)度也為L(zhǎng).E為質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪,質(zhì)量為m/2的C球用輕繩跨過(guò)定滑輪與置于水平地面上質(zhì)量為2m的D球相連,求彈簧的原長(zhǎng)?5如圖所示,質(zhì)量不計(jì)的桿O1B和O2A長(zhǎng)度均為L(zhǎng),O1和O2為光滑固定轉(zhuǎn)軸,A處有一凸起物擱在O1B的中點(diǎn),B處用繩系在O2A的中點(diǎn),此時(shí)兩短桿便組成一根長(zhǎng)桿,今在O1B桿的C點(diǎn)(C為AB的中點(diǎn))懸掛一重量為G的物體,則A處受到的支撐力大小為_(kāi),B處繩的拉力大小為_(kāi).6如圖所示,斜坡與水平面夾角為,兩個(gè)人一推一拉使物

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