物体平衡1

物体平衡1
物体平衡1

补充专题 物体的受力分析与物体的平衡(二课时)

【预习案】

一、【学习目标】

1.掌握对物体进行受力分析的一般顺序,能正确地作出物体受力图。

2.理解并初步掌握物体受力分析的一般方法,进一步加深对力的概念和三种基本力的认识。

3.能通过对物体受力分析的操作,认识到物体不是孤立的,它与周围物体是相互联系的;同时培养思维的条理性和周密性。

二、学习难点: 1. 在受力分析时防止“漏力”和“添力”。

2 .初步理解并掌握用“隔离法”处理物体受力分析问题。 三. 知识准备

(一)受力分析的基本方法: 1.明确研究对象

在进行受力分析时,研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体(整体)。在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(既研究对象所受的外力),而不分析研究对象施予外界的力。 2.隔离研究对象,按顺序找力

把研究对象从实际情景中分离出来,按先已知力,再重力,再弹力,然后摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力),最后其它力的顺序逐一分析研究对象所受的力,并画出各力的示意图。 二 物体的平衡

1. 平衡状态定义:一个物体在共点力作用下,保持静止或匀速直线运动状态叫______状态,简称平衡态。(即物体的加速度为0的状态)

2.平衡条件:____________________,表达式是0=合F ,分量式?????==00y

x F F 合合

3.物体的平衡条件可以推广到物体在某一个方向上,如物体在某一个方向上的合力为0,则物体在这个方向上处于平衡状态。

【探究案】

1. 几种简单的平衡:

(1)二力平衡:作用于一个物体上的二个力,等大,反向共线则平衡。 (2)三力平衡:三个共点力平衡则两个力的合力与第三个力等大,反向,共线。 (3)三力平衡条件逆推理:若三力平衡必共点。

(4)多个力平衡:一个力必与其余力的合力等大,共线,反向。

2. 应用共点力平衡条件解题的一般步骤:

(1)根据题目的要求和计算方便,恰当地选择研究对象,要使题目中的已知条件和待求的未知量之间能够通过这个研究对象的平衡条件联系起来。

(2)正确分析研究对象的受力情况,画出受力示意图。

(3)应用平衡条件,选择恰当的方法,建立平衡方程。

(4)解方程:对结果进行说明或讨论。

例题1 (1)分析物体A的受力

(2)分析A的受力:

(3)综合:分析A、B两个物体的受力情况

例2.如图所示,分析水平传送带上的物体受力情况。

(1)随传送带匀速向右运动

(2)传送带由静止开始向左起动

(3)物体随传送带匀速上滑

(4)物体随传送带匀速下滑

例题3 体验力的分解与力的合成解决问题的不同

针对训练1:求两绳中拉力的大小

针对训练2如图,在细绳C点系一重物G,细线两端A、B分别固定在墙上,使得AC保持水平,BC与水平方向成30°角,已知细绳最多只能承受200N的拉力,那么在C点悬挂物的重力最多为多少?

【训练案】

班级姓名学号

1.放在桌面上的台灯,对桌面有压力,其受力物体是,施力物体是,漂浮在水面上的小木块受到水的浮力,其施力物体是,受力物体是。

2.如图所示,在水平力F作用下,所受重力大小为G的物体保持沿竖直墙壁匀速下滑,物体与墙壁之间的动摩擦因数为μ,物体所受摩擦力大小等于()

A μF

B μF+G

C μF-G

D G

3.下面两图中,A、B等物体都静止,试画出A、B两物体所受力的示意图。

4.如图, A、B两物体都静止,试分析A、B两物体的受力情况,并画出受力示意图。分析下列物体A及B物体的受力:(均静止)

物体平衡问题的解题方法及技巧

《物体平衡问题的解题方法及技巧》 课堂实录 陈光旭(兴山一中湖北443700)物体平衡问题是高考考查的一个热点,在选择题、计算题甚至实验题中都有考查和应用。如2010安徽卷第18题、2010广东卷第13题、2010山东卷第17题、2010新课标全国卷第18题等等…… 由于处于平衡状态的物体,它的受力和运动状态较为单一,往往为一些同学和老师所忽视。但作为牛顿第二定律的一种特殊情况,它又涵盖了应用牛顿第二定律解决动力学问题的方法和技巧,所以解决好平衡问题是我们解决其它力学问题的一个基石。 物体的平衡是力的平衡。受力分析就成了解决平衡问题的关键!从研究对象来看,物体的平衡可分为单体平衡和多体平衡;从物体的受力来看,又可分为静态平衡和动态平衡。 一、物体单体平衡问题示例: 例一:(2010新课标全国卷18)如图一,一物块置于水平地面上,当用与水平方向成600角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成300的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动。若F1和F2的大小相等,则物块和地面间的动摩擦因数为:

F 2 A :2-3 B.3-1 C.3/2-1/2 D.1-3/2 解析:将F 1分解到水平方向和竖直方向,如图二,水平方向受力平衡: F 1COS600=Fu 竖直方向:FN -F 1=mg 同理,对F 2进行分解,建立方程组,解出结果为A 在解决这类问题时,我们用的方法就是将物体受到的力,分解到物体的运动方向和垂直与物体的运动方向,列出两个平衡方程,解出未知问题。这种方法不光对平衡问题适用,对非平衡问题同样适用。 例二:如图三,光滑小球放在一 带有圆槽的物体和墙壁之间,处于静 止状态,现将圆槽稍稍向右移动一 点,则球对墙的压力和对物体的压力 如何变化? 解析:这是单体的动态平衡问题 图一 图二 图三

9物体的平衡条件

物体的平衡条件 课时训练 9 1.如图所示,一物体静止在斜面上,关于它所受各力的相互关系,下列说法正确的是 A.它受到的重力与弹力大小相等 B.它受到的静摩擦力的大小等于重力沿斜面向下的分力 C.它受到的弹力与摩擦力的合力,大于物体受到的重力 D.它受到的斜面作用力的合力方向垂直于斜面向上 2.如图所示,质量为m 的木块A 放在斜面体B 上,若A 和B 沿水 平地面以相同的速度v 0一起向左作匀速直线运动,则A 和B 之间的 相互作用力大小为 A . mg/co sθ B .mgcosθ C .mgsinθ D .mg 3.如图所示,质量为m 的物体沿质量为M 的斜面匀速下滑,M 不动,则 ( ) A .M 对地面的压力大小为(M+m )g B .m 对M 的作用力的合力为零 C .地面对M 的静摩擦力不为零,方向水平向左 D .m 和M 之间的动摩擦因数μ=tanθ 4.如图所示,两个质量都是m 的小球A 、B 用轻杆连接后斜放在墙上 处于平衡状态。已知墙面光滑,水平地面粗糙,现将A 球向上移动一小 段距离,两球再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状 态比较,地面对B 球的支持力N 和轻杆上的压力F 的变化情况是 A. N 不变,F 变大 B. N 不变,F 变小 C. N 变大,F 变大 D. N 变大,F 变小 5.如图所示,质量均为m 的物体a 和b ,置于水平支承面上,它们与 支承面间的滑动摩擦系数均为μ,a 、b 间为光滑接触,在水平力F 作用下,它们一起沿水平面匀速运动时,若a 、b 间的作用力为N ,则N 的大小 A . N=F B .2F N F >> C . 2F N < D . 2F N = 6.两个同学提一桶水做匀速运动,两个同学的提力相等,下列说法中正确的是 A.他们提桶的两个力的夹角为120°时,每个同学提水的力都与桶和水的总重力的大小相等 B.当他们提桶的两个力的夹角为90°时,每个同学提水的力都大于桶和水的总重力 C.当他们提桶的两个力的夹角为150°时,每个同学提水的力都大于桶和水的总重力 D.无论他们提桶的两个力的夹角为多大,每个同学提水的力都大于桶和水的总重力 7.如图跳伞运动员打开伞后经过一段时间,将在空中保持匀速降落.已知运动员和他身上装备的总重力为G 1,圆顶形降落伞伞面的重力为G 2,有8条相同的拉线,一端与飞行员相连(拉线重力不计),另一端均匀分布在伞面边缘上(图中没有把拉线都画出来),每根拉线和竖 直方向都成300角.那么每根拉线上的张力大小为 A 、 1231G B 、12 )(321G G + C 、8)(21G G + D 、41G v

力平衡的条件教案

《二力平衡》 教学目标: 1.知识目标:让学生知道力的平衡的概念,理解二力平衡的条件,使学生会应用二力平衡条件。 2.能力目标:培养学生的观察能力、实验探索能力、分析概括能力和应用物理知识解决简单问题的能力。 3.情感目标:在二力平衡条件的探索实验中,渗透物理研究问题的科学方法和物理思想的教育,提高学生的科学素质,培养学生的非智力因素。 重点、难点分析: 重点:二力平衡条件 难点:1.二力平衡中的“二力同线”问题 2.匀速直线运动时二力平衡的条件 教具: 教师用:演示用弹簧秤,铁架台,滑轮组; 学生用:每组(四人)2把弹簧秤,一块轻质 塑料片(片上有几个洞,如图1所示),一把剪 刀。 教学过程: 一.引入新课 提问:惯性定律的内容是什么能不能反过来说,凡是保持静止状态或匀速直线运动状态的物体都没有受到外力呢 [电脑演示]:在平直公路上匀速行驶的汽车、静止在路边的人、在空中匀速下降的跳伞运动员。 提问:他们是否受到力的作用 图1

二.新课教学 1.力的平衡 小组讨论(四人一组):让同学充分发表自己平时生活中观察到的物理现象,举出身边一两个受力物体的实例,分析它们的受力情况及运动状态,并在投影片上画出物体所受力的示意图。 在同学们讨论的基础上,展示同学所举的实例,利用这些例子使学生认识到:当一个物体受几个力作用时,也能保持静止或匀速直线运动状态,得出“力的平衡”的概念,指出这时作用在物体上的各个力改变物体的运动状态的效果互相平衡,或者说几个力互相平衡。 [板书1]:“一、力的平衡 物体在受到几个力的作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡” 在几个力平衡中,二力平衡是最简单的,我们来研究二力平衡的情况。 2.二力平衡的条件 物体受到两个力的作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这两个力平衡。 仍从同学所举的例子中找出实例,使学生认识到物体在两个力的作用下,并不一定就能保持静止或匀速直线运动状态。那么,物体受到两个力的作用,要使物体保持静止状态或匀速直线运动状态,这两个力要满足什么条件 请同学们大胆猜测二力平衡的条件,并建议同学们用实验去检验自己的猜想是否正确。(对于提供的实验器材感到不能满足的,还可提出实验设计方案。) [学生实验]:用两把弹簧秤拉扯桌上的塑料片,想一想怎样拉才能使塑料片保持静止不动 学生进行分组实验,教师巡视、指导。 请学生利用实物投影演示实验过程,并归纳小结塑料片静止必须满足的条件。 [电脑演示]:在学生实验的基础上,用电脑显示这两个力可能出现的几种情形(二力大小不相等、二力方向不相反、二力不在一条直线上)并动态显示最终的结果(均不能保持静止状态):

复习专题训练物体的平衡

复习专题训练物体的平衡 1如图所示,倾角为a的斜面上放着一个质量为m的光滑小球,球被垂直斜面的木板挡住。求:球对斜面和木板的压力各是多大? 2如图所示,在倾角为a的斜面上放着一个质量为m的光滑小球,球被竖直木板挡住,求:球对斜面和木板的压力各是多大? 3如图所示,一个重为G的圆球,被一段细绳挂在竖直光滑墙上,绳与竖直墙的夹角为 ,求:绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少? 4如图所示,用一根细绳把一重G=100N的光滑小球连接在斜面上,斜面倾角a=30°。求:(1)细绳对小球的拉力F1.(2)斜面对小球的支持力F2。 5如图所示,物体用两条细绳悬挂,两细绳对物体拉力的合力为什么方向?若已知绳OB对物体的拉力为15N,则物体的重力为多大?

6如图所示,电灯的重力为20N,绳OA与天花板夹角为45°,绳OB水平。求:绳OA、OB所受的拉力。 7物体A在水平向右推力F1=400N的作用下,沿倾角θ=60°的斜面匀速下滑,如图所示。物体A受的重力G=400N,求A与斜面间的动摩擦因数μ。 8如图所示,氢气球重10N,所受空气浮力为16N,由于水平风力的作用使牵扯住氢气球的细绳与地面夹角为60°,试求氢气球所受细绳拉力和风力的大小。 9如图所示,质量G=100N的物体置于水平面上,给物体施加一个与水平方向成α=30°的斜向上的拉力F,F=20N,物体仍处于静止状态,求地面对物体的静摩擦力大小和地面对物体的支持力大小。 10 质量为m的物体用弹簧秤匀速竖直上提,弹簧称读数为20N,放在水平面上拉它匀速前进,弹簧秤读数为2N,问用跟水平方向成37°角的力,斜向上拉它匀速前进,拉力多大?(g=10m/s2)

力与物体平衡专题

力与物体平衡专题 一、知识要求 1、记住高中所有的力及其特点。 2、能正确进行受力分析、作出受力图。 3、能用平行四边形和三角形对力进行合成和分解,并能利用几何知识求力。 4、知道平衡状态(有静态平衡、动态平衡两种)和平衡条件及其推论。 二、熟练掌握常见的平衡题型 1、斜面上物体的平衡 研究斜面上物体的静止和运动的问题是考 试中的常规题,而物体所受静摩擦力大小方向的 判断是此类题中的重点、难点(如右图)。找临 界状态是判断静摩擦力的关键。 练习1. 如图所示,表面粗糙的固定斜面 顶端安有滑轮,两物块 P、Q用轻绳连接并跨过 滑轮(不计滑轮的质量 和摩擦),P悬于空中, Q放在斜面上,均处于静止状态。当用水平向左 的恒力推Q时,P、Q仍静止不动,则 A.Q受到的摩擦力一定变小 B.Q受到的摩擦力一定变大 C.轻绳上拉力一定变小 D.轻绳上拉力一定不变 如果用竖直向下的力压Q呢?物体一定会 运动吗? 练习2、将一物体轻放在 一个倾斜的沿逆时针方向匀 速转动的传送带上A(上)端, 此后物体在从A到B(底端) 的运动过程中(ACD) A 物体可能一直向下做匀加速直线运动, 加速度不变。 B 物体可能一直向下做匀速直线运动 C物体可能一直向下做加速运动,加速度改变 D 物体可能先向下作加速运动,后做匀速运动。 如果改成顺时针转动应该怎么做? 练习3.(03年理综)如图所示,一个半球形的碗放在桌面 上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。 一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小 球,当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线 与水平线的夹角为α=60°。两小球的质量比m2/m1为A A 3/3 B 2/3 C 3/2 D 2/2

怎样分析物体的平衡问题

怎样分析物体的平衡问题 物体的平衡问题是力的基本概念及平行四边形定则的直接应用,也是进一步学习力和运动关系的基础.怎样学好这部分知识呢? 一、明确分析思路和解题步骤 解决物理问题必须有明确的分析思路.而分析思路应从物理问题所遵循的物理规律本身去探求.物体的平衡遵循的物理规律是共点力作用下物体的平衡条件:F合=0,要用该规律去分析平衡问题,首先应明确物体所受该力在何处“共点”,即明确研究对象.在分析出各个力的大小和方向后,还要正确选定研究方法,即合成法或分解法,利用平行四边形定则建立各力之间的联系,借助平衡条件和数学方法,确定结果.由上述分析思路知,解决平衡问题的基本解题步骤为: 1.明确研究对象. 在平衡问题中,研究对象常有三种情况: ①单个物体,若物体能看成质点,则物体受到的各个力的作用点全都画到物体的几何中心上;若物体不能看成质点,则各个力的作用点不能随便移动,应画在实际作用位置上. ②物体的组合,遇到这种问题时,应采用隔离法,将物体逐个隔离出去单独分析,其关键是找物体之间的联系,相互作用力是它们相互联系的纽带. ③几个物体的的结点,几根绳、绳和棒之间的结点常常是平衡问题的研究对象. 2.分析研究对象的受力情况 分析研究对象的受力情况需要做好两件事: ①确定物体受到哪些力的作用,不能添力,也不能漏力.常用的办法是首先确定重力,其次找接触面,一个接触面通常对应一对弹力和摩擦力,找到接触面后,判定这两个力是否在;第三是加上其它作用力,如拉力、推力等; ②准确画出受力示意图.力的示意图关键是力的方向的确定,要培养养成准确画图的习惯.在分析平衡问题时,很多同学常出错误,

物体的动态平衡问题解题技巧

物体的动态平衡问题解题技巧 一、总论 1、动态平衡问题的产生——三个平衡力中一个力已知恒定,另外两个力的大小或者方向不断变化,但物体仍然平衡,典型关键词——缓慢转动、缓慢移动…… 2、动态平衡问题的解法——解析法、图解法 解析法——画好受力分析图后,正交分解或者斜交分解列平衡方程,将待求力写成三角函数形式,然后由角度变化分析判断力的变化规律; 图解法——画好受力分析图后,将三个力按顺序首尾相接形成力的闭合三角形,然后根据不同类型的不同作图方法,作出相应的动态三角形,从动态三角形边长变化规律看出力的变化规律。 3、动态平衡问题的分类——动态三角形、相似三角形、圆与三角形(2类)、等腰三角形等 二、例析 1、第一类型:一个力大小方向均确定,一个力方向确定大小不确定,另一个力大小方向均不确定——动态三角形 【例1】如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为F N1,球对木板的压力大小为F N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦,在此过程中 A .F N1始终减小,F N2始终增大 B .F N1始终减小,F N2始终减小 C .F N1先增大后减小,F N2始终减小 D .F N1先增大后减小,F N2先减小后增大 解法一:解析法——画受力分析图,正交分解列方程,解出F N1、F N2随夹角变化的函数,然后由函数讨论; 【解析】小球受力如图,由平衡条件,有 0sin 2N =-mg F θ 0cos 1N 2N =-F F θ 联立,解得:θsin 2N mg F =,θ tan 1N mg F = 木板在顺时针放平过程中,θ角一直在增大,可知F N1、F N2都一直在减 小。选B 。 解法二:图解法——画受力分析图,构建初始力的三角形,然后“抓住不变,讨论变化”,不变的是小球重力和F N1的方向,然后按F N2方向变化规律转动F N2,即可看出结果。 【解析】小球受力如图,由平衡条件可知,将三个力按顺序首尾相接,可形 成如右图所示闭合三角形,其中重力mg 保持不变,F N1的方向始终水平向右, 而F N2的方向逐渐变得竖直。 则由右图可知F N1、F N2都一直在减小。 【拓展】水平地面上有一木箱,木箱与地面间的动摩擦因数为μ(0<μ<1)。现对木箱施加一拉力F ,F N2 mg F N1 F N1 F N2 mg θ

力的合成与分解,物体平衡专题

一、力的合成 1.力的合成:求几个力的合力的过程. 合力既可能大于也可能小于任一分力.合力的效果与其所有分力的共同效果相同. 2.运算法则:力的合成遵循平行四边形定则. 3.讨论 (1)两个力F1、F2的合力的取值围是|F1-F2|≤F≤F1+F2; (2)两个力F1、F2的合力的大小随它们的夹角的增大而减小; (3)一条直线上的两个力的合成,在规定了正方向后,可利用代数法直接运算. 二、力的分解 1.力的分解:求一个力的分力的过程. 力的分解是力的合成的逆过程.力的分解原则是按照力的实际效果进行分解. 2.运算法则:平行四边形定则. 三、受力分析的步骤 1.确定研究对象,并把研究对象与周围环境隔离; 2.按一定的顺序分析研究对象所受到的其他物体对它产生的力,可按照:场力(重力、电场力、磁场力等)→弹力→摩擦力→其他力; 3.画出研究对象的受力图,标明各力的符号,需要合成或分解时,必须画出相应的平行四边形; 4.定性检验受力分析的准确性:根据画出的受力图,分析物体能否处于题目中给定的运动状态. 四、共点力作用下的物体的平衡 1.平衡状态:是指物体处于静止或匀速直线运动状态;平衡的标志是物体的加速度为零.2.平衡条件:作用在物体上的合力为零. 3.推论 (1)若物体处于平衡状态,则沿任意方向,物体受到的合力为零; (2)若物体在二力作用下处于平衡状态,则这两个力大小相等、方向相反; (3)若物体在三个力作用下处于平衡状态,则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反(且这三个力首尾相接构成封闭式三角形); (4)若物体在n个力作用下而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余n-1个力的合力大小相等、方向相反; (5)若物体处于平衡状态,则将物体受到的力正交分解后,正交的两个方向上的合力均为零,即ΣFx=0,ΣFy=0; (6)如果物体受三个不平行的外力作用而平衡,则这三个力的作用线一定在同一平面上. 五、物体的平衡 1.平衡特征:物体的加速度为零(静止或匀速直线运动). 2.解题方法 (1)物体受二力作用时,利用二力平衡条件解答; (2)物体受三力作用时,可用力的合成法、分解法、正交分解法等方法结合直角三角形、相似三角形等知识求解; (3)物体受三个以上力作用时,常用正交分解法、合成法等解题. 六、系统的平衡 1.平衡特征:系统每个物体的加速度均为零(静止或匀速直线运动). 2.解题方法:一般对整体或隔离体进行受力分析,然后正交分解求解.

练习物体的平衡问题

练习1 物体的平衡问题 一、知识点击 物体相对于地面处于静止、匀速直线运动或匀速转动的状态,称为物体的平衡状态,简称物体的平衡.物体的平衡包括共点力作用下物体的平衡、具有固定转动轴的物体的平衡和一般物体的平衡. 当物体受到的力或力的作用线交于同一点时,称这几个力为共点力.物体在共点力作用下,相对于地面处于静止或做匀速直线运动时,称为共点力作用下物体的平衡.当物体在外力的作用下相对于地面处于静止或可绕某一固定转动轴匀速转动时,称具有固定转动轴物体的平衡.当物体在非共点力的作用下处于平衡状态时,称一般物体的平衡. 解决共点力作用下物体的平衡问题,或具有固定转动轴物体的平衡问题,或一般物体的平衡问题,首先把平衡物体隔离出来,进行受力分析,然后根据共点力作用下物体的平衡条件:物体所受的合外力为零,即∑F=0(如果将力正交分解,平衡的条件为:∑Fx =0、∑Fy=0);或具有固定转动轴的物体的平衡条件:物体所受的合力矩为零,即∑M=0;或一般物体的平衡条件:∑F=0;∑M=0列方程,再结合具体问题,利用数学工具和处理有关问题的方法进行求解. 物体的平衡又分为随遇平衡、稳定平衡和不稳定平衡三种. 一、稳定平衡:如果在物体离开平衡位置时发生的合力或合力矩使物体返回平衡位置,这样的平衡叫做稳定平衡.如图1—1(a)中位于光滑碗底的小球的平衡状态就是稳定的. 二、不稳定平衡:如果在物体离开平衡位置时发生的合力或合力矩能使这种偏离继续增大,这样的平衡叫做不稳定平衡,如图1—1(b)中位于光滑的球形顶端的小球,其平衡状态就是不稳定平衡. 三、随遇平衡:如果在物体离开平衡位置时,它所受的力或力矩不发生变化,它在新的位置上仍处于平衡,这样的平衡叫做随遇平衡,如图1-1(c)中位于光滑水平板上的小球的平衡状态就是随遇的.

【专题一】受力分析物体的平衡(含答案)

【专题一】受力分析物体的平衡 【考情分析】 1.本专题涉及的考点有:滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数;形变、弹性、胡克定律;力的合成和分解。 《大纲》对“滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数,形变、弹性、胡克定律”等考点均为Ⅰ类要求;对“力的合成和分解”为Ⅱ类要求。 力是物理学的基础,是高考必考内容。其中对摩擦力、胡克定律的命题几率较高。主要涉及弹簧类问题、摩擦力等,通过连接体、叠加体等形式进行考查。力的合成与分解、摩擦力的概念及变化规律是复习的重点。 2.本专题的高考热点主要由两个:一是有关摩擦力的问题,二是共点的两个力的合成问题。本章知识经常与牛顿定律、功和能、电磁场等内容综合考查。单纯考查本章的题型多以选择题为主,中等难度。 【知识交汇】 1.重力 (1)产生:重力是由于地面上的物体受地球的_____________而产生的,但两地得不等价,因为万有引力的一个分力要提供物体随地球自转所需的___________.而另一个分力即重力,如图所示. (2)大小:随地理位置的变化而变化 在两极:G F = 万 在赤道:G F F - = 万向 一般情况下,在地表附近G=________ (3)方向:竖直向下,并不指向地心. 2.弹力 (1)产生条件:①接触;②挤压;③____________. (2)大小:弹簧弹力F kx =,其它的弹力利用牛顿定律和___________求解.(3)方向:压力和支持力的方向垂直于_____________指向被压或被支持的物体,若接触面是球面,则弹力的作用线一定过___________.绳的作用力_________沿绳,杆的作用力__________沿杆.

力与物体的平衡

力与物体的平衡 【方法总结】 一、动态平衡:物体在缓慢.. 移动过程中,可认为其速度、加速度均为零,物体处于平衡状态. 二、共点力平衡条件的应用 (一)若物体所受的力在同一条直线上,则在一个方向上各力大小之和,与另一个方向上各力之和相等。 (二)若物体受三个力作用而平衡时 1. 三个力的作用线(或反向延长线)必交于一点,且三个力共面,称为汇交共面性。 2. 任两个力的合力与第三个力的大小相等,方向相反。 3. 三个力的矢量图必组成一个封闭的矢量三角形。 (三)若物体受到三个或三个以上力的作用而平衡时 一般运用正交分解法处理较方便,将物体所受的力分解到相互垂直的 x 轴与y 轴 上去,因为0F = , 则0x F = 、0y F =。 三、动态平衡问题分析的常用方法 (一)解析法:一般把力进行正交分解,两个方向上列平衡方程,写出所要分析的力与变化角度的关系,然后判断各力的变化趋势. (二)图解法:能用图解法分析动态变化的问题有三个显著特征:①物体一般受三个力作用;②其中有一个大小、方向都不变的力;③还有一个方向不变、大小变的力;④第三个力大小、方向都变。图解法指在同一图中作出物体在若干状态下的受力平衡图,再由动态力的合成(或分解)图,利用三角形的边长变化及角度来确定某些力的大小及方向的变化情况。 (三)相似三角形法 如果物体受到三个力的作用,其中的一个力大小、方向均不变,另外两个力的方向都发生变化,可以用力三角形与几何三角形相似的方法. (四)求解动态平衡问题的两点技巧 (1)在用图解法求解动态平衡问题时,要确定好力的矢量三角形中哪个力是不变的,哪个力是变化的;对于变化的力,要明确其大小和方向的变化范围. (2)用“力三角形法”解决三力作用下物体的动态平衡问题的关键是要构建适当的力三角形.构建力三角形的一般原则:不移动大小和方向不变的力,移动大小和方向均变化的力,从动态变化中分析力的大小和方向的变化情况. 四、物体平衡中的临界、极值问题

人教版物理高二选修2-2 1.6物体平衡的条件同步练习A卷(考试)

人教版物理高二选修2-2 1.6物体平衡的条件同步练习A卷(考试) 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共15题;共30分) 1. (2分) (2016高一上·东莞期中) 如图所示,一个重为5N的砝码,用细线悬挂在O点,现在用力F拉砝码,使悬线偏离竖直方向30°时处于静止状态,此时所用拉力F的最小值为() A . 3.75N B . 2.5N C . 5N D . 4N 【考点】 2. (2分) (2017高一上·武汉期中) 如图所示,两轻弹簧a、b悬挂一小球处于平衡状态,a弹簧与竖直方向成30°角,b弹簧水平,a、b的劲度系数分别为k1、k2 ,则a、b的伸长量之比为() A . B . C .

D . 【考点】 3. (2分) (2016高一上·射洪期中) 如图所示,质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间,处于静止状态.M与m的接触面与竖直方向的夹角为α,若不计一切摩擦,下列说法正确的是() A . 水平面对正方体M的弹力大小大于(M+m)g B . 水平面对正方体M的弹力大小为(M+m)g?cos α C . 墙面对正方体M的弹力大小为mgcot α D . 正方体M对正方体m的弹力大小为mgtan α 【考点】 4. (2分)在上海世博会最佳实践区,江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色。如图所示,在竖直放置的穹形光滑支架上,一根不可伸长的轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物G。现将轻绳的一端固定于支架上的A点,另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近(C点与A点等高)。则绳中拉力大小变化的情况是() A . 先变小后变大

专题三力物体的平衡

专题三力物体的平衡一、复习目标: 二、最新考纲: 三、要点精讲:

2.受力分析的方法及要领 首先明确研究对象. 隔离法:将研究对象从周围环境中分离出来,使之与其它物体分隔开,分析周围其它物体对研究对象施加的力(而不是研究对象施加给其它物体的力). 整体法:在处理问题时,可根据需要将两个或多个相对位置不变的物体系作为一个整体,以整体为研究对象,分析周围其它物体对物体系施加的力.应用整体法时,只分析系统以外的物体对系统施加的力,系统内部各部分之间的相互作用均不再考虑. 假设法:在未知某力是否存在时,可先对其作出存在或不存在的假设,然后根据假设对物体的运动状态是否产生影响来判断假设是否成立. 注意: ①研究对象的受力图,通常只画出根据性质来命名的力,不要把按效果分解的力或合成的合力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解. ②区分内力和外力时,要根据研究对象的选取范围. ③在难以确定某些受力情况时,可先根据物体的运动状态,再运用平衡条件或牛顿运动定律作出判断. 3.合力和分力的关系 合力与分力的作用效果是等效的,二者是“等效代替”关系,具有同物性和同时性的特点,二者的大小关系如下: (1)合力可大于、等于或小于任一分力. (2)当两分力大小一定时,合力随着两分力的夹角α增大而减小,减小而增大.合力的大小范围是∣F1一F2∣≤F合≤F1 + F2. (3)两分力间夹角α一定且其中一个分力大小也一定时,随另一分力的增大,合力F可能逐渐增大,也可 能逐渐减小,也可能先减小后增大.

(1)已知合力和它的两个分力的方向,求两个分力的大小,有唯一解;, (2)已知合力和其中一个分力(大小、方向),求另一个分力的大小和方向,有唯一解; (3)巳知合力和两个分力的大小,求两分力的方向: ①若F>F1+F2,无解; ②若F=F l+ F2,有唯一解,F l和F2跟F同向; ③若F=F l- F2,有唯一解, F l和F2与F反向; ④若∣F1一F2∣≤F合≤F1 + F2,有无数组解(若限定在某一平面内,则有两组解). (4)巳知合力F和F l的大小、F2的方向(F2与合力方向的夹角为θ): ①当F l

物体的平衡相关知识点讲解总结

科目:物理 年级:高三 高三总复习 第一章 力 第四章 物体的平衡 策划:沈宇喆 [本章知识结构] 1.力的概念: 重力、重心 弹力、弹力方向 摩擦力、静摩擦力和滑动摩擦力 2.力的合成与分解: (1)共点力的合成 平行四边形法则 合力的大小 (2)力的分解: 力分解的依据和唯一解的条件 正交分解法 3.物体的受力分析 隔离法与整体法在受力分析中的应用 4.共点力作用下物体的平衡 平衡条件:0=∑F ρ 平衡条件的分量表达式 ? ??=∑=∑00y x F F 5.有转动轴物体的平衡 平衡条件:0=∑M 一般物体的平衡条件: 须同时满足:?????=∑=∑→0 0M F [重点与难点分析] 一.力的基本概念: 1.力的意义: ①力是物体对物体的作用:找不到施力物体或受力物体的力不存在. ②力是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因. ③力是物体的动量变化率:t P F ??=∑→ →

2.力的性质: ①矢量性:力有大小,有方向,合成分解遵守平行四边形法则.力是滑移矢量,在物体上沿力的作用线改变力的作用点,作用效果不变.当物体可以被视作质点时,或当力对物体没有转动效果时,力还可以在物体上平移.反之则不可. ②物质性:力不能脱离物体而存在. ③相互性:力总是成对出现的.有相互作用的两个物体互为施、受力物体,两个力互为作用力与反作用力,它们的关系满足牛顿第三定律.注意作用力,反作用力与一对平衡力的区别. 3.力的作用效果: ①静效果:使物体发生形变. ②动效果:改变物体运动状态. 4.力的三要素:大小、方向、作用点.力可以由一条有向线段来表示.在做力的图示时,只能选取一个标度. 二.几种常见力: 1.重力:由于地球吸引而使物体受到的力. ①产生条件:物体处在地球附近的重力场中.重力是场力,这点类似于电场力和磁场力. ②大小:G=mg(g 为物体所在位置的重力加速度)重力大小随物体在地面上的纬度位置和距离地面的高度而变化.重力大小不等于地球对物体的吸引力,重力是地球对地球表面上物体的万有引力的分力,如图1-1所示A 点物体所受重力的大小和方向. 物体静止时,对竖直悬绳的拉力和对水平支持面的压力的大小等于物体的重量.当物体处于超重或失重状态时,其本身重量不变. ③方向:总是竖直向下,而不是指向地心.注意竖直向下不等于垂直接触面向下. ④作用点:重心.确定薄板状物体重心位置的方法:二次悬挂法.所依据的原理:物体静止时,绳拉力与重力大小相等、方向相反,作用在一条直线上,即满足二力平衡条件. 2.弹力:发生形变的物体由于要恢复形变而对使之产生形变的物体的力的作用. ①产生条件:互相接触、挤压发生弹性形变.判断弹力产生的方法:可以假设撤掉接触物,看研究对象的运动状态是否与给定的状态矛盾.也可以假设弹力存在,看研究对象的运动状态是否与给定状态矛盾. ②大小:弹簧产生弹力大小由胡克定律F=kx 决定,其中x 为弹簧形变量.一般物体所受弹力大小及方向由该物体的受力状态ma F =∑确定,要具体的问题具体分析. ③方向:弹力方向与物体要恢复形变的方向一致.规律为:面面接触,弹力垂直于两接触面的公切面.点面接触,弹力垂直于面的切面方向.点线接触,弹力垂直于线.轻绳的拉力方向沿绳的走向,且绳上张力处处相等.杆可提供拉力或支持力,但弹力方向不一定沿杆. ω

专题04 物体平衡(解析版)

2015—2020年六年高考物理分类解析 专题4、物体平衡 一.2020年高考题 1.(2020高考全国理综III卷)如图,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°,则β等于 A.45°B.35°C.60°D.70° 【参考答案】B 【名师解析】题述悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处,对结点受力分析,设固定在墙上细绳的拉力为F,由平衡条件,2mgcosβ=F,Fsinβ=mgsinα,联立解得β=35°,选项B正确。 2.(2020年7月浙江选考)如图是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远 镜球面,质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着,当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓 慢移动时,氦气球对其有大小为5 6 mg、方向竖直向上的拉力作用,使其有“人类在月球上行走”的感 觉,若将人视为质点,此时工作人员() A.受到的重力大小为1 6 mg B.受到的合力大小为1 6 mg

C .对球面的压力大小为 16mg D .对球面的作用力大小为16 mg 【参考答案】D 【名师解析】工作人员受到的重力大小为mg ,选项A 错误;当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时,可认为处于平衡状态,受到的合力大小为零,选项B 错误;由平衡条件,mg= 5 6 mg +F ,解得望远镜球面对工作人员的作用力F = 1 6 mg ,由牛顿第三定律可知,工作人员对球面的作用力大小为 1 6 mg ,选项D 正确;工作人员对球面的作用力大小是压力和摩擦力的合力,选项C 错误。 3.(12分) (2020高考全国理综I )我国自主研制了运-20重型运输机。飞机获得的升力大小F 可用2F kv =描写,k 为系数;v 是飞机在平直跑道上的滑行速度,F 与飞机所受重力相等时的v 称为飞机的起飞离地速度,已知飞机质量为51.2110kg ?时,起飞离地速度为66 m/s ;装载货物后质量为51.6910kg ?,装载货物前后起飞离地时的k 值可视为不变。 (1)求飞机装载货物后的起飞离地速度; (2)若该飞机装载货物后,从静止开始匀加速滑行1 521 m 起飞离地,求飞机在滑行过程中加速度的大小和所用的时间。 【名师解析】:(1)设飞机装载货物前质量为m 1,起飞离地速度为v 1;装载货物后质量为m 2,起飞离地 速度为v 2,重力加速度大小为g 。飞机起飞离地应满足条件 211kv g m =① 2 22kv g m =② 由①②式及题给条件得278m/s v =③ (2)设飞机滑行距离为s ,滑行过程中加速度大小为a ,所用时间为t 。由匀变速直线运动公式有 222v as =④ v 2=at ⑤

物理竞赛讲义(三)力矩、定轴转动物体的平衡条件、重心

郑梁梅高级中学高一物理竞赛辅导讲义 第三讲:力矩、定轴转动物体的平衡条件、重心 【知识要点】 (一)力臂:从转动轴到力的作用线的垂直距离叫力臂。 (二)力矩:力和力臂的乘积叫力对转动轴的力矩。记为M=FL ,单位“牛·米”。一般规定逆时针方向转动为正方向,顺时针方向转动为负方向。 (三)有固定转轴物体的平衡条件 作用在物体上各力对转轴的力矩的代数和为零或逆时针方向力矩总是与顺时针方向力矩相等。即ΣM=0,或ΣM 逆=ΣM 顺。 (四)重心:物体所受重力的作用点叫重心。 计算重心位置的方法: 1、同向平行力的合成法:各分力对合力作用点合力矩为零,则合力作用点为重心。 2、割补法:把几何形状不规则的质量分布均匀的物体分割或填补成形状规则的物体,再由同向(或反向)平行力合成法求重心位置。 3、公式法:如图所示,在平面直角坐标系中,质量为m 1和m 2的A 、B 两质点坐标分别为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)则由两物体共同组成的整体的重心坐标为: 212211m m x m x m x C ++= 212211m m y m y m y C ++= 一般情况下,较复杂集合体,可看成由多个质点组成的质点系, 其重心C 位置由如下公式求得: i i i C m x m x ∑∑= i i i C m y m y ∑∑= i i i C m z m z ∑∑= 本节内容常用方法有:①巧选转轴简化方程:选择未知量多,又不需求解结果的力线交点为轴,这些力的力矩为零,式子简化得多;②复杂的物体系平衡问题有时巧选对象:选整体分析,常常转化为力矩平衡问题求解;③无规则形状的物体重心位置计算常用方法是通过割补思想,结合平行力合成与分解的原则处理,或者助物体重心公式计算。 【典型例题】 【例题1】如图所示,光滑圆弧形环上套有两个质量不同的小球A 和B 两球之间连有弹簧,平衡时圆心O 与球所在位置的连线与竖直方向的夹角分别为α和β,求两球质量之比。 y y y 12C α β A B O

物体的平衡专题(一):平衡态受力分析

物体的平衡专题(一)—— 平衡态的受力分析专题 常用方法: 1、静态平衡:正交分解法 2、动态平衡:类型一 特点:三力中有一个不变的力,另有一个力的方向不变 解决方法:矢量三角形 类型二 特点:三力中只有一个不变的力,另两力方向都在变 解决方法:相似三角形(力三角和几何三角的相似) 特殊类型 特点:三力中只有一个不变的力,另两力方向都在变,但这两力的夹角 不变 解决方法:边角关系解三角形(如果夹角是直角,一般利用三角函数性质, 如果夹角非直角,一般会用到正弦定理) 注:动态平衡方法一般适用于三力平衡,若非三力状态,可先通过合成步骤变成三力平衡状态。 3、系统有多个物体的分析,整体法与隔离法 【例题1】如图所示,在倾角为θ的斜面上,放一质量为m 的光滑小球,球被竖 直的木板挡住,则球对挡板的压力和球对斜面的压力分别是多少? 【例题2】如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m 1和m 2的小球.当它们处于平衡状态时,质量为m 1的小球与O 点的连线与水平线的夹角为α=60°两小球的质量比12m m 为( ) A . 33 B .32 C .23 D .22 【例题3】如图,电灯悬挂于两干墙之间,要换绳OA ,使连接点A 上移,但保 持O 点位置不变,则在A 点向上移动的过程中,绳OA 的拉力如何变化? 【例题4】用等长的细绳0A 和0B 悬挂一个重为G 的物体,如图所示,在保持O 点位置不变的前提下,使绳的B 端沿半径等于绳长的圆弧轨道向C 点移动,在移动的过程中绳OB 上张力大小的变化情况是( ) A .先减小后增大 B .逐渐减小 C .逐渐增大 D .OB 与OA 夹角等于90o 时,OB 绳上张力最大 【例题5】重G 的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针 缓慢转到水平位置,在该过程中,斜面和挡板对小球的弹力的大小F 1、F 2 各如何变化?

物体的平衡问题

物体的平衡问题 物体的平衡又分为随遇平衡、稳定平衡和不稳定平衡三种. 一、稳定平衡:如果在物体离开平衡位置时发生的合力或合力矩使物体返回平衡位置,这样的平衡叫做稳定平衡.如图1—1(a)中位于光滑碗底的小球的平衡状态就是稳定的. 二、不稳定平衡:如果在物体离开平衡位置时发生的合力或合力矩能使这种偏离继续增大,这样的平衡叫做不稳定平衡,如图1—1(b)中位于光滑的球形顶端的小球,其平衡状态就是不稳定平衡. 三、随遇平衡:如果在物体离开平衡位置时,它所受的力或力矩不发生变化,它在新的位置上仍处于平衡,这样的平衡叫做随遇平衡,如图1—1(c)中位于光滑水平板上的小球的平衡状态就是随遇的. 从能量方面来分析,物体系统偏离平衡位置,势能增加者,为稳定平衡; 减少者为不稳定平衡;不变者,为随遇平衡. 如果物体所受的力是重力,则稳定平衡状态对应重力势能的极小值,亦即物体的重心有最低的位置.不稳定平衡状态对应重力势能的极大值,亦即物体的重心有最高的位置.随遇平衡状态对应于重力势能为常值,亦即物体的重心高度不变. 二、方法演练 类型一、物体平衡种类的问题一般有两种方法解题,一是根据平衡的条件从

物体受力或力矩的特征来解题,二是根据物体发生偏离平衡位置后的能量变化来解题。 例1.有一玩具跷板,如图1—2所示,试讨论它的稳定性(不考虑杆的质量). 分析和解:假定物体偏离平衡位置少许,看其势能变化是处理此类问题的主要手段之一,本题要讨论其稳定性,可假设系统发生偏离平衡位置一个θ角,则: 在平衡位置,系统的重力势能为 (0) 2(c o s )E L l m g α=- 当系统偏离平衡位置θ角时,如图1一3所示,此时系统的重力势能为 ()[c o s c o s ()][c o s c o s E m g L l m g L l θθαθθαθ=-++-- 2c o s (c o s m g L l θ θ=- ()(0) 2(c o s 1)(c P E E E m g L l θθ?=-=-- 故只有当cos L l θ<时,才是稳定平衡. 例2.如图1—4所示,均匀杆长为a ,一端靠在光滑竖直墙上,另一端靠在光滑的固定曲面上,且均处于Oxy 平面内.如果要使杆子在该平面内为随遇平衡,试求该曲面在Oxy 平面内的曲线方程. 分析和解:本题也是一道物体平衡种类的问题,解此题显然也是要从能量的

物体的平衡综合练习题

物体的平衡综合练习题 1.运动员用双手握住竖直的滑杆匀速上攀和匀速下滑时,运动员所受到的摩擦力分别是f1和f2,那么( ). (A)f1向下,f2向上,且f1=f2(B)f1向下,f2向上,且f1>f2 (C)f1向上,f2向上,且f1=f2(D)f1向上,f2向下,且f1=f2 答案:C 2.质量为50g的磁铁块紧吸在竖直放置的铁板上,它们之间的动摩擦因数为0. 3.要使磁铁匀速下滑,需向下加1.5N的拉力.那么,如果要使磁铁块匀速向上滑动,应向上施加的拉力大小为( ). (A)1.5N(B)2N(C)2.5N(D)3N 答案:C 3.如图所示,两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止于水平地面上,不计摩擦,则A对绳的作用力与地面对A的作用力的大小分别为( ).(1995年全国高考试题) (A)mg,(M-m)g(B)mg,Mg (C)(M-m)g,Mg(D)(M+m)g,(M-m)g 答案:A 4.如图所示,重力大小都是G的A、B条形磁铁,叠放在水平木板C上,静止时B对A的弹力为F1,C对B的弹力为F2,则( ). (A)F1=G,F2=2G(B)F1>G,F2>2G (C)F1>G,F2<2G(D)F1>G,F2=2G 答案:D 5.如图所示,三段不可伸长的细绳OA、OB、OC,能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,其中OB是水平的,A端、B端固定.若逐渐增加C端所挂物体的质量,则最先断的绳( ). (A)必定是OA(B)必定是OB (C)必定是OC(D)可能是OB,也可能是OC 答案:A 6.某压榨机的结构如图所示,其中B为固定绞链,C为质量可忽略不计的滑块,通过滑轮可沿光滑壁移动,D为被压榨的物体.当在铰链A处作用一垂直于壁的压力F时,物体D所受的压力等于______. 答案:5F

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