高中物理知识全解 1.3 受力分析与物体的平衡

高中物理知识全解 1.3 受力分析与物体的平衡

高中物理知识全解 1.3 受力分析与物体的平衡 ‎ 一：共点力问题 ‎①力的合成与分解 ‎1、力是矢量，遵守平行四边行法则。‎ I、若和的合力为，则：‎ II、 (为和所成的角)‎ III、力的分解一般正交分解，因为正交分解的两个分方向互不影响。‎ ‎【例题】如下图所示，斜劈静止在水平面上，有一物块沿斜劈表面向下运动，重力做的功和与克服F做的功相等，则下列判断正确的是 ( )‎ A物块可能做加速下滑 B物块可能受三个力作用，且合力为零 C斜劈受到地面的摩擦力方向一定水平向左 D撤去F后斜劈可能不受地面的摩擦力 ‎2、合力与分力的关系为等效替换关系，一般情况分力为物体真实受到的力，而合力则为物体受到的所有力的合效果。‎ ‎【例 题】为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如下图所示．当此车减速上坡时，乘客 ( )‎ A．处于失重状态 B．受到向前(水平向右)的摩擦力作用 C．重力势能增加 D．所受力的合力沿斜坡向上 ‎3、理解区分什么是合力，什么是分力。‎ ‎【例题】如下图所示，一装有土豆的小车在水平面上以加速度向右做匀加速直线运动，若以其中一个质量为m的土豆为研究对象，求其它土豆对它的作用力？‎ ‎②三角形法则 三个力的物体平衡问题，根据平行四边形法则，可以将这三个力平移到同一个三角形中分析求解。‎ ‎【例题】如下图所示，在光滑的斜面上悬挂一可视为质点的小球，现用一水平向右的力F推斜劈，使斜劈缓慢向左移动，则在此过程中，斜面对小球的的弹力及绳子对小球的拉力的大小变化情况？‎ ‎③相似三角形 三个力的物体平衡问题，根据平行四边形法则，可以将这三个力平移到同一个三角形中，如果这个三角形和某一几何三角形始终相似，则可以借助几何三角形各边的变化情况来分析相应的力的变化情况。‎ 拓展：可利用相似三角形的对应边成比例来解决实际问题。‎ ‎【例题】如下图所示，球面光滑，缓慢拉动细线使小球由球面上的点A移动到点C，则此过程中球面对小球的弹力及细绳拉力的大小变化情况？‎ ‎【例题】如下图一所示，用等长绝缘线分别悬挂两个质量、电量都相同的带电小球A和B，两线上端固定于O点，B球固定在O点正下方。当A球静止时，两悬线夹角为θ。能保持夹角θ不变的方法是（ ）‎ A.同时使两悬线长度减半 ‎ B.同时使A球的质量和电量减半 C.同时使两球的质量和电量减半 D.同时使两悬线长度和两球的电量减半 拓展：灵活运用相似图形的性质求解 ‎【例题】如下图所示，放在粗糙 水平地面上的斜面体质量为M，一质量为m的物块恰能沿斜面匀速下滑，若对物块施加一水平向右的拉力F，物块m仍沿斜面运动，则（ ）‎ 物块m仍将沿斜面匀速下滑 物块m将沿斜面加速下滑 地面对M有向左的摩擦力 地面对斜面的支持力等于（M+m）g FN这两力的合力也应该是竖直向下的，分析得出物块是沿斜面向下运动的故地面对M没有摩擦力作用C错。因为物块m沿斜面加速下滑，故m失重，地面对斜面的支持力小于（M+m）g，故D错。答案：B ‎④拉密定律（一般用于三个力所构成的非特殊三角形）‎ 三个力的平衡问题,有下列关系：‎ ‎【例题】如下图一所示，一个半球形的碗固定在桌面上，碗口水平，O是球心，碗的内表面光滑。一根轻质杆的两端固定有两个小球，质量分别是m1，m2．当它们静止时，m1、m2与球心的连线跟水平面分别成60°，30°角，则碗对两小球的弹力大小之比是（ ）‎ A．1∶2 B．‎ C． D．‎ ‎⑤整分思想（即整体法与隔离法）‎ 相对静止的物质可以看做一个整体，被看做整体的系统其间的内力不必分析考虑，故可运用整分思想灵活求解。‎ ‎【例题】如下图所示，一质量为M=10kg的物块放在光滑的水平面上，一质量为m=2kg的物块放在M上，现用F=24N的力水平向右拉M，发现整体向右加速运动，求M对m的静摩擦力？‎ ‎【例题】如右图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点。当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为 （ ）‎ A、F=mg                     B、Mg＜F＜（M+m）g ‎ C、F=（M+m）g              D、F＞（M+m）g ‎【例题】如下图所示，物块的质量，倾角，整个系统处于静止状态，斜劈质量为，斜劈与地面间的动摩擦因数为，求地面对斜劈的静摩擦力？‎ ‎【例题】如下图所示，小车上放着由轻弹簧连接的质量为mA＝‎1kg，mB＝‎0.5kg的A、B两物体，两物体与小车间的最大静摩擦力分别为4N和1N，弹簧的劲度系数k＝0.2N/cm。‎ ‎(1)为保证两物体随车一起向右加速运动，弹簧的最大伸长是多少厘米？‎ ‎(2)为使两物体随车一起以最大的加速度向右加速运动，弹簧的伸长是 多少厘米？‎ 对A应用牛顿第二定律：，‎ 二：非共点力问题（即转动问题）‎ 力矩平衡：动力动力臂=阻力阻力臂 ‎【例题】一根均匀直杆AB长1m，重量为G，它可以绕过O点的水平轴在竖直面内自由转动，O点到A端的距离为0.25m。现在A端施加一水平向右的作用力F，杆静止时，杆的方向偏离竖直方向角（＜90°），如下图所示。求作用力F的大小？‎ 解：以杆为研究对象，杆的受力情况如上图所示．根据力矩平衡可知：·＝·‎ 由此得：‎ 三：常见的有用性质及基础知识 ‎①理解区分：对于物体和系统而言什么是内力，什么是外力。‎ ‎②缓慢过程即在该过程中受力平衡之意。‎ ‎③同一根轻绳在光滑器件上的张力大小处处相等（例：同一根轻绳在滑轮、滑钩上的张力处处相等）；同一根轻绳在粗糙器件上的张力大小不相等；而对于有节点或等效节点的两段轻绳该两段轻绳上的张力大小不一定相等。‎ 注意：结合弹力的方向垂直于接触面综合分析求解。‎ 例：如下图所示系统处于平衡状态，图中为光滑的定滑轮，则：‎ 例：如下图所示，假设细绳的左端固定于左墙O处，绳的右端可以沿右墙移动，设物块左边的绳长为x，右边绳长为y，总绳长为L，光滑圆环系着物块可以在绳上自由滑动，则：‎ ‎【例题】如下图所示，拉着细绳使质量为的物快以加速度 匀加速上升，求拉力F的大小？‎ 领悟：上题中同一根绳子上的速率相等，故上图中任意时刻，绳子的速率都是物块速率的3倍。‎ 例：如下图所示，木桩粗糙，则：‎ 例：如下图所示系统处于平衡状态，若不计木板与绳之间的摩擦，则：‎ 拓展：一般情况不考虑绳子自身重力对问题的影响即将绳子作为轻绳处理，但是对于一些不能忽略绳子自身重力的问题，同一根绳子上的张力并非处处相等。‎ ‎【例题】发生雪灾时，输电线上的积雪结冰容易导致电线断裂，铁塔倾斜倒伏．若图中两座铁塔间线路上覆盖了厚度均匀的冰雪，在电线上取A、B、C、D四个点，其中A、D两点靠近铁塔，B点与D点高度相等，C点是线路中的最低点，下列关于这四点处张力情况的说法中正确的是(　　)‎ A. C点处的张力最小 B. A点处的张力等于D点处的张力 C. A点处的张力小于B点处的张力 D. 缩短两塔之间的输电线长度，一定可以减小线中张力 或弹簧的瞬间它们的受力都突变为零。‎ 例：如下图所示，物块和通过弹簧相连，用一根绳子系在天花板上，开始时系统处于静止状态，若，则：‎ ‎（1）剪断绳子瞬间：‎ ‎（2）剪断弹簧瞬间：‎ ‎【例题】有甲乙两个系统处于静止状态如下图所示。‎ 求：（1）：求剪断甲图中绳子的瞬间，小球m的加速度？‎ ‎（2）：求剪断乙图中绳子的瞬间，小球m的加速度？‎ ‎⑤国际单位制 注意：牛顿第二定律，在国际单位制中，因此牛顿第二定律只有在国际单位制中才是。‎ ‎【例题】下列关于力学单位制的说法中正确的是（    ）‎ A.在有关力学的分析计算中，只能采用国际单位制的单位，不能采用其他单位 B.力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、质量、速度 C.力学单位制中，国际单位制中的基本单位有千克、米、秒 D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表述