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力与物体的平衡

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  • 卖家[上传人]:ji****72
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  • 上传时间:2018-05-26
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    • 1、Comment xz1: 性质力、效果力Comment xz2: 说明重力与万有引力 的联系与区别Comment xz3: CComment xz4: C 说明称重原理Comment xz5: 性质力;效果力Comment xz6: 动、静分清- 1 -CD乙 甲 甲AB甲丙0202 力力 物体的平衡物体的平衡第一课 三种常见的力一、一、重力重力 【例 1】关于重力的说法正确的是( ) A物体重力的大小与物体的运动状态有关,当物体处于超重状态时重力大,当物体处于失 重状态时,物体的重力小。 B重力的方向跟支承面垂直 C重力的作用点是物体的重心 D重力的方向是垂直向下 【例 2】一人站在体重计上称体重,保持立正姿势称得体重为 G,当其缓慢地把一条腿平直 伸出台面,体重计指针稳定后读数为 G/,则( ) AGG/ BGG/ CGG/ D无法判定 二、二、弹力弹力 【例 3】如图所示中的球和棒均光滑,试分析它们受到的弹力。 说明:分析弹力:找接触面(或接触点)判断是否有挤压(假设法)判断弹力的方向【例 4】如图所示,小车上固定着一根弯成 角的轻杆,杆的另一端固定一个质 量为 m 的小球,试分

      2、析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向:小车静止; 小车以加速度 a 水平向右加速运动.小车以加速度 a 水平向左加速运动?mg,竖直向上;,与竖直方向夹角;22agmgaarctan,与竖直方向夹角22agmgaarctan三、三、摩擦力摩擦力 【例 5】如图所示,小车的质量为 M人的质量为 m,人用恒力 F 拉绳,若人和车保持相对 静止不计绳和 滑轮质量、车与地面的摩擦,则车对人的摩擦力可能是( )A、0 ; B、F,方向向右; MmMm C、F,方向向左; D、F,方向向右 MmMm MmmM Comment xz7: AC- 2 -解析:由于车与人相对静止,则两者加速度相同,即,若车对人的摩擦力向右,mMFa2人对车的摩擦力向左,则对人:,对车:,必须 Mm。则 D 正确;mafFMafF若车对人的摩擦力向左,人对车的摩擦力向右,则对人:,对车:mafF,必须 M900时,sinN2;当 =900 时,N2有最小值 N2min=mgsin; 说明:(1)力的分解不是随意的,要根据力的实际作用效果确定力的分解方向 (2)利用图解法来定性地分析一些动态变化问题,简单直观有效,是经常使

      3、用的方法,要 熟练掌握 二、相似三角形法:二、相似三角形法: 【例 24】如图所示,竖直杆 CB 顶端有光滑轻质滑轮,轻质杆 OA 自重不计,可绕 O 点自由 转动,OAOB。当绳缓慢放下,使AOB 由 0逐渐增大到 180的过程 中(不包括 00和 1800)下列说法正确的是( )A绳上的拉力先逐渐增大后逐渐减小B杆上的压力先逐渐减小后逐渐增大- 9 -C绳上的拉力越来越大,但不超过 2GD杆上的压力大小始终等于 G 解析:可先作出 A 结点处受力分析图如图所示,由于 A 结点静止,故有杆支持力 N 和绳拉 力 T 的合力 G/和 G 大小相等而平衡,这时必 OABANG/。由于 OA、 OB 长度始终和物 重 G 相等,而绳的拉力 T 是越来越大,又由于 AB 始终小于 2OB,所以绳的拉力 T 也始终小 于 2G,故本题正确的答案是 CD。第五课第五课 整体与隔离整体与隔离一、优先考虑整体法:一、优先考虑整体法: 【例 25】 如图所示,人重 600N,平板重 400N,若整个系统处于平衡状态,则人必须用多 大的力拉住绳子?(滑轮和绳的质量及摩擦不计)设定滑轮两边绳中的张力为 F

      4、1,动滑轮两边绳中的张力为 F2,板对人的支持力为 FN。解法 1:把定滑轮下方的各物体组成一个整体,这一整体受力如图 7 所示,由平衡条件得 210001FGGN人板图 7所以FN1500再以动滑轮为研究对象,受力如图 8 所示,由平衡条件得 221FF图 8所以FN2250解法 2:以人为研究对象,受力如图 9,由平衡条件得 FFGN2人- 10 -图 9以板为研究对象,受力如图 10,由平衡条件得FFGFN12板图 10又 FFNNFF122解可得FN2250解法 3:选人和板构成的系统为研究对象,受力如图 11 所示,由平衡条件得图 11 由可解FFFGG122人板FF122得FN2250【例 26】如图所示,设 A 重 10N,B 重 20N,A、B 间的动摩擦因数为 0.1,B 与地面的摩擦 因数为 0.2问:(1)至少对 B 向左施多大的力,才能使 A、B 发生相对滑动?(2)若 A、B 间 1=0.4,B 与地间 2=0.l,则 F 多大才能产生相对滑动?- 11 -(1)设 A、B 恰好滑动,则 B 对地也要恰好滑动,选 A、B 为研究对象,受力如图,由平衡条件得:F

      5、=fB+2T选 A 为研究对象,由平衡条件有T=fA fA=0.110=1N fB=0.230=6N F=8N。(2)同理 F=11N。【例 27】将长方形均匀木块锯成如图所示的三部分,其中 B、C 两部分完全对称,现将三 部分拼在一起放在粗糙水平面上,当用与木块左侧垂直的水平向右力 F 作用时,木块恰能 向右匀速运动,且 A 与 B、A 与 C 均无相对滑动,图中的 角及 F 为已知,求 A 与 B 之间 的压力为多少?以整体为研究对象,木块平衡得 F=f合又因为 mA=2mB=2mC 且动摩擦因数相同,所以 fB=F/4再以 B 为研究对象,受力如图所示,因 B 平衡,所以F1=fBsin 即:F1=Fsin/4【点评】本题也可以分别对 A、B 进行隔离研究,其解答过程相当繁杂。【例 28】如图所示,两个完全相同的重为 G 的球,两球与水平地面间的动摩擦因数都是 ,一根轻绳两端固接在两个球上,在绳的中点施加一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后, 两段绳间的夹角为 。问当 F 至少多大时,两球将发生滑动?首先选用整体法,由平衡条件得F2N=2G 再隔离任一球,由平衡条件得Tsin(/2)

      6、=N 2Tcos(/2)=F 联立解之。【例 29】如图所示,重为 8N 的球静止在与水平面成 370 角的光滑斜面上,并通过定滑轮 与重 4N 的物体 A 相连,光滑挡板与水平而垂直,不计滑轮的摩擦,绳子的质量,求斜面和 挡板所受的压力(sin370=0.6) 。F ABCABFATfAABFTTfBfB f1F1- 12 -分别隔离物体 A、球,并进行受力分析,如图所示:由平衡条件可得: T=4NTsin370+N2cos370=8N2sin370=N1+Tcos370得 N1=1N N2=7N。【例 30】如图所示,光滑的金属球 B 放在纵截面为等边三角形的物体 A 与坚直墙之间,恰 好匀速下滑,已知物体 A 的重力是 B 重力的 6 倍,不计球跟斜面和墙之间的摩擦,问:物 体A 与水平面之间的动摩擦因数 是多少?首先以 B 为研究对象,进行受力分析如图由平衡条件可得: N2=mBgcot300 再以 A、B 为系统为研究对象受力分析如图。由平衡条件得:N2=f, f=(mA+mB)g 解得 =3/7【例 31】如图所示,两木块的质量分别为 m1 和 m2,两轻质弹簧的劲度系数分

      7、别为 k1 和 k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接) ,整个系统处于平衡状态现 缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧。在这过程中下面木块移 动的距离为( )本题主要是胡克定律的应用,同时要求考生能形成正确的物理图景,合理选择研究对象,并能进行正确的受力分析。求弹簧 2 原来的压缩量时,应把 m1、m2看做一个整体,2 的压缩量 x1=(m1+m2)g/k2。m1脱离弹簧后,把 m2作为对象,2 的压缩量 x2=m2g/k2。d=x1-x2=m1g/k2。答案为 C。【例 32】如图所示,有两本完全相同的书 A、B,书重均为 5N,若将两本书等分成若干份 后,交叉地叠放在一起置于光滑桌面上,并将书 A 固定不动,用水平向右的力 F 把书 B 匀 速抽出。观测得一组数据如下:根据以上数据,试求: (1)若将书分成 32 份,力 F 应为多大? (2)该书的页数。 (3)若两本书任意两张纸之间的动摩擦因数 相等,则 为多少?(l)从表中可看出,将书分成 2,4,8,16,是 2 倍数份时,拉力 F 将分别增加 6N,12N,24N,增加恰为 2 的倍数,故将书分成 32 份时,增

      8、加拉力应为 48N,故力 F=46548=94.5N;Comment xz21: GComment xz22: G,方向斜向上2- 13 -ABCaN1G1f1v(2)逐页交叉时,需拉力 F=1905N,恰好是把书分成 64 份时,增加拉力 482=96N,需拉力 F=94.596=190.5N可见,逐页交叉刚好分为 64 份,即该书有 64 页;(3)两张纸之间动摩擦因数为 ,则F=1905=G/64+2G/64+3G/64+128G/64=G/64(1+2+3+128)=1295 =190.5/(1295)=0.3。二、整体法与隔离法的交替使用二、整体法与隔离法的交替使用 【例 33】如图所示,有一重力为 G 的圆柱体 放置在水平桌面上,用一夹角为 60、两夹 边完全相同的人字夹水平将其夹住(夹角仍 不变) ,圆柱体始终静止。试问:(1)若人 字夹内侧光滑,其任一侧与圆柱体间的弹力 大小也等于 G,则圆柱体与桌面间的摩擦力 的大小为多少? (2)若人字夹内侧粗糙,其任一侧与圆柱体间的弹力大小仍等于 G,欲使圆柱体对桌面的 压力为零,则整个人字夹对圆柱体摩擦力的大小为多少?方向如何?

      9、 【例 34】如图所示,倾角为的斜面A固定在水平面上。木块B、C的质量分别为M、m, 始终保持相对静止,共同沿斜面下滑。B的上表面保持水平,A、B间的动摩擦因数为 。当B、C共同匀速下滑;当B、C共同加速下滑时,分别求B、C所受的各力。 解:先分析C受的力。这时以C为研究对象,重力G1=mg,B对C的弹力竖直 向上,大小N1= mg,由于C在水平方向没有加速度,所以B、C间无摩擦力,即f1=0。再分析B受的力,在分析 B与A间的弹力N2和摩擦力f2时,以BC整体为对象较好, A对该整体的弹力和摩擦力就是A对B的弹力N2和摩擦力f2,得到B受 4 个力作用: 重力G2=Mg,C对B的压力竖直向下,大小N1= mg,A对B的弹力N2=(M+m)gcos,A 对B的摩擦力f2=(M+m)gsin 由于B、C 共同加速下滑,加速度相同,所以先以B、C整体为对象求A对B的弹力 N2、摩擦力f2,并求出a ;再以C为对象求B、C间的弹力、摩擦力。 这里,f2是滑动摩擦力N2=(M+m)gcos, f2=N2=(M+m)gcos 沿斜面方向用牛顿第二定律:(M+m)gsin-(M+m)gcos=(M+m)a 可得a=g(sin-cos)。B、C间的弹力N1、摩擦力f1则应以C为对象求得。由于C所受合力沿斜面向下,而所受的 3 个力的方向都在水平或竖直方向。 这种情况下,比较简便的方法是以水平、竖直方

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