专题 力与物体的平衡4

高中物理第二轮专题复习专题一:力和物体的平衡河南油田李勇高考命题焦点:力学中的三类常见的力：重力、弹力、摩擦力，特别是静摩擦力，这是高考中常考的内容。由于静摩擦力随物体的相对运动趋势发生变化，在分析中容易失误，同学们一定要下功夫把静摩擦力弄清楚。共点力作用下物体的平衡，是高中物理中重要的问题，几乎是年年必考。2003年全国理综19题、2004年广西物理试卷第7题、2004年江苏物理试卷第15题等．单纯考查本专题内容多以选择为主，难度适中;与其它内容结合的则以计算题形式出现，难度较大,这是今后高考的方向．知识网络:力概念定义：力是物体对物体的作用，效果：要素：大小、方向、作用点（力的图示）使物体发生形变改变物体运动状态分类效果：拉力、动力、阻力、支持力、压力性质：重力：方向、作用点（关于重心的位置）弹力：产生条件、方向、大小（胡克定律）摩擦力：（静摩擦与动摩擦）产生条件、方向、大小运算——平行四边形定则力的合成力的分解|F1－F2|≤F合≤F1＋F2共点作用下的平衡问题1:弄清弹力有无的判断方法和弹力方向的判定方法。直接接触的物体间由于发生弹性形变而产生的力叫弹力。弹力产生的条件是“接触且有弹性形变”。若物体间虽然有接触但无拉伸或挤压，则无弹力产生。在许多情况下由于物体的形变很小，难于观察到，因而判断弹力的产生要用“反证法”，即由已知运动状态及有关条件，利用平衡条件或牛顿运动定律进行逆向分析推理。弹力的方向与接触面垂直.典型例题:例.如图所示，三个重量、形状都相同的光滑圆体，它们的重心位置不同，放在同一方形槽上，为了方便，将它们画在同一图上，其重心分别用Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3表示，Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3分别表示三个圆柱体对墙Ｐ的压力，则有:()Ａ．Ｎ1＝Ｎ2＝Ｎ3Ｂ．Ｎ1＜Ｎ2＜Ｎ3Ｃ．Ｎ1＞Ｎ2＞Ｎ3Ｄ．Ｎ1＝Ｎ2＞Ｎ3A典型例题:例.如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是:()A.小车静止时，F=mgsinθ,方向沿杆向上B.小车静止时，F=mgcosθ,方向垂直杆向上C.小车向右以加速度a运动时，一定有F=ma/sinθD.小车向左以加速度a运动时，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为α=arctan(a/g).θ22)()(mgmaFD问题2:弄清滑动摩擦力与静摩擦力大小计算方法的不同。(1)当物体间存在滑动摩擦力时，其大小即可由公式f=N计算，由此可看出它只与接触面间的动摩擦因数及正压力N有关，而与相对运动速度大小、接触面积的大小无关。(2)正压力是静摩擦力产生的条件之一，但静摩擦力的大小与正压力无关（最大静摩擦力除外）。当物体处于平衡状态时，静摩擦力的大小由平衡条件来求解；而物体处于非平衡态的某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律求解。典型例题:例.如图所示，质量为m，横截面为直角三角形的物块ABC，，AB边靠在竖直墙面上，F是垂直于斜面BC的推力，现物块静止不动，则摩擦力的大小为_________。ACBFαfmgFsin典型例题:例.如图所示，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为μ1，Q与斜面间的动摩擦因数为μ2。当它们从静止开始沿斜面滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为:()A．0；B.μ1mgcosθ;C.μ2mgcosθ;D.(μ1+μ2)mgcosθ;PQθC问题3:弄清摩擦力的方向是与“相对运动或相对运动趋势的方向相反”。滑动摩擦力的方向总是与物体“相对运动”的方向相反。所谓相对运动方向，即是把与研究对象接触的物体作为参照物，研究对象相对该参照物运动的方向。当研究对象参与几种运动时，相对运动方向应是相对接触物体的合运动方向。静摩擦力的方向总是与物体“相对运动趋势”的方向相反。所谓相对运动趋势的方向，即是把与研究对象接触的物体作为参照物，假若没有摩擦力研究对象相对该参照物可能出现运动的方向。典型例题:例.如图所示，质量为m的物体放在水平放置的钢板C上，与钢板的动摩擦因素为μ。由于受到相对于地面静止的光滑导槽A、B的控制，物体只能沿水平导槽运动。现使钢板以速度V1向右匀速运动，同时用力F拉动物体（方向沿导槽方向）使物体以速度V2沿导槽匀速运动，求拉力F大小。V1V2CAB22212VVVmgcosfF有n个力F1、F2、F3、…Fn,它们合力的最大值是它们的方向相同时的合力，即:Fmax=F1+F2+F3+…+Fn.而它们的最小值要分下列两种情况讨论：(1)若n个力F1、F2、F3、…Fn中的最大力Fm小于其他力之和，则它们合力的最小值是0。(2)若n个力F1、F2、F3、…Fn中的最大力Fm大于其他力之和，则它们合力的最小值是Fm-F其他。问题4:弄清合力大小的范围的确定方法。典型例题:例.四个共点力的大小分别为2N、3N、4N、6N，它们的合力最大值为_____，它们的合力最小值为____。分析与解：它们的合力最大值Fmax=(2+3+4+6)N=15N.因为Fm=6N(2+3+4)N,所以它们的合力最小值为0。典型例题:例.四个共点力的大小分别为2N、3N、4N、12N，它们的合力最大值为，它们的合力最小值为。分析与解：它们的合力最大值Fmax=(2+3+4+12)N=21N，因为Fm=12N(2+3+4)N,所以它们的合力最小值为（12-2-3-4）N=3N。问题5:弄清力的分解是否唯一的条件。1.将一个已知力F进行分解，其解唯一条件：(1)已知两个不平行分力的方向(2)已知一个分力的大小和方向2.力的分解有两解的条件：已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小当F2Fsin时，无解;当F2=Fsin时，唯一解;当FsinF2F时，有两解;当F2F时，唯一解.典型例题:例.如图所示，物体静止于光滑的水平面上，力F作用于物体O点，现要使合力沿着OO’方向，那么，必须同时再加一个力F’。这个力的最小值是:()A、FcosθB、FsinθC、FtanθD、FcotθOFθO，问题6:学会用三角形法则解决特殊问题FR例.如图所示，光滑大球固定不动，它的正上方有一个定滑轮，放在大球上的光滑小球（可视为质点）用细绳连接，并绕过定滑轮，当人用力F缓慢拉动细绳时，小球所受支持力为N，则N，F的变化情况是:()A、都变大B、N不变，F变小C、都变小D、N变小，F不变B问题6:学会用三角形法则解决特殊问题FAB例.如图所示，绳与杆均轻质，承受弹力的最大值一定，A端用铰链固定，滑轮在A点正上方（滑轮大小及摩擦均可不计），B端吊一重物。现施拉力F将B缓慢上拉（均未断），在AB杆达到竖直前:()A.绳子越来越容易断B.绳子越来越不容易断C.AB杆越来越容易断D.AB杆越来越不容易断B问题6:学会用三角形法则解决特殊问题ABPQθ例.如图所示竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的质点A，Q正上方的P点用丝线悬挂另一质点B，A、B两质点因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角，由于漏电使A、B两质点的带电量逐渐减小。在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小:()A.保持不变；B.先变大后变小；C.逐渐减小；D.逐渐增大。A问题7：掌握动态平衡问题的求解方法。根据平衡条件并结合力的合成或分解的方法，把三个平衡力转化成三角形的三条边，然后通过这个三角形求解各力的大小及变化。在两个力中有一个力的方向保持不变.问题7：弄清动态平衡问题的求解方法。例.如图所示，保持不变，将B点向上移，则BO绳的拉力将：()A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小ABOCGC当系统有多个物体时，选取研究对象一般先整体考虑，若不能解答问题时，再隔离考虑。问题8：弄清整体法和隔离法的区别和联系。例.如图所示，三角形劈块放在粗糙的水平面上，劈块上放一个质量为m的物块，物块和劈块均处于静止状态，则粗糙水平面对三角形劈块:()A.有摩擦力作用，方向向左；B.有摩擦力作用，方向向右；C.没有摩擦力作用；D.条件不足，无法判定．问题8：弄清整体法和隔离法的区别和联系。C例.如图所示，质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为θ。质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态，求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少？问题8：弄清整体法和隔离法的区别和联系。ABθf=mgtanθN=(M+m)g例.如图所示，AO、BO和CO三根绳子能承受的最大拉力相等，O为结点，OB与竖直方向夹角为θ，悬挂物质量为m。求OA、OB、OC三根绳子拉力的大小。OBAC问题9.注意“死结”和“活结”问题。θABαα例.如图所示，长为5m的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m的两杆的顶端A、B，绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12N的物体，平衡时，问：①绳中的张力T为多少?②A点向上移动少许，重新平衡后，绳与水平面夹角，绳中张力如何变化?思考:你做过的题目中还有类似的题目吗?问题9.注意“死结”和“活结”问题。AθBOCmg例.如图所示，质量为m=10kg的物体用细绳OC悬挂在支架上的O点，求细绳OA中张力T大小和轻杆OB受力N大小。问题9.注意“死结”和“活结”问题。例.如图所示，水平横梁一端A插在墙壁,另一端装有小滑轮B，一轻绳一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10kg的重物，，则滑轮受到绳子作用力为：()A.50NB.C.100ND.30oABCm3503100问题9.注意“死结”和“活结”问题。C问题10：弄清研究平衡物体的临界问题的求解方法。物理系统由于某些原因而发生突变时所处的状态，叫临界状态。临界状态也可理解为“恰好出现”和“恰好不出现”某种现象的状态。平衡物体的临界问题的求解方法一般是采用假设推理法，即先假设怎样，然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解。（2004年江苏高考试题）mmOCθθR问题10：弄清力的平衡知识在实际生活中的运用例.电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力，但不能到绳的自由端去直接测量.某公司制造出一种能测量绳中张力的仪器，工作原理如图所示，将相距为L的两根固定支柱A、B（图中小圆框表示支柱的横截面）垂直于金属绳水平放置，在AB的中点用一可动支柱C向上推动金属绳，使绳在垂直于AB的方向竖直向上发生一个偏移量，这时仪器测得绳对支柱C竖直向下的作用力为F.试用L、、F表示这时绳中的张力T.)(Ldd4Ldd2FT22