习题课共点力作用下物体的平衡

习题课共点力作用下物体的平衡第三章相互作用栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用1．弹力(1)产生条件：①接触；②发生弹性形变．(2)有无的判断方法①条件法；②假设法；③作用效果法．2．摩擦力(1)产生条件：①接触面粗糙；②两物体间存在弹力；③两物体间发生相对运动或有相对运动趋势．(2)方向：滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反；静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用3．物体的平衡(1)平衡状态：静止或匀速直线运动．(2)二力平衡条件：二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，即二力的合力为0.4．力的合成与分解(1)力的合成方法：①平行四边形定则；②矢量三角形定则；③正交分解法．(2)力的分解方法：①平行四边形定则；②按作用效果分解；③正交分解法．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用1．受力分析分析物体受到哪些力，并将它们以示意图的形式表示出来，这一过程及方法叫受力分析．物体的受力分析栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用2．受力分析的步骤选研究对象→明确要分析的是哪个物体的受力↓按顺序分析→先重力，后接触力（弹力、摩擦力），再其他力↓检验结果→根据受力分析图，检验是否“多力”或“丢力”栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用3．如何防止“多力”或“丢力”(1)防止“多力”的有效途径是找出力的施力物体，若某力有施力物体则它实际存在，无施力物体则它不存在．另外合力与分力不要重复分析．(2)按正确的顺序(即一重、二弹、三摩擦、四其他)进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在水平地面上，另一端与斜面体P连接，P与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻所受到的外力个数有可能为()A．2个B．3个C．4个D．5个[解析]MN与P接触时有两种情况，若接触时无弹力，此时P受重力和弹簧的支持力，A项正确；若接触时有弹力，则P平衡时必然还受到沿斜面向下的静摩擦力，因此P应受四个力作用，故C项正确．AC栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用1.如图所示，物体A、B叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是()A．A、B之间无摩擦力B．A受到的摩擦力水平向右C．B受到A的摩擦力水平向左D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右BC栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用解析：对A物体，由于A匀速运动，由二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，故A错误，B正确；对B物体，由力的作用的相互性知，B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，故C正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故D错误．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用共点力作用下物体的平衡1．对平衡状态的理解(1)两种平衡状态：共点力作用下的平衡状态包括静止状态和匀速直线运动状态．(2)“静止”和“v＝0”的区别与联系v＝0a＝0时，是静止，是平衡状态a≠0时，不是平衡状态总之，平衡状态是指a＝0的状态．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用2．对共点力作用下平衡条件的理解(1)共点力作用下物体的平衡条件两种表达式①F合＝0②正交表示法F合x＝0F合y＝0，其中F合x和F合y分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用(2)由平衡条件得出的结论①物体受两个力作用平衡时，这两力必大小相等，方向相反，作用在同一直线上．②物体受三个力作用平衡时，其中任意两力的合力必与第三个力等大反向．③物体受三个以上的力作用平衡时，其中任意一个力与其余几个力的合力等大反向．3．共点力平衡问题的求解方法(1)分解法将一个力沿其他两个力的反方向分解，这样把三力平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题，则每个方向上的一对力大小相等，方向相反．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用(2)合成法将三个力中的任意两个力合成为一个力，则这两个力的合力与第三个力平衡，把三力平衡问题转化为二力平衡问题．(3)正交分解法正交分解法在处理四力或四力以上的平衡问题时非常方便，将物体所受的各个力均向两个互相垂直的方向上分解，然后分别在这两个方向上列平衡方程．此时平衡条件可表示为Fx合＝0,Fy合＝0.(4)三角形法当三个共点力平衡时，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，这种方法一般用来讨论动态平衡问题和其中两个力垂直较为方便．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示.仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球.无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度．风力越大，偏角越大．通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力．那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用[解析]选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，如图甲所示．金属球处于平衡状态，这三个力的合力为零．可用以下四种方法求解．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用法一：力的合成法如图乙所示，风力F和拉力FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得F＝mgtanθ.法二：力的分解法重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图丙所示，由几何关系可得F＝F′＝mgtanθ.栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用法三：正交分解法以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，如图丁所示．由水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即Fx合＝FTsinθ－F＝0Fy合＝FTcosθ－mg＝0解得F＝mgtanθ.栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用法四：三角形法三个力的示意图首尾相连构成一个直角三角形，如图戊所示,由三角函数可求得F＝mgtanθ.由所得结果可见，当金属球的质量m一定时，风力F只跟偏角θ有关．因此，偏角θ的大小就可以指示出风力的大小．[答案]见解析栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用2．如图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为m2的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲及人均处于静止状态(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.g取10m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)．求：栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用(1)轻绳OA、OB中的张力分别是多大？(2)人受到的摩擦力是多大？方向如何？(3)若人的质量m2＝60kg，人与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，欲使人在水平面上不滑动，则物体甲的质量m1最大不能超过多少？解析：(1)以结点O为研究对象，受三段轻绳的拉力作用,且竖直绳上的拉力大小等于m1g,如图,根据共点力平衡条件有：FOB－FOAsinθ＝0，FOAcosθ－m1g＝0栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用联立以上两式解得：FOA＝m1gcosθ＝54m1g，FOB＝m1gtanθ＝34m1g.(2)人在水平方向仅受绳OB的拉力FOB和地面的摩擦力Ff作用，根据平衡条件有：Ff＝FOB＝34m1g，方向水平向左．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用(3)人在竖直方向上受重力m2g和地面的支持力FN作用，因此有：FN＝m2g要使人不滑动，需满足：Ff≤Ffm＝μFN联立以上各式解得：m1≤43μm2＝24kg.答案：(1)54m1g34m1g(2)34m1g方向水平向左(3)24kg栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用涉及物体的平衡问题时，常需灵活选择研究对象．1．当所涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体分析法可使问题简单明了，而不必考虑内力的作用．2．当所涉及的物理问题是物体间的作用时，应用隔离分析法，这时系统中物体间的相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力．整体法和隔离法栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是()A．木块受到的摩擦力大小是mgcosαB．木块对斜面体的压力大小是mgsinαC．桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsinαcosαD．桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)gD栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用[解析]以木块为研究对象，如图甲所示，有Ff＝mg·sinα，FN＝mgcosα，故选项A、B均错误；以木块与斜面体所组成的整体为研究对象，如图乙所示，有Ff桌＝0，FN桌＝(M＋m)g，故选项C错误，选项D正确．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用3．(2015·邢台高一检测)如图所示，在水平粗糙横杆上，有一质量为m的小圆环A，用一细线悬吊一个质量为m的球B.现用一水平拉力缓慢地拉起球B，使细线与竖直方向成37°角,此时环A仍保持静止．求：(1)此时水平拉力F的大小；(2)横杆对环的支持力；(3)杆对环的摩擦力．栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用解析：(1)取小球为研究对象进行受力分析，由平衡条件得：FTsin37°＝FFTcos37°＝mg联立解得F＝34mg.(2)取A、B组成的系统为研究对象FN＝2mg，Ff＝F.(3)环受到的摩擦力大小为34mg，方向水平向左．答案：(1)34mg(2)2mg(3)34mg方向水平向左栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用栏目导引基础知识回顾典题分类讲解知能优化演练第三章相互作用本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放