第一章+力与平衡

内容基本要求略高要求较高要求滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力认识滑动摩擦、静摩擦的规律能用动摩擦因数计算摩擦力形变、弹性、胡克定律知道常见的形变，了解物体的弹性，知道胡克定律矢量和标量区分矢量与标量力的合成和分解理解力的合成与分解用力的合成与分解分析问题共点力的平衡知道共点力的平衡条件运用共点力平衡条件进行简单计算运用共点力的平衡条件求解较复杂的力学问题知识点1力1．力的基本概念（1）力的三要素：要想对一个力有完整且正确的认识，就必须要明确力的大小、方向和作用点（即力的三要素），另外，还要明确力产生的原因和条件．（2）力的基本性质：物质性、相互性、瞬时性、方向性、独立性、积累性．（3）常见力：重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力、核力．以上七种常见力都是性质力，是根据力的性质命名的．力还可以根据其作用效果进行命名，如阻力、动力、压力、支持力等都是效果力．2.重力（1）重力是由于地球吸引而产生的，但重力不是地球对物体的吸引力，地球对物体的吸引力是万有引力，重力是万有引力的一个分量．（2）重力的大小：Gmg（9.8N/kgg）g与地球密切相关，在地球上的不同地点，g的大小是不同的．（3）重力的方向：竖直向下．①应用：铅垂线②注意区分竖直向下和垂直向下．（4）重力的作用点：重心．重心位置：决定因素——质量分布和形状．质量分布均匀且形状规则的物体的重心在其几何中心处（均匀细直棒、均匀三角形、均匀球体、均匀圆柱体、均匀长方体等）.物体重心位置可由实验法确定：悬挂法，平衡法．3.弹力（1）形变及其种类：①定义：物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫做形变．有些物体在形变后能够知识点睛考试要求力与平衡恢复原状，这种形变叫做弹性形变．如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，物体就不能完全恢复原来的形状．这个限度叫做弹性限度．②形变的种类：拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、扭转形变等．（2）弹力的产生：①物体直接接触②发生弹性形变．（3）弹力的大小：①弹簧弹力：胡克定律Fkx．②根据物体所处的状态利用力学规律来计算（平衡条件、牛顿运动定律）．胡克定律仅适用于在弹性限度内弹簧的拉升或压缩形变．（4）弹力的方向：与接触面（或截面）垂直，与施力物体的形变方向相反．轻绳：弹力方向沿绳且指向绳收缩方向轻杆：与轻绳不同，轻杆的弹力可以指向任意方向点和杆：弹力垂直于杆点和平面：弹力过接触点垂直于平面点和曲面：弹力过接触点垂直于曲面的切面面和面：弹力垂直于接触面球和球：弹力沿两球球心连线（5）判断弹力有无：①消除法：去掉与研究对象接触的物体，看研究对象能否保持原状态，若能则说明此处弹力不存在，若不能则说明弹力存在．如图：球A静止在平面B和平面C之间，若小心去掉B，球静止，说明平面B对球A无弹力，若小心去掉C，球将运动，说明平面C对球有支持力．②假设法：假设接触处存在弹力，做出受力图，再根据平衡条件判断是否存在弹力．如图，若平面B和平面C对球的弹力都存在，那么球在水平方向上将不再平衡，故平面B的弹力不存在，平面C的弹力存在．③替换法：用轻绳替换装置中的轻杆，看能否维持原来的力学状态，如果可以，则杆提供的是拉力，如果不能，则提供支持力．4.摩擦力（1）产生：①相互接触且挤压②接触面粗糙③物体间有相对运动或相对运动的趋势．有相对运动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力，有相对运动趋势时产生的摩擦力叫静摩擦力．（2）大小①滑动摩擦力：NFF，是动摩擦因数，与接触物体的材料和接触面的粗糙程度有关，与接触面的大小无关．NF表示压力大小，可见，在一定时，NFF．②静摩擦力：其大小与引起相对运动趋势的外力有关，根据平衡条件或牛顿运动定律求出大小．静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力maxF之间，即max0FF．静摩擦力的大小与NF无关，最大静摩擦力的大小与NF有关．（3）方向：滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反．（4）判断静摩擦力的有无：在接触面粗糙，两物体接触且互相挤压的条件下，可使用下列方法①假设法：假设没有静摩擦力，看物体是否发生相对运动，若发生，则存在相对运动趋势，存在静摩擦力．②反推法：根据物体的状态和受力分析推出静摩擦力的大小和方向．基础题【例1】下列几组力中，都按力的性质命名的是（）A．重力、浮力、摩擦力B．弹力、压力、分子力C．重力、分子力、磁力D．支持力、摩擦力、拉力【例2】关于重力的说法，正确的是（）A．同一地点物体所受重力的大小仅与物体质量有关，与物体是否运动及怎样运动无关B．重力的大小可以用测力计称出，物体对弹簧的拉力（或压力），就是物体受到的重力C．物体受到的重力，就作用在重心上例题精讲D．具有规则几何形状的物体的重心，不一定就在其几何中心【例3】（2006江苏卷）关于重心，下列说法中正确的（）A．重心就是物体内最重的一点B．物体发生形变时，其重心位置一定不变C．物体升高时，其重心在空中的位置一定不变D．采用背越式跳高的运动员在越过横杆时，其重心位置可能在横杆之下【例4】关于弹力的下列说法中，正确的是（）A．只有发生形变的物体，才会对它接触的物体产生弹力B．只有受弹簧作用的物体才受到弹力C．通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力D．压力和支持力的方向总是垂直于接触面【例5】如图所示，某球用AB、两根绳悬挂起来，若A绳竖直且A、B两绳的延长线都通过球心，球受几个力（）A．1个B．2个C．3个D．无法确定【例6】在图所示的各物体A上画出所受弹力的示意图．此时，物体A处于静止状态．【巩固】请在下图中画出静止的杆或球所受的弹力．甲图：杆靠在墙上；乙图：杆放在半球形的槽中；丙图：球用细线悬挂在竖直墙上；丁图：点1是球的重心位置，点2是球心，1、2点在同一竖直线上．【例7】汽车在平直的公路上匀速前进，则（驱动轮在后）（）A．前、后轮受的摩擦力方向均向后B．前、后轮受的摩擦力方向均向前C．前轮受到的摩擦力方向向前，后轮受到的摩擦力方向向后D．前轮受到的摩擦力方向向后，后轮受到的摩擦力方向向前【例8】如图所示，位于斜面上的物块m在沿斜面上的力F作用下处于静止状态，则斜面对物体的静摩擦力（）A.方向可能沿斜面向上B.方向可能沿斜面向下C.大小可能等于零D.大小可能等于F【例9】如图所示，物体P、Q并排放在水平地面上，已知P、Q与地面间的最大静摩擦力都为6Nmf，两物体的重力均为10N．（1）若用水平力5NF去推物体P，这时P、Q各受到地面的摩擦力1f、2f为多大？（2）若水平力10NF，则情况又如何?【例10】如图所示，A、B、C三个物体完全相同，且各接触面不光滑，现用水平力F拉B，三物体仍处于静止，下列说法正确的是（）A．C物体共受四个力作用B．B物体共受四个力作用C．A物体共受三个力作用D．B对C的摩擦力大小为F，方向与F相同中档题【例11】如图所示，一饮料杯装满水，杯的底部有一小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将（）A．一直下降B．一直上升C．先升后降D．先降后升【例12】把一盘放在地上长为l的匀质铁链向上拉起至刚好拉直时，它的重心升高了多少？如图所示，一个边长为l的匀质立方体，绕bc棱翻到使对角面AbcD处于竖直面时，其重心位置升高了多少?【例13】在如图所示装置中分析AB、AC杆对A点的弹力的方向．不计AB、AC的重力．【例14】如图甲所示轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为1m的物体.30ACB；图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为2m的物体，求细绳AC段的张力ACT与细绳EG的张力EGT之比.【例15】如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，A、B间的动摩擦因数为1，B、C间的动摩擦因数为2，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物块A和B以相同的速度做匀速直线运动，有可能是（）①10，2=0②10，20③10，2=0④10，20A．只有②B．只有④C．①③D．②④【例16】（2008江苏省启东高三调研）如图所示，轻绳两端分别与A、C两物体相连接，1kgAm，2kgBm，3kgCm，物体A、B、C及C小孔EFHdcbaDCABFCAB与地面间的动摩擦因数均为0.1，轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计．若要用力将C物拉动，则作用在C物上水平向左的拉力最小为（取210m/sg）（）A．6NB.8NC.10ND.12N【例17】如图所示是皮带传动装置的示意图．1O为主动轮，2O为从动轮，上方呈水平状态，当1O匀速转动时，重10N的物体随皮带一起运动，无相对滑动，若物体与皮带间的最大静摩擦力为5N，则（）A．物体受到的静摩擦力为5NB．物体受到的静摩擦力小于5N，但不为零C．皮带上Q点受到的静摩擦力方向向下D．皮带上P点受到的静摩擦力方向向上【例18】把一重力为G的物体，用一个水平的推力Fkt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整的墙上，从0t开始物体所受的摩擦力fF随t的关系是图中的（）【例19】如图所示，粗糙长木板l的一端固定在铰链上，木块放在木板上，开始木板处于水平位置．当木板向下转动，角逐渐增大的过程中，摩擦力fF的大小随角变化最有可能的是图中的（）OOODCBA22224466FfFfFfFfO【例20】（2009天津理综）物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上.B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是（）l【例21】（2008年高考全国2）如图，一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑．已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为．B与斜面之间的动摩擦因数是（）A．2tan3B．2cot3C．tanD．cot【例22】（2008山东高考）用轻弹簧竖直悬挂的质量为m物体，静止时弹簧伸长量为0L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为0L，斜面倾角为30，如图所示．则物体所受摩擦力（）A．等于零B．大小为12mg，方向沿斜面向下C．大于为32mg，方向沿斜面向上D．大小为mg，方向沿斜面向上【例23】如图所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为1m和2m的木块1和2，中间用一原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与地面间的滑动摩擦因数为．现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是（）A．1LmgkB．12LmmgkC．2LmgkD．1212()mmLgkmm难题【例24】如图所示，矩形均匀薄板长60cmAC，宽10cmCD，在B点以细线悬挂，板处于平衡，35cmAB，则悬线和板边缘CA的夹角．【例25】图中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过定滑轮的轻绳，它们处于平衡状态，如图，则（）A．有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B．有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C．有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D．有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态【例26】如图所示，两木块的质量分别为1m和2m，两轻质弹簧的劲度系数分别为1k和2k，上面木块压在上面弹簧上（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，直到它刚要离开上面的弹簧，在这过程中下面木块移动的距离为（）A．11mgkB．21mgkC．12mgkD．22mgk21k2k1m2m1【例27】（2008浙江杭州模拟）如图所示，质量为m的物体被劲度系数为2k的轻弹簧2悬挂在天花板上，下面还拴着劲度系数为1k的轻弹簧1，托住下面弹簧的端点A用力向上压，当弹簧2的弹力大小为/2mg时，弹簧l的下端点A上移的高度是多少?【例28】1S和2S表示劲度系数分别为1k和2k的两弹簧，1k＞2k；a、b表示质量分别为am和bm的两个小