物理競賽培訓(xùn)09受力分析

1、第九講 受力分析【知識補(bǔ)充】1、受力分析的具體方法：1 確定研究對象：即確定所研究的問題中，要研究的是哪一個(gè)物體；2 隔離研究對象：把受力物體單獨(dú)畫；3 分析物體受力：按照重力、彈力、摩擦力的次序進(jìn)行受力分析，防止漏力和添力；4 畫好受力圖：每個(gè)力都要標(biāo)上符號。2、力的合成和分解1 力的合成：求幾個(gè)已知力的合力2 力的分解力的合成的逆運(yùn)算a、力的分解同樣遵循平行四邊形定則，即以已知力為平行四邊形對角線，平行四邊形的兩鄰邊就是這已知力的分力。力的分解原則：平行四邊形定則力的分解方法：把已知力F作為平行四邊形的對角線想一想：沒有條件限制，能有多少種分解方法？B、力的正交分解：將一個(gè)力分解為FX和F

2、Y兩個(gè)相互垂直的分力的方法，叫作力的正交分解例1：放在水平面上的物體受一個(gè)斜向上方的拉力F，這個(gè)力與水平面成角。 分析：（1）力F的作用效果有水平向前拉物體和豎直向上提物體的效果，那么副的兩個(gè)分力就在水平方向和豎直方向上。 （2）方向確定，根據(jù)平行四邊形定則，分解就是唯一的。（3）如圖所示分解F1Fcos， F2=Fsin例2：物體放在斜面上，那物體受的重力產(chǎn)生有什么樣的效果。 （1）G方向豎直向下，又不能下落。在垂直于斜面方向產(chǎn)生緊壓斜面的力的作用效果；在沿斜面方向上使物體產(chǎn)生沿斜面向下滑動的效果。 （2）兩分力方向確定了，分解是唯一的。（3）G1=Fsin, G2=Gcos【熱身訓(xùn)練】例一

3、：（07年上海物理競賽題）考慮到地球上物體除受地球的引力外還受到太陽的引力作用，設(shè)地球上各點(diǎn)到太陽的距離之差距離不計(jì)，若在赤道上用精密測力計(jì)測量同一物體的重力，白天的示數(shù)與夜晚的示數(shù)相比較（ ）A夜晚示數(shù)大 B.白天示數(shù)大 C.一樣大 D.無法確定【解析】考慮到重力和引力的方向應(yīng)選擇A。例二： 小江制作了一個(gè)彈簧秤，如圖所示，彈簧一共20匝。經(jīng)檢驗(yàn)，該彈簧秤在測量范圍內(nèi)（0-5N）示數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)的，該彈簧不但“伸長的長度跟所受的拉力成正比”，而且彈簧受拉力伸長時(shí)，各匝伸長的長度都相等。有一次，小江不慎把彈簧靠近O端的一小部分?jǐn)D壓變形，他把變形的3匝剪去，并把彈簧上端重新固定在O點(diǎn)，然后把指針C適當(dāng)

4、向下移，使它在彈簧秤豎直旋轉(zhuǎn)時(shí)指針仍然指在“O”刻度線處。（1）寫出這個(gè)改制的彈簧秤受到的拉力F與它的示數(shù)F測的關(guān)系式，并說明理由。 （2）用這個(gè)新改制的彈簧秤稱量一個(gè)重物，它的示數(shù)為4N，該物實(shí)際重是多少？【解析】（1）彈簧一共20匝，小浩把變形的3匝剪去，彈簧在受到相同的拉力作用下，彈簧的伸長量就會減少因?yàn)楦髟焉扉L的長度都相等，故彈簧的伸長量減少 ，變?yōu)樵瓉砩扉L量的 而彈簧的刻度面是不改變的，所以彈簧測力計(jì)受到1N的拉力時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為 N當(dāng)測力計(jì)受到拉力為F時(shí)，測力計(jì)的示數(shù)F示=F由此推出F=F示（2）用這個(gè)新改制的彈簧秤稱量一個(gè)重物，示數(shù)為4.0N，物體的實(shí)際重力G=F=F示=&

5、#215;4.0N=4.7N物體的質(zhì)量m=G g =4.7N 9.8N/kg =0.48kg例三： 如圖所示，有兩本完全相同的書A、B，書重均為5N，若將兩本書等分成若干份后，交叉地疊放在一起置于光滑桌面上，并將書A固定不動，用水平向右的力F把書B抽出?，F(xiàn)測得一組數(shù)據(jù)如下：根據(jù)以上數(shù)據(jù)，試求：（1）若將書分成32份，力F應(yīng)為多大？（2）該書的頁數(shù)。（3）如果我們把紙與紙接觸面間的滑動摩擦力f和壓力N的比值叫做滑動摩擦系數(shù)，即=f/N且兩本書任意兩張紙之間的滑動摩擦系數(shù)相等，則為多少？實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234n將書分成的份數(shù)24816逐頁交叉力F的大?。∟）4.510.522.546.5190.5【解析

6、】（1）假設(shè)每本書的重量為G，紙張之間的摩擦系數(shù)為，那么當(dāng)每本書被分為x份時(shí)，每一份的重力就為G/x ；根據(jù)摩擦力的定義，那么可以看到：1部分對2部分的壓力為1的重力，因此摩擦力為G/4 ，2部分對3部分的壓力為1、2的重力和，因此摩擦力為2G/4 ，3部分對4部分的壓力為1、2、3的重力和，因此摩擦力為3G/4 ，4部分對5部分的壓力為1、2、3、4的重力和，因此摩擦力為4G/4 ，以此類推7部分對8部分的壓力位1至7部分的重力和，因此摩擦力為7G/4 ，可以得到：右邊被抽出的書收到的總摩擦力為F4=(1+2+3+4+5+6+7)G/4 =10.5N，所以：G=1.5N，總的摩擦力：Fx=1

7、+2+3+（2x-1）G/x=（2x-1）G，即當(dāng)x=32時(shí)，計(jì)算得到 F32=94.5N；（2）當(dāng)F=190.5N時(shí)，則：（2x-1）G=190.5N，答：（1）若將書分成32份，力F應(yīng)為94.5N；（2）該書的頁數(shù)為128頁；（3）本書任意兩張紙之間的滑動摩擦系數(shù)為0.3例四：（2010常德）如圖甲所示，完全相同的木塊A和B疊放在水平桌面上，在12N的水平拉力F1的作用下，A、B一起作勻速直線運(yùn)動，此時(shí)木塊B所受的摩擦力為 N；若將A、B緊靠著放在水平桌面上，用水平力F2推A使它們一起勻速運(yùn)動（如乙圖所示），則推力F2= N?！窘馕觥磕Σ亮Φ拇嬖谑怯袟l件的，一是接觸面間存在壓力；二是有相對

8、運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢。影響摩擦力大小的因素只有兩個(gè)，即接觸面間的壓力和粗糙程度，與接觸面積大小無關(guān)。故填：0、12。例五：如圖所示，用一個(gè)大小為15牛頓、方向沿斜面向上的力拉物體A時(shí)，物體能沿斜面勻速向上運(yùn)動，此時(shí)物體所受的摩擦力的大小是5牛頓若要使物體靜止在斜面上，則作用在物體上的沿斜面方向的力的大小可能是（）A20牛頓 B15牛頓 C10牛頓 D5牛頓【解析】物體沿斜面向上勻速運(yùn)動，在平行于斜面方向上，物體受平行于斜面向上的拉力F，平行于斜面向下的摩擦力Ff，平行于斜面向下的重力的分力G1物體處于平衡狀態(tài)，在平行于斜面方向上所受合力為零，即：F-Ff-G1=0，G1=F-Ff=15-5=10

9、N在這里物體所受最大靜摩擦力就等于滑動摩擦力，即最大靜摩擦力Ffmax=5N因?yàn)樽畲箪o摩擦力Ffmax小于重力的分力G1，要想使物體靜止在斜面上，拉力必須平行于斜面向上（1）當(dāng)拉力較大時(shí)，摩擦力平行于斜面向下，當(dāng)摩擦力為最大靜摩擦力時(shí)，拉力最大，設(shè)最大拉力為F1，由平衡條件得：G1+Ffmax-F1=0，F(xiàn)1=G1+Ffmax=15N（2）當(dāng)拉力較小時(shí)，摩擦力平行于斜面向上，當(dāng)摩擦力等于最大靜摩擦力時(shí)，拉力最小，設(shè)最小拉力為為F2，由平衡條件得：F2+Ffmax-G1=0，F(xiàn)2=G1-Ffmax=10-5=5N物體靜止在斜面上時(shí)，拉力的范圍是5NF15N2O牛頓不在拉力范圍內(nèi)，故A錯(cuò)誤15牛頓

10、，10牛頓，5牛頓都在拉力范圍內(nèi)，故BCD都正確故選BCD【突破訓(xùn)練】一、選擇題1、如圖所示，質(zhì)量為的圓環(huán)用輕繩吊在天花板上，環(huán)上有兩個(gè)質(zhì)量均為的小環(huán)自大環(huán)頂部開始分別向兩邊滑下，當(dāng)兩個(gè)小環(huán)下落至與大環(huán)圓心等高時(shí)，小環(huán)所受摩擦力為，則此時(shí)繩對大環(huán)的拉力為（ ）A（）B（2）C D22、一只封閉的小箱子，自重為G，內(nèi)有一只重為Co的小蜜蜂，箱子放在水平地面上。則關(guān)于箱子對地面的壓力的說法正確的是( )A.若小蜜蜂在箱子內(nèi)水平勻速飛行，箱子對地面的壓力等于GB.若小蜜蜂在箱子內(nèi)豎直向上勻速飛行，箱子對地面的壓力大于G+GoC.若小蜜蜂在箱子內(nèi)豎直向下勻速飛行，箱子對地面的壓力小于G+GnD.若小蜜

11、蜂在箱子內(nèi)傾斜向上勻速飛行，箱子對地面的壓力等于G+Cn3、如圖，A、B為質(zhì)量均為m的兩條形磁鐵，置于臺秤的托盤上，忽略臺秤與磁鐵間的磁力作用，當(dāng)平衡時(shí)B對A的彈力為F1，臺秤的示數(shù)為F2，它們的大小關(guān)系是（ ）A.F1mg，F(xiàn)22 mg B.F1mg，F(xiàn)22 mgC.F1mg，F(xiàn)2mg D.F1mg，F(xiàn)22 mg4、如圖所示，木塊A的質(zhì)量為m1，一端與水平細(xì)繩相連，細(xì)繩的另一端掛著質(zhì)量為m2(m2<m1)的鉤碼B，木塊恰好在桌面上勻速運(yùn)動若在A上再加一個(gè)質(zhì)量為m的砝碼，同時(shí)在日下再掛上一個(gè)質(zhì)量為m的鉤碼，木塊的速度將( )A不變 B變快 C變慢 D由ml、m2、m的大小關(guān)系而決定5、如

12、圖10所示，輕質(zhì)細(xì)桿ABC的A端用鉸鏈固定在豎直墻面上，C端懸掛一重物P,B點(diǎn)與一細(xì)繩相連，細(xì)繩的另一端系于墻面D點(diǎn)。整個(gè)裝置平衡時(shí)，細(xì)桿正好呈水平。關(guān)于細(xì)桿在A端所受外力的示意圖如圖11所示，其中正確的是( ) 6、把一個(gè)力分解為兩個(gè)力的時(shí)候A.一個(gè)分力變大時(shí)，另一個(gè)分力一定會變小B.兩個(gè)分力不能同時(shí)變大C.無論如何分解，兩個(gè)分力不能同時(shí)小于這個(gè)力的一半D.無論如何分解，兩個(gè)分力不能同時(shí)大于這個(gè)力的2倍7、有兩個(gè)大小恒定的力，作用在一點(diǎn)上，當(dāng)兩力同向時(shí)，合力為A，反向時(shí)合力為B，當(dāng)兩力相互垂直時(shí)，其合力大小為A.B.C.D.7、如圖所示，把一個(gè)物體用兩根等長的細(xì)繩Oa和Ob懸掛在半圓環(huán)上，O

13、點(diǎn)為半圓環(huán)的圓心讓a點(diǎn)固定不動，當(dāng)b點(diǎn)由最高點(diǎn)c向最低點(diǎn)d緩慢移動的過程中，Oa和Ob兩繩對物體的拉力T1和T2的大小變化是（ ）A.T1和T2均逐漸增大B.T1始終增大，T2先減小后增大C.T1始終增大，T2先增大后減小D.T1和T2都是逐漸減小OOMFabcdoavb第9題圖第8題圖第7題圖8、如圖所示，在粗糙水平面上放一個(gè)三角形木塊a，有一滑塊b沿木塊斜面勻速下滑，則下列說法中正確的是（ ）A.a保持靜止，且沒有相對于水平面運(yùn)動的趨勢B.a保持靜上，但有相對水平面向右運(yùn)動的趨勢C.a保持靜止，但有相對水平面向左運(yùn)動的趨勢D.沒有數(shù)據(jù)，無法通過計(jì)算判斷9、如圖所示，物體靜止于光滑水平面M上

14、，力F作用于物體O點(diǎn)，現(xiàn)要使物體沿著OO方向作加速運(yùn)動，（F和OO都在M平面內(nèi)），那么，必須同時(shí)再加一個(gè)力F，這個(gè)力最小值是（ ）A.B.C.D.30°FAB)FG10、如圖所示，通過一個(gè)動滑輪拉住物體G，當(dāng)角逐漸減小時(shí)，為了使物體最后靜止，拉繩頭的力F必須（ ）第12題圖第11題圖第10題圖A.增大 B.不變 C.減小 D.無法確定11、如圖所示，重力為G的光滑球放在傾角為的斜面上，并被AB板擋住，設(shè)球?qū)π泵娴膲毫镹1，對擋板的壓力為N2，當(dāng)擋板與斜面的夾角增大到擋板呈水平的過程中（ ）A.N1變小，N2變大 B.N1和N2都變小C.N1變大，N2變小 D.N1變小，N2先變小后

15、變大12、質(zhì)量為0.8的物塊靜止在傾角為30°的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向大小等于3N頓的力推物塊，物塊仍保持靜止，如圖所示，則物塊所受的摩擦力大小等于（ ）A.5N B.4N C.3N D.NPQAB13、被兩塊同樣豎直的板A、B夾著的完全相同的重物P和Q都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則P受到的摩擦力是（ ）A、有一個(gè)，施力物是A，豎直向上B、有一個(gè)，施力物是Q，豎直向上C、有二個(gè)，A施力物方向豎直向上，Q施力物方向豎直向下D、有二個(gè)，A、Q各施一個(gè)力，方向都豎直向上14、現(xiàn)有長度均為0.1的兩根彈簧A和B，已知彈簧A和B的勁度系數(shù)分別為100N/和200N/。為了制成一個(gè)長度也是0.1，

16、勁度系數(shù)卻為150N/的新彈簧，可以分別在彈簧A和B上截取一段，然后將這兩段串聯(lián)成一個(gè)彈簧即可。則在彈簧A和彈簧B上截取的長度分別為（ ）A、0.025和0.075 B、0.033和0.067C、0.050和0.050 D、0.075和0.02515、如圖所示，將一根不可伸長的柔軟輕繩的兩端系在兩根立于水平地面上的豎直桿M、N等高的兩點(diǎn)a、b上，用一個(gè)動滑輪懸掛一個(gè)重物G后掛在繩子上，達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩子的拉力為T1，現(xiàn)將繩子b端慢慢向下移動一段距離，待系統(tǒng)再次達(dá)到平衡時(shí)，兩繩子的拉力為T2，則（ ）AT2T1 BT2T1 CT2T1 D不能確定16、如圖所示，輕彈簧上端固定在O點(diǎn)，下端拴一個(gè)

17、鋼球P，球處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)對鋼球P施加一個(gè)方向向右的水平外力F，使鋼球緩慢偏移。若移動中保持彈簧與豎直方向的夾角q90°，且伸長量不超過彈性限度。則下面給出的彈簧伸長量x與cosq 的函數(shù)關(guān)系圖像中，最接近的是（ ）17、如圖，用兩根長度相等的細(xì)線系住現(xiàn)將質(zhì)量相等的小球a、b，若在a球上加水平向左的外力3 F，在b球上加水平向右的外力F，則平衡后的狀態(tài)為（ ）（A）ab B C D A二、填空題 1豎直懸掛的輕彈簧長10cm，在下端掛重為5N的砝碼，彈簧長11cm；如果要使彈簧變?yōu)?3cm，則彈簧下端應(yīng)掛砝碼重G= N；若將彈簧取下，用兩只手分別沿水平方向拉彈簧兩端，每只手拉力都是1

18、0N，則彈簧的長度是 cm。（均未超過彈簧的使用范圍）2站在電梯中的人重G人=500N，底板對他的支持力為N。請指出下列各種情況下，底板對他的支持力N的大?。海?）電梯靜止不動時(shí)，支持力N= 牛頓；（2）電梯勻速上升時(shí)，支持力N= 牛頓；（3）電梯勻速下降時(shí)，支持力N= 牛頓；（4）電梯加速上升時(shí)，支持力N G人；（5）電梯減速下降時(shí)，支持力N G人。3如圖所示的水平桌面足夠長，不計(jì)托盤質(zhì)量和滑輪與繩的摩擦。物體A重10N，當(dāng)物體B重為2N時(shí)，物體A保持靜止，這時(shí)A物體受到的摩擦力為 N；當(dāng)物體B重為3N時(shí)，物體A向右做勻速直線運(yùn)動，運(yùn)動一段時(shí)間托盤著地，此后物體A做 運(yùn)動，受到的摩擦力是 N。42008年8月8日，第二十九屆奧運(yùn)會在北京開幕，牙買加運(yùn)動員博爾特在田徑賽場上打破了100m、200m、4×100m接力的世界紀(jì)錄，成為歷史上第一人。博爾特