專(zhuān)題一力與物體的平衡.ppt

專(zhuān)題一 力與物體的平衡,第1講 力學(xué)中的物體平衡,1共點(diǎn)力平衡的幾個(gè)結(jié)論 (1)當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，合力必為零；它所受的某一 個(gè)力與它所受的其余力的合力必定 等大反向 . (2) 當(dāng)三個(gè) 共點(diǎn)力作用于物 體處于平衡 時(shí)，三個(gè)力的矢 量組成一封閉的 矢量三角形 . (3)若物體在某一方向上做勻速運(yùn)動(dòng)或者靜止，則這個(gè)物 體在此方向的合力為 0 (4)若建立坐標(biāo)系，將物體受到的力正交分解，則在相互 垂直的兩個(gè)方向的合力均為零即Fx= 0 , Fy= 0 . (5)三力匯交原理：三個(gè)不平行的力平衡時(shí)，其力的作用 線(xiàn)(或延長(zhǎng)線(xiàn))必相交于 一點(diǎn) ，且三力共 面 .,2求解共點(diǎn)力平衡的思路,方法指導(dǎo)： 1求外力優(yōu)先選用整體法，求內(nèi)力用隔離法 2平衡問(wèn)題求解方法的選擇 (1)物體受二力作用：可利用二力平衡條件解答 (2)物體受三力作用：可采用合成法、分解法、三角形法、正交分解法等方法求解 (3)物體受三個(gè)以上力作用：一般采用正交分解法求解 (4)解動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題：通常用動(dòng)態(tài)三角形法求解,3求解共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的步驟 (1)明確研究對(duì)象求解連接體和疊合體的平衡 問(wèn)題要注意整體法和隔離法的綜合運(yùn)用 (2)進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出受力分析示意圖 (3)利用平衡條件列平衡方程 (4)求解或討論,1重力、彈力、摩擦力作用下的平衡問(wèn)題,【例1】如圖所示，表面粗糙的固定斜面頂端安裝有滑輪，兩物塊P、Q用輕繩連接并跨過(guò)滑輪(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)，P懸于空中，Q放在斜面上，均處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)用水平向左的恒力推Q時(shí)，P、Q仍靜止不動(dòng)，則( ) AQ受到的摩擦力一定變小 BQ受到的摩擦力一定變大 C輕繩上拉力一定變小 D輕繩上拉力一定不變,【解析】未施加水平向左的恒力時(shí)，Q是否受摩擦力以及摩擦力的方向都不能確定設(shè)繩拉力為F，摩擦力為f，(當(dāng)F=mgsinq時(shí)，f=0；當(dāng)FF=mgsinq時(shí)，f沿斜面向下；當(dāng)FF=mgsinq時(shí)，f沿斜面向上)因此施加水平恒力后，受的摩擦力如何變化是不能確定的而P始終處于平衡狀態(tài)，繩的拉力大小總等于P的重力大小，故正確選項(xiàng)為D.,【切入點(diǎn)】Q所受的靜摩擦力是被動(dòng)力，其大小和方向由沿斜面方向其他力的合力決定,(1)本題重點(diǎn)考查了根據(jù)物體所處的狀態(tài)(平衡態(tài))及遵循的規(guī)律(合力為零)來(lái)進(jìn)行受力分析的能力 (2)對(duì)靜摩擦的理解應(yīng)特別注意它屬于被動(dòng)出現(xiàn)的力，而被動(dòng)因素就是沿靜摩擦力所在直線(xiàn)上其他力的合力(本題為繩的拉力F和mgsinq 、F1cosq的合力)，因此應(yīng)根據(jù)物體所處的狀態(tài)通過(guò)分析其他力的合力來(lái)確定靜摩擦力的存在與否，大小及方向,【點(diǎn)評(píng)】,【例2】(2011長(zhǎng)沙市一中模擬)滑滑梯是小孩子很喜歡的娛樂(lè)活動(dòng)如圖所示，一個(gè)小孩子正在滑梯上勻速下滑，則( ) A小孩所受的重力與小孩所受的彈力大小相等. B小孩所受的重力與小孩所受的摩擦力大小相等. C小孩所受的彈力和摩擦力的合力與小孩所受的重力大小相等. D小孩所受的重力和彈力的 合力與小孩子所受的摩擦力 大小相等,【切入點(diǎn)】對(duì)研究對(duì)象受力分析，運(yùn)用平衡條件求解 【解析】小孩在滑梯上受力如圖所示，設(shè)滑梯斜面傾角為q，則FN= mgcosq，F(xiàn)f =mgsinq，所以 A、B 錯(cuò)誤；小孩在重力、彈力和摩 擦力三個(gè)力作用下處于平衡狀 態(tài)，其中任意兩個(gè)力的合力一 定與第三個(gè)力大小相等，故C、 D正確,處理共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的關(guān)鍵是要正確選取研究對(duì)象，對(duì)物體進(jìn)行受力分析，要重視好畫(huà)出受力圖，運(yùn)用平衡條件求解,【點(diǎn)評(píng)】,【同類(lèi)變式1】如圖所示，物塊M在靜止的傳送帶上以速度v勻速下滑時(shí)，傳送帶突然啟動(dòng)，方向如圖中箭頭所示，若傳送帶的速度大小也為v，則傳送帶啟動(dòng)后( ) AM靜止在傳送帶上 BM可能沿斜面向上運(yùn)動(dòng) CM受到的摩擦力不變 DM下滑的速度不變,本題考查的知識(shí)點(diǎn)為滑動(dòng)摩擦力，由M勻速下滑可知其處于平衡狀態(tài)，受重力、摩擦力、支持力，傳送帶啟動(dòng)以后對(duì)M受力沒(méi)有影響，自然也不會(huì)影響其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故C、D正確,【解析】,2與彈簧彈力有關(guān)的平衡問(wèn)題,【例3】圖中a、b、c為三個(gè)物體，M、N為兩個(gè)輕質(zhì)彈簧，R為跨過(guò)光滑定滑輪的輕繩，它們的連接如圖所示，并處于平衡狀態(tài)以下敘述正確是( ) A有可能N處于不拉伸狀態(tài)而M處于壓縮狀態(tài). B有可能N處于壓縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài). C有可能N處于不伸不縮 狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài). D有可能N處于拉伸狀態(tài) 而M處于不伸不縮狀態(tài).,【解析】輕繩只能提供拉力或力為零，不能提供推力，因而N不能處于壓縮狀態(tài)，B錯(cuò)若輕繩提供拉力且均小于a、c的重力，則M處于壓縮狀態(tài)，a、c處于圖示平衡狀態(tài)若輕繩提供的拉力小于c的重力但等于a的重力，則M處于不伸不縮狀態(tài).,答案：AD,【切入點(diǎn)】繩(或線(xiàn))不能提供推力而彈簧(或桿)可拉可推,(1)本題通過(guò)力平衡條件的應(yīng)用，考查是否具備從受力的角度分析題中裝置特點(diǎn)的能力及推理能力 (2)不能從“輕繩不能提供推力”推知“彈簧N不能處于壓縮狀態(tài)”；認(rèn)為彈簧M的上端壓著物體a，因而彈簧M一定處于壓縮狀態(tài)，沒(méi)有想到由于物體a還可能受到大小等于其重力的繩子的拉力作用，彈簧M可能處于不伸不縮狀態(tài)，這是本題易出錯(cuò)的原因,【點(diǎn)評(píng)】,【點(diǎn)評(píng)】 (3)特別應(yīng)引起注意的是： 彈簧既可被拉伸，提供拉力，又可以被壓縮，提供推力或支持力，還可能不伸不縮遇到彈簧問(wèn)題要根據(jù)題設(shè)條件先判斷出形變情況從而確定彈力的方向若形變情況不可預(yù)知，應(yīng)全面分析可能的形變情況 (4)彈簧與繩的彈力不同的特點(diǎn)有： 輕繩只能提供拉力或力為零(松弛或直而不繃狀態(tài))，不能提供推力，發(fā)生的形變?cè)谒查g內(nèi)可以變化，因而張力可以突變；輕彈簧既可以提供拉力或力為零(原長(zhǎng)狀態(tài))，也可提供推力；發(fā)生的形變?cè)谒查g內(nèi)不變化，因而彈力不突變,【同類(lèi)變式2】(2010安徽卷) L型 木板P(上表面光滑)放在固定斜面 上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上， 另一端與置于木板上表 面的滑塊 Q相連，如圖所示若 P、Q一起 沿斜面勻速下滑，不計(jì)空氣阻力 則木板P的受力個(gè)數(shù)為 ( ) A3 B4 C5 D6,【解析】 P、Q一起沿斜面勻速下滑時(shí)，由于木板P上表面光滑，滑塊Q受到重力、P的支持力和彈簧沿斜面向上的彈力木板P受到重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、Q的壓力和彈簧沿斜面向下的彈力，所以選項(xiàng)C正確,3注意區(qū)分彈簧和輕繩彈力的特點(diǎn),【例4】如圖所示，一質(zhì)量為m的物體系于長(zhǎng)度分別為l1、l2的兩根細(xì)線(xiàn)上，l1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為q ，l2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將l2線(xiàn)剪斷，求剪斷瞬間物體的加速度,(1)下面是某同學(xué)對(duì)該題的一種解法： 設(shè)l1線(xiàn)上拉力為T(mén)1, l2線(xiàn)上拉力為T(mén)2，重力為mg物體在三力作用下保持平衡 T1cosq =mg，T1sinq =T2，T2=mgtanq 剪斷線(xiàn)的瞬間，T2突然消失，物體即在T2反方向獲得加速度因?yàn)閙gtanq =ma，所以加速度a=gtanq ，方向在T2反方向 你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎？請(qǐng)對(duì)該解法作出評(píng)價(jià)并說(shuō)明理由 (2)若將圖(a)中的細(xì)線(xiàn)l1改為長(zhǎng)度相同、質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧，如圖(b)所示，其他條件不變，求解的步驟和結(jié)果與(1)完全相同，即a=gtanq ，你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎？請(qǐng)說(shuō)明理由,【切入點(diǎn)】彈簧和彈性繩的彈力不能突變，非彈性繩(線(xiàn)、桿)可以突變 答案： (1)結(jié)果不正確l2被剪斷的瞬間，l1上拉力的大小發(fā)生了突變T1=mgcosq ，a=gsinq . (2)結(jié)果正確因?yàn)閺椈傻膹椓Σ荒馨l(fā)生突變T1的大小和方向都不變,【點(diǎn)評(píng)】 (1)要注意區(qū)分理想的繩子和理想的彈簧的拉力特點(diǎn)； (2)要注意區(qū)分平衡狀態(tài)和非平衡狀態(tài)l2被剪斷前小球處于平衡狀態(tài)，剪斷后小球處于非平衡狀態(tài).,【同類(lèi)變式3】(2010全國(guó)卷 ) 如圖所示，輕彈 簧上端與一質(zhì)量為 m 的木塊1相連，下端與另一 質(zhì)量為 M的木塊2 相連，整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置 的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出設(shè)抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為 a1 、 a2 ，重 力加速度大小為g.則有( ) Aa1=0，a2=g Ba1=g，a2=g Ca1=0，a2= g Da1=g，a2= g,【解析】在抽出木板的瞬時(shí)，彈簧對(duì) 1的支持力 和對(duì)2的壓力并未改變對(duì) 1 物體受重力和支持 力，mg=F，a1= 0.對(duì) 2 物體受重力和壓力，根據(jù) 牛頓第二定律a= = g,答案：C,4動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題,【例5】如圖所示，在人拉繩向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體A緩慢上升，若地面對(duì)人的支持力為 FN ，人受的摩擦力為F1，人拉繩的力為 F，則在人運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中FN和F的大小變化情況如何？,【解析】物體A緩慢上升時(shí)，繩的張力與物體A的重力大小始終 相等，故人拉繩的力F大小不變對(duì)人受力分析如圖所示，沿豎直 方向正交分解可得， FN+ Fsina=mg，人向右運(yùn)動(dòng)過(guò) 程 a在逐漸減小，則 FN 逐 漸增大 答案：地面對(duì)人的支持力FN增大、人拉繩的 力F大小不變,到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀 態(tài)和原來(lái)的平 衡狀態(tài)比 較，AO 桿對(duì) P 環(huán)的支持力 FN 和細(xì)繩上的拉力 F的 大小如何變化？,【例6】有一個(gè)直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖所示現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá),【解析】以?xún)森h(huán)和細(xì)繩作為一 個(gè)整體受力分析，在豎直方向 上 FN = 2mg，不隨環(huán)的移動(dòng)而 改變隔離環(huán) Q，受力分析如 圖所示，細(xì)繩的拉力 F 與桿的 支持力 FN 的合力與重力等大反向，作出力的三角形 如圖中陰影即當(dāng) P環(huán)向左移一小段距離，兩球再次 達(dá)到平衡時(shí)a減小，則細(xì)繩的拉力F在減小 答案：AO 桿對(duì) P環(huán)的支持力 FN大小不變，細(xì)繩的拉 力 F減小 .,【同類(lèi)變