專題一受力分析與物體平衡

1、專題一　 力與平衡,講 練 互 動(dòng),[例1]下列物體處于平衡狀態(tài)的是( )A 用力推地面上的大石，但推不動(dòng)B 豎直上拋的物體上升到最高點(diǎn)瞬間C 環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星D 火車加速前進(jìn)，小明在車廂里看到靜止在 桌面上的小球。,問題一：平衡狀態(tài)的定義和條件,(二) 物體的平衡　　1．平衡狀態(tài)是指物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，物體

2、處于平衡狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)條件是：F合＝0或Fx＝0、Fy＝0、Fz＝0.　　注意：靜止?fàn)顟B(tài)是指速度和加速度都為零的狀態(tài)，如做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度為零，但加速度等于重力加速度，不為零，因此不是平衡狀態(tài)．　　2．平衡條件的推論　　(1)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，它所受的任何一個(gè)力與它所受的其余力的合力等大、反向．　　(2)物體在同一平面上的三個(gè)不平行的力的作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力必為共點(diǎn)力．,[例2] 如圖12所示，在傾角

3、為θ的斜面上，放一質(zhì)量為m的光滑小球，球被豎直的木板擋住，則球?qū)醢宓膲毫颓驅(qū)π泵娴膲毫Ψ謩e是多少？,問題二:解平衡狀態(tài)問題的一般方法,[練習(xí)]（09年山東卷）16．如圖所示，光滑半球形容器固定在水平面上，o為球心，一質(zhì)量為m的小滑塊，在水平力F的作用下靜止P點(diǎn)。設(shè)滑塊所受支持力為FN。op與水平方向的夾角為θ。下列關(guān)系正確的是A. F = Mg/tanθB. F = mgtanθC. FN= mg/tanθ D. F

4、N= mgtanθ,[例3]如圖5所示，輕繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，A端固定在天花板上，B端系一個(gè)重量為G的小球，小球靜止在固定的半徑為R的光滑球面上，小球的懸點(diǎn)在球心正上方距離球面最小距離為h，則輕繩對(duì)小球的拉力和半球體對(duì)小球的支持力分別是多大？,,問題三:學(xué)會(huì)用相似三角形法解特殊平衡問題,,[練習(xí)]如圖所示豎直絕緣墻壁上的Q處有一固定 的質(zhì)點(diǎn)A，Q正上方的P點(diǎn)用絲線懸掛另一質(zhì)點(diǎn)B， A、B兩質(zhì)點(diǎn)因?yàn)閹щ姸嗷ヅ懦?，致使懸線與豎直方向成θ角，由于漏電

5、使A、B兩質(zhì)點(diǎn)的帶電量逐漸減小。在電荷漏完之前懸線對(duì)懸點(diǎn)P的拉力大小:( ) A.保持不變；B.先變大后變小；C.逐漸減??； D.逐漸增大。,[例4]如圖所示，三角形劈塊放在粗糙的水平面上，劈塊上放一個(gè)質(zhì)量為m的物塊，物塊和劈塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則粗糙水平面對(duì)三角形劈塊( )A.有摩擦力作用，方向向左；B.有摩擦力作用，方向向右；C.沒有摩擦力作用；D.條件不足，無(wú)法判定．,問題四：弄清整體法和隔離法的

6、區(qū)別和聯(lián)系。,[練習(xí)]（02江蘇、河南卷） 如圖所示，物體a、b和c疊放在水平桌面上，水平為Fb＝5N、Fc＝10N分別作用于物體b、c上，a、b和c仍保持靜止。以f1、f2、f3分別表示a與b、b與c、c與桌面間的靜摩擦力的大小，則（ ）A f1＝5N，f2＝0，f3＝5NB f1＝5N，f2＝5N，f3＝0C f1＝0，f2＝5N，f3＝5ND f1＝0，f2＝10N，f3＝5N,,07屆南京市第一次調(diào)研

7、測(cè)試 5,5．如圖，位于水平桌面上的木板P，由跨過定滑輪的輕繩與物塊Q相連，從滑輪到P和到Q的兩段繩都是水平的。已知Q與P之間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，P與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2μ，木板P與物塊Q的質(zhì)量都是m，滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計(jì)，若用一水平向右的力F拉P使它做勻速運(yùn)動(dòng)，則F的大小為（ ）A．3μmg B．4μmgC．5μmg D．6μmg,D,,,,,,[例五]如圖所示，質(zhì)量為m =10

8、kg的物體用細(xì)繩OC懸掛在支架上的O點(diǎn)，求細(xì)繩OA中張力T大小和輕桿OB受力N大小。,問題五:注意“死結(jié)”和“活結(jié)”問題。,,[練習(xí)]如圖所示，水平橫梁一端A插在墻壁,另一端裝有小滑輪B，一輕繩一端C固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量為m=10kg的重物，，則滑輪受到繩子作用力為：( ) A. 50 N B. N C. 100 N D. N,C,[例六]如圖8-1所示，跨過定

9、滑輪的輕繩兩端，分別系著物體A和B，物體A在傾角為θ=370的斜面上，已知物體A的質(zhì)量為5kg，物體A與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.4,滑輪的摩擦不計(jì),要使物體靜止在斜面上, 物體B質(zhì)量的值可能為( ) A. 1kg B. 3kg C. 4kg D. 5kg,,問題六：平衡物體的臨界問題,8．（06年宿遷）在如圖所示的裝置中，兩個(gè)光滑的定滑輪的半徑很小，表面粗糙的斜面固定在地面上，斜面的傾角為θ＝30°

10、。用一根跨過定滑輪的細(xì)繩連接甲、乙兩物體，把甲物體放在斜面上且連線與斜面平行，把乙物體懸在空中，并使懸線拉直且偏離豎直方向α＝60°?，F(xiàn)同時(shí)釋放甲乙兩物體，乙物體將在豎直平面內(nèi)振動(dòng)，當(dāng)乙物體運(yùn)動(dòng)經(jīng)過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)，甲物體在斜面上均恰好未滑動(dòng)。已知乙物體的質(zhì)量為m＝1㎏，若取重力加速度g＝10m/s2。求：甲物體的質(zhì)量及斜面對(duì)甲物體的最大靜摩擦力。,答案：設(shè)甲物體的質(zhì)量為M，所受的最大靜摩擦力為f，則當(dāng)乙物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，繩

11、子上的彈力最小，設(shè)為T1， 對(duì)乙物體 T1 = mgcosα 此時(shí)甲物體恰好不下滑，有：Mgsin θ=f+T1 得： Mgsin θ = f + mgcosα當(dāng)乙物體運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，設(shè)繩子上的彈力最大，設(shè)為T2對(duì)乙物體由動(dòng)能定理：mgL(1 - cosα)=mv2/2 又由牛頓第二定律：T2 - mg =mv2/L此時(shí)甲物

12、體恰好不上滑，則有： Mgsin θ+f = T2 得： Mgsin θ+f=mg(3-2cosα)可解得：,,,,,,,,,,問題七：動(dòng)態(tài)平衡問題,[例七]如下圖所示，小球被輕質(zhì)細(xì)繩系住，斜吊著放在光滑劈面上，小球質(zhì)量為10kg，斜面的傾角為θ=30°，向右緩慢推動(dòng)劈，在這過程中，繩上的張力最小值是（ ）(g取10m/s2) A.100N B.50N C. N D.0 N,(20

13、08年高考理綜重慶卷 23)滑板運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)非常刺激的水上運(yùn)動(dòng)，研究表明，在進(jìn)行滑板運(yùn)動(dòng)時(shí)，水對(duì)滑板的作用力Fx垂直于板面，大小為kv2，其中v為滑板速率（水可視為靜止）.某次運(yùn)動(dòng)中，在水平牽引力作用下，當(dāng)滑板和水面的夾角θ=37°時(shí)（題23圖），滑板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)的k=54 kg/m，入和滑板的總質(zhì)量為108 kg,試求（重力加速度g取10 m/s2,sin 37°取，忽略空氣阻力）：（1）水平牽引力的大?。?/p>