高中物理知識全解 1.3 受力分析與物體的平衡

1、高中物理知識全解 1.3 受力分析與物體的平衡一：共點(diǎn)力問題力的合成與分解1、力是矢量，遵守平行四邊行法則。I、若和的合力為，則：II、 (為和所成的角)III、力的分解一般正交分解，因為正交分解的兩個分方向互不影響。 【例題】如下圖所示，斜劈靜止在水平面上，有一物塊沿斜劈表面向下運(yùn)動，重力做的功和與克服F做的功相等，則下列判斷正確的是 ( )A物塊可能做加速下滑B物塊可能受三個力作用，且合力為零C斜劈受到地面的摩擦力方向一定水平向左D撤去F后斜劈可能不受地面的摩擦力2、合力與分力的關(guān)系為等效替換關(guān)系，一般情況分力為物體真實(shí)受到的力，而合力則為物體受到的所有力的合效果?！纠}】為了讓乘客乘車更

2、為舒適，某探究小組設(shè)計了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動調(diào)整，使座椅始終保持水平，如下圖所示當(dāng)此車減速上坡時，乘客 ( )A處于失重狀態(tài)B受到向前(水平向右)的摩擦力作用C重力勢能增加D所受力的合力沿斜坡向上3、理解區(qū)分什么是合力，什么是分力。【例題】如下圖所示，一裝有土豆的小車在水平面上以加速度向右做勻加速直線運(yùn)動，若以其中一個質(zhì)量為m的土豆為研究對象，求其它土豆對它的作用力？ 三角形法則三個力的物體平衡問題，根據(jù)平行四邊形法則，可以將這三個力平移到同一個三角形中分析求解?！纠}】如下圖所示，在光滑的斜面上懸掛一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，現(xiàn)用一水平向右的力F推斜劈，使斜劈緩慢向左移

3、動，則在此過程中，斜面對小球的的彈力及繩子對小球的拉力的大小變化情況？相似三角形三個力的物體平衡問題，根據(jù)平行四邊形法則，可以將這三個力平移到同一個三角形中，如果這個三角形和某一幾何三角形始終相似，則可以借助幾何三角形各邊的變化情況來分析相應(yīng)的力的變化情況。拓展：可利用相似三角形的對應(yīng)邊成比例來解決實(shí)際問題。【例題】如下圖所示，球面光滑，緩慢拉動細(xì)線使小球由球面上的點(diǎn)A移動到點(diǎn)C，則此過程中球面對小球的彈力及細(xì)繩拉力的大小變化情況？【例題】如下圖一所示，用等長絕緣線分別懸掛兩個質(zhì)量、電量都相同的帶電小球A和B，兩線上端固定于O點(diǎn)，B球固定在O點(diǎn)正下方。當(dāng)A球靜止時，兩懸線夾角為。能保持夾角不變

4、的方法是（ ）A.同時使兩懸線長度減半 B.同時使A球的質(zhì)量和電量減半 C.同時使兩球的質(zhì)量和電量減半 拓展：靈活運(yùn)用相似圖形的性質(zhì)求解【例題】如下圖所示，放在粗糙水平地面上的斜面體質(zhì)量為M，一質(zhì)量為m的物塊恰能沿斜面勻速下滑，若對物塊施加一水平向右的拉力F，物塊m仍沿斜面運(yùn)動，則（ ）物塊m仍將沿斜面勻速下滑物塊m將沿斜面加速下滑地面對M有向左的摩擦力地面對斜面的支持力等于（M+m）gFN這兩力的合力也應(yīng)該是豎直向下的，分析得出物塊是沿斜面向下運(yùn)動的故地面對M沒有摩擦力作用C錯。因為物塊m沿斜面加速下滑，故m失重，地面對斜面的支持力小于（M+m）g，故D錯。答案：B 拉密定律（一般用于三個力

5、所構(gòu)成的非特殊三角形）三個力的平衡問題,有下列關(guān)系：【例題】如下圖一所示，一個半球形的碗固定在桌面上，碗口水平，O是球心，碗的內(nèi)表面光滑。一根輕質(zhì)桿的兩端固定有兩個小球，質(zhì)量分別是m1，m2當(dāng)它們靜止時，m1、m2與球心的連線跟水平面分別成60°，30°角，則碗對兩小球的彈力大小之比是（ ）A12 B C D整分思想（即整體法與隔離法）相對靜止的物質(zhì)可以看做一個整體，被看做整體的系統(tǒng)其間的內(nèi)力不必分析考慮，故可運(yùn)用整分思想靈活求解?！纠}】如下圖所示，一質(zhì)量為M=10kg的物塊放在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m=2kg的物塊放在M上，現(xiàn)用F=24N的力水平向右拉M，發(fā)現(xiàn)整體向右

6、加速運(yùn)動，求M對m的靜摩擦力？【例題】如右圖所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C（包括支架）的總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn)。當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過程中，輕繩上拉力F的大小為 （ ）A、F=mg                     B、MgF（M+m）g C、F=（M+m）g      

7、        D、F（M+m）g【例題】如下圖所示，物塊的質(zhì)量，傾角，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，斜劈質(zhì)量為，斜劈與地面間的動摩擦因數(shù)為，求地面對斜劈的靜摩擦力？【例題】如下圖所示，小車上放著由輕彈簧連接的質(zhì)量為mA1kg，mB的A、B兩物體，兩物體與小車間的最大靜摩擦力分別為4N和1N，彈簧的勁度系數(shù)k0.2N/cm。(1)為保證兩物體隨車一起向右加速運(yùn)動，彈簧的最大伸長是多少厘米？(2)為使兩物體隨車一起以最大的加速度向右加速運(yùn)動，彈簧的伸長是多少厘米？對A應(yīng)用牛頓第二定律：，二：非共點(diǎn)力問題（即轉(zhuǎn)動問題）力矩平衡

8、：動力動力臂=阻力阻力臂【例題】一根均勻直桿AB長1m，重量為G，它可以繞過O點(diǎn)的水平軸在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，O點(diǎn)到A端的距離為0.25m?，F(xiàn)在A端施加一水平向右的作用力F，桿靜止時，桿的方向偏離豎直方向角（90°），如下圖所示。求作用力F的大??？解：以桿為研究對象，桿的受力情況如上圖所示根據(jù)力矩平衡可知：··由此得：三：常見的有用性質(zhì)及基礎(chǔ)知識理解區(qū)分：對于物體和系統(tǒng)而言什么是內(nèi)力，什么是外力。緩慢過程即在該過程中受力平衡之意。同一根輕繩在光滑器件上的張力大小處處相等（例：同一根輕繩在滑輪、滑鉤上的張力處處相等）；同一根輕繩在粗糙器件上的張力大小不相等；而對于有節(jié)

9、點(diǎn)或等效節(jié)點(diǎn)的兩段輕繩該兩段輕繩上的張力大小不一定相等。注意：結(jié)合彈力的方向垂直于接觸面綜合分析求解。例：如下圖所示系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，圖中為光滑的定滑輪，則：例：如下圖所示，假設(shè)細(xì)繩的左端固定于左墻O處，繩的右端可以沿右墻移動，設(shè)物塊左邊的繩長為x，右邊繩長為y，總繩長為L，光滑圓環(huán)系著物塊可以在繩上自由滑動，則：【例題】如下圖所示，拉著細(xì)繩使質(zhì)量為的物快以加速度勻加速上升，求拉力F的大?。款I(lǐng)悟：上題中同一根繩子上的速率相等，故上圖中任意時刻，繩子的速率都是物塊速率的3倍。例：如下圖所示，木樁粗糙，則：例：如下圖所示系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，若不計木板與繩之間的摩擦，則：拓展：一般情況不考慮繩子自身重

10、力對問題的影響即將繩子作為輕繩處理，但是對于一些不能忽略繩子自身重力的問題，同一根繩子上的張力并非處處相等?！纠}】發(fā)生雪災(zāi)時，輸電線上的積雪結(jié)冰容易導(dǎo)致電線斷裂，鐵塔傾斜倒伏若圖中兩座鐵塔間線路上覆蓋了厚度均勻的冰雪，在電線上取A、B、C、D四個點(diǎn)，其中A、D兩點(diǎn)靠近鐵塔，B點(diǎn)與D點(diǎn)高度相等，C點(diǎn)是線路中的最低點(diǎn)，下列關(guān)于這四點(diǎn)處張力情況的說法中正確的是()A. C點(diǎn)處的張力最小B. A點(diǎn)處的張力等于D點(diǎn)處的張力C. A點(diǎn)處的張力小于B點(diǎn)處的張力D. 縮短兩塔之間的輸電線長度，一定可以減小線中張力或彈簧的瞬間它們的受力都突變?yōu)榱?。例：如下圖所示，物塊和通過彈簧相連，用一根繩子系在天花板上，開始時系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，若，則： （1）剪斷繩子瞬間：（2）剪斷彈簧瞬間：【例題】有甲乙兩個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)如下圖所示。求：（1）：求剪斷甲圖中繩子的瞬間，小球m的加速度？（2）：求剪斷乙圖中繩子的瞬間，小球m的加速度？國際單位制注意：牛頓第