专题一力与物体的平衡.ppt
,第一讲重力、弹力、摩擦力作用下物 体的平衡,一、静摩擦力有无的判断和方向的确定判断有无静摩擦力常用假设法1假设接触面光滑，分析物体是否会运动，若运动，说明有摩擦力若不运动，则原来无摩擦力2假设有摩擦力，分析物体的受力情况和运动状态，看是否与题给状态一致3静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向_,相反,二、力的合成与分解1合力与分力是等效替代关系，不能说物体同时受到合力和两个分力，合力的大小范围是_，力的合成与分解所遵循的运算法则是_2在进行力的分解时，分解方向的确定常有以下两种方法：互相垂直的方向正交分解法按_分解【特别提示】正交分解法是解答有关力的问题常用的方法，是解答动力学问题时的一种重要的方法,|F1F2|FF1F2,平行四边形定则,效果方向,三、共点力的平衡1若物体受三个力作用而处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力大小_、方向_2若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形3若物体在某一方向上做匀速运动或者静止，则这个物体在此方向上的合力为零,相等,相反,一、对物体进行受力分析的方法和注意事项1常用方法(1)整体法和隔离法,(2)假设法在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在,2应注意的问题(1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆(2)对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有(3)合力和分力不能重复考虑(4)区分性质力与效果力：研究对象的受力图，通常只画出按性质命名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行力的合成或分解,(5)区分内力与外力：对几个物体的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出,二、解决平衡类问题常用方法,【特别提醒】(1)物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比较简单(2)解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法,(2010安徽理综)L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图111所示若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力则木板P的受力个数为,A3B4C5 D6【解析】Q物体随P一起匀速下滑，则Q所受外力为零，分析Q物体受力，如图所示：,则有Fmg sin，即弹簧处于压缩状态，弹簧对P和Q都有弹力的作用P和Q组成的整体匀速下滑，分析整体受力，如图可知斜面对P有向上的摩擦力Ff.由以上分析可知P共受5个力的作用，分别是：P的重力mg，斜面对P的支持力FN和摩擦力Ff，Q对P的压力和弹簧的弹力F，如图：【答案】C,【特别提醒】分析过程中，要结合物体的运动状态对物体进行受力分析,1若P和Q一起沿光滑的斜面加速下滑，则P受几个力的作用？解析选取整体为研究对象，由牛顿第二定律得：(Mm)g sin(Mm)a所以ag sin 选取Q为研究对象，设弹簧对Q的作用力为F，则有mg sin Fma所以F0因此P物体受3个力的作用，分别是P所受的重力、斜面的支持力和Q的压力答案3,(2010江苏)如图112所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成30角，则每根支架中承受的压力大小为,共点力作用下物体的平衡,【答案】D,(1)平衡问题在题目中都有所暗示，如“静止”、“匀速”、“缓慢移动”等(2)此题中和三根绳子吊着物体是一样的效果(3)常用正交分解法沿两个方向列平衡方程来处理类似问题,2若将一个光滑的球(质量为m)放在一个由四个平面组成的漏斗型容器里，每个平面与竖直方向成45角，如图113所示(球未画出)，则每个平面对球的作用力是多少？,重为G的物体系在两根等长的细绳OA、OB上，轻绳的A端、B端挂在半圆形的支架上，如图114所示，若固定A端的位置，将绳OB的B端沿半圆形支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中，则AOB绳上的拉力先增大后减小BOB绳上的拉力先减小后增大COA绳上的拉力先增大后减小DOA绳上的拉力不断减小,平衡问题的动态分析,【解析】绳子OA的拉力FA和绳子OB的拉力FB的合力F始终与G大小相等、方向相反，随B沿半圆形支架从水平位置逐渐移至C的过程中，合力F与FA、FB的关系如图所示从图可以看出FB先减小后增大，FA逐渐减小【答案】BD,用图解法分析动态平衡问题(1)利用图解法的关键是把力的矢量三角形或平行四边形作好，并根据题意条件的变化确定图的变化趋向及其变化的临界状态(2)要熟练把握几种常见的动态变化中最大或最小的状态，如：当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时，另一个分力F2最小的条件是两个分力垂直，如下图甲所示，最小的力F2Fsin.,当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时，另一个分力F2最小的条件是所求分力F2与合力F垂直，如上图乙所示，最小值为F2F1sin.当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时，另一分力F2最小的条件是已知大小的分力F1与合力F同方向，最小值为F2|FF1|.,3(2011华中师大考试研究中心)如图115是给墙壁粉刷涂料用的“涂料滚”的示意图使用时，用撑杆推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动，把涂料均匀地粉刷到墙上撑杆的重量和墙壁的摩擦均不计，而且撑杆足够长，粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓缓上推涂料滚，该过程中撑杆对涂料滚的推力为F1，涂料滚对墙壁的压力为F2，以下说法正确的是AF1增大，F2减小BF1减小，F2增大CF1、F2均增大 DF1、F2均减小,答案D,用整体法与隔离法处理平衡问题，当物体系统处于平衡状态时，整体的合外力为零，每一个物体的合外力也为零根据不同的具体问题，可选取不同的研究对象(1)当不涉及物体系统内各物体之间的相互作用力时，可优先选用整体法；(2)当涉及物体系统内各物体之间的相互作用力时，可选取某一物体隔离研究,用整体法与隔离法分析连结体的平衡问题,(2011海南理综)如图116，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力A等于零B不为零，方向向右C不为零，方向向左D不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右,【解析】方法一：整体法选物块和斜劈为研究对象，由于系统的加速度等于零，合力等于零，故系统在水平方向的合力等于零因此地面对斜劈的摩擦力等于零故A正确方法二：隔离法选物块为研究对象，受力情况如图所示，由于物块匀速运动，故Ffcos FNsin.选斜劈为研究对象，受力情况如图所示，假设地面对斜劈的摩擦力为Ff向右，则根据平衡条件，得FfFN sin Ffcos，且Ffcos FNsin，FNFN，FfFf，所以FfFfcos Ff cos 0.故A正确,【答案】A,如图117所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持静止，则物体A的受力个数为A2B3C4 D5,【解析】先以A、B整体为研究对象，因为A、B保持静止，所以竖直墙壁对A有竖直向上的静摩擦力F和水平向右的弹力F.再以B为研究对象，其受力情况如图乙所示，即要保持物体B平衡，B应受到重力、压力F、A对B的静摩擦力的作用，同时，B还应受到A对B的弹力作用以A为研究对象，还受重力、B的弹力和静摩擦力作用，A的受力图如图甲所示，所以选项D正确,【答案】D,如图118所示，重120 N的滑块A静止在倾角为30的粗糙斜面上，有一根原长为10 cm、劲度系数为1103 N/m的弹簧，其一端固定在斜面底端，另一端固定在滑块A后，弹簧长度缩短为8 cm.现用一弹簧测力计沿斜面向上拉滑块，若滑块与斜面间的最大静摩擦力为50 N，当弹簧的长度仍为8 cm时，弹簧测力计的示数不可能为A40 N B60 NC80 N D100 N,【解析】设滑块与斜面间的静摩擦力沿斜面向上，弹簧产生的弹力沿斜面向上，大小为F1kx，由平衡条件得：FfF1mgsin 30，可得：kxFf60 N，施加拉力F后，有：FkxFf60 N，随着F由0逐渐增大，Ff逐渐减小，当Ff0时，F为40 N；当Ff沿斜面向下时，FkxFfmgsin 30，有：FFf40 N，随F增大，Ff也逐渐增大，直到Ff50 N，此时F90 N，当F90 N，滑块就沿斜面滑动，故弹簧测力计的读数不可能为100 N.答案D,
