力与物体平衡

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物体的平衡与力的平衡

物体的平衡与力的平衡

物体的平衡与力的平衡物体的平衡是指物体在受到外力作用时,保持静止或者作匀速直线运动的状态。

而力的平衡是指物体受到的合力为零的状态。

在力的平衡下,物体不会发生变形或者转动,保持稳定的姿态。

物体的平衡与力的平衡密切相关,下面将从物体的平衡和力的平衡两个角度进行论述。

一、物体的平衡物体的平衡分为静平衡和动平衡两种情况。

静平衡是指物体在受到外力作用时,保持静止的状态。

在静平衡下,物体受到的合力和合力矩都为零。

合力为零是指物体受到的所有力的合力合成为零,即外力与物体本身受到的支撑力平衡。

合力矩为零是指物体受到的所有力对物体一个点产生的力矩之和为零,即所有力矩的代数和为零。

只有当合力和合力矩都为零时,物体才能处于静平衡状态。

动平衡是指物体在受到外力作用时,保持匀速直线运动的状态。

在动平衡下,物体受到的合力不为零,但合力矩为零。

合力不为零是由于物体受到的外力与物体本身的摩擦力相平衡,使物体能够保持匀速直线运动。

合力矩为零是由于物体受到的所有力对物体一个点产生的力矩之和为零。

只有当合力矩为零时,物体才能处于动平衡状态。

二、力的平衡力的平衡是指物体受到的合力为零的状态。

在力的平衡下,物体不会发生加速度变化,保持静止或匀速直线运动。

力的平衡可以分为平行力的平衡和力偶的平衡两种情况。

平行力的平衡是指物体受到多个平行作用力时,合力为零的状态。

在平行力的平衡下,物体受到的作用力的代数和为零。

根据力的平衡条件,可以得出平行力的平衡方程:ΣF = 0,其中ΣF表示所有作用力的代数和。

力偶的平衡是指物体受到一个力偶时,合力和合力矩都为零的状态。

在力偶的平衡下,物体受到的力矩与力偶的力矩相平衡,使物体保持稳定。

根据力的平衡条件,可以得出力偶的平衡方程:ΣM = 0,其中ΣM表示所有力矩的代数和。

三、物体的平衡与力的平衡的应用物体的平衡与力的平衡在日常生活和工程领域有着广泛的应用。

在建筑工程中,设计和建造高楼大厦需要考虑物体的平衡和力的平衡。

力学中的受力与物体的平衡

力学中的受力与物体的平衡

力学中的受力与物体的平衡力学是物理学的一个重要分支,研究物体运动的原因以及力的作用和效果。

在力学中,我们经常涉及到受力与物体平衡的问题。

本文将详细探讨力学中的受力和物体平衡的概念、原理和相关应用。

一、受力的基本概念受力是使物体发生变化的原因,是物体之间相互作用的结果。

力的作用可以改变物体的运动状态,包括速度、方向和形状等。

强度、方向和作用点是描述力的基本特征。

强度是力的大小,通常用牛顿(N)作为单位。

方向是力的作用方式,可以是向上、向下、向左、向右等各个方向。

作用点是力作用的具体点位,也可以是物体的质心。

力可分为接触力和非接触力。

接触力是通过物体之间的接触传递的,如推、拉、摩擦力等;非接触力则是无需接触即可产生作用的力,如重力、电磁力等。

二、物体的平衡条件物体的平衡是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态,不受力的干扰。

物体的平衡分为平衡在小尺度上的受力和平衡在大尺度上的受力。

在小尺度上,物体平衡的必要条件是合力为零。

合力是所有作用于物体上的力的矢量和,可以通过力的分解和合成的方法求得。

只有合力为零,物体才能保持静止或匀速直线运动。

在大尺度上,物体平衡的必要条件是合力和合力矩均为零。

合力矩是由力对物体某一点产生的力矩的矢量和。

当合力和合力矩均为零时,物体才能保持平衡状态。

三、物体平衡的应用物体的平衡条件在许多实际问题中都有广泛的应用。

以下是几个常见的应用示例:1.建筑物结构设计:在设计建筑物的结构时,需要保证各个构件处于平衡状态,以确保建筑物的稳定性和安全性。

2.桥梁设计:桥梁是交通运输的重要结构,设计桥梁时需要考虑桥梁的平衡条件,确保桥梁能够承受荷载并平稳运行。

3.机械设计:在机械设计中,需要考虑机械装置的平衡条件,以保证机械的正常运转和工作效率。

4.物体悬挂和固定:在日常生活中,悬挂物体和固定物体都需要考虑平衡条件,以防止物体掉落或意外倾斜。

以上仅为一些力学中受力与物体平衡应用的简单例子,实际应用非常广泛。

力和物体的平衡

力和物体的平衡

力和物体的平衡力和物体的平衡是物理学中的一个基本概念。

平衡是指物体处于稳定的状态,不会发生运动或变形。

而力是指物体所受到的作用力,它可以改变物体的状态,使其运动或变形。

在本文中,我们将探讨力和物体的平衡,并解释它们在现实生活中的应用。

力和物体的平衡是牛顿力学的基本原理之一。

牛顿第一定律指出,一个物体如果不受到外力的作用,它将保持静止或匀速直线运动。

这意味着力是改变物体状态的关键。

如果一个物体受到两个或多个力的作用,它将处于力的平衡状态。

这种平衡状态可以是静止的,也可以是匀速直线运动的。

物体的平衡有两种类型:静态平衡和动态平衡。

静态平衡是指物体处于静止状态,没有任何运动。

它是通过物体所受到的各种力的平衡来实现的。

动态平衡是指物体处于匀速直线运动的状态。

在这种情况下,物体所受到的各种力的合力为零。

物体的平衡状态取决于所受到的各种力的大小和方向。

如果物体所受到的各种力相等且方向相反,它将处于静态平衡状态。

如果物体所受到的各种力的合力为零,它将处于动态平衡状态。

这意味着物体将以匀速直线运动的方式移动,而不会改变方向或速度。

物体的平衡状态可以用力的图像来表示。

力的图像是一种用箭头表示力大小和方向的图形。

当物体受到外力时,力的图像将显示物体所受到的各种力的大小和方向。

这将帮助我们确定物体的平衡状态,并计算出所受到的各种力的大小和方向。

力和物体的平衡在现实生活中有很多应用。

例如,在建筑和工程中,工程师需要考虑物体的平衡状态,以确保建筑物和结构的稳定性。

他们必须计算出建筑物所受到的各种力,以确定它们是否处于静态平衡状态。

如果建筑物不处于静态平衡状态,它将不稳定,可能会发生倒塌或崩溃。

另一个例子是机械工程领域。

机械工程师必须考虑物体的平衡状态,以确保机器的正常运行。

他们必须计算出机器所受到的各种力,以确定它们是否处于动态平衡状态。

如果机器不处于动态平衡状态,它将不稳定,可能会发生事故或故障。

总之,力和物体的平衡是物理学中的基本概念。

高中物理-专题一第1讲力与物体的平衡

高中物理-专题一第1讲力与物体的平衡

第1讲 力与物体的平衡 专题复习目标学科核心素养 高考命题方向 1.本讲主要解决力学和电学中的受力分析和共点力的平衡问题,涉及的力主要有重力、弹力、摩擦力、电场力和磁场力等。

2.掌握力的合成法和分解法、整体法与隔离法、解析法和图解法等的应用。

科学思维:用“整体和隔离”的思维研究物体的受力。

科学推理:在动态变化中分析力的变化。

高考以生活中实际物体的受力情景为依托,进行模型化受力分析。

主要题型:受力分析;整体法与隔离法的应用;静态平衡问题;动态平衡问题;电学中的平衡问题。

一、五种力的理解1.弹力 (1)大小:弹簧在弹性限度内,弹力的大小可由胡克定律F =kx 计算;一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解。

(2)方向:一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向;绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向。

2.摩擦力(1)大小:滑动摩擦力F f =μF N ,与接触面的面积无关;静摩擦力的增大有一个限度,具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求解。

(2)方向:沿接触面的切线方向,并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反。

3.电场力(1)大小:F =qE 。

若为匀强电场,电场力则为恒力;若为非匀强电场,电场力则与电荷所处的位置有关。

点电荷间的库仑力F =k q 1q 2r 2。

(2)方向:正电荷所受电场力方向与电场强度方向一致,负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反。

4.安培力(1)大小:F =BIL ,此式只适用于B ⊥I 的情况,且L 是导线的有效长度,当B∥I时,F=0。

(2)方向:用左手定则判断,安培力垂直于B、I决定的平面。

5.洛伦兹力(1)大小:F=q v B,此式只适用于B⊥v的情况。

当B∥v时,F=0。

(2)方向:用左手定则判断,洛伦兹力垂直于B、v决定的平面,洛伦兹力不做功。

二、共点力的平衡1.平衡状态:物体静止或做匀速直线运动。

2.平衡条件:F合=0或F x=0,F y=0。

1.2力与物体平衡

1.2力与物体平衡

(2)受力分析的基本步骤: 明确研究对象→隔离物体分析→画受力示意图→验证受力合理 性。 (3)善于变换研究对象:若不能直接判断研究对象与接触的物 体间是否有相互作用的弹力和摩擦力,可以采用变换研究对象,
借助其他物体的受力判定。
【对点训练】
1.(2014·广东高考)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原
当拉力F与水平面平行时,斜面体受地面的静摩擦力最大,最大
值为F,选项C正确,D错误。
【解题悟道】
(1)整体法和隔离法的应用:
①整体法:当系统内各物体的运动状态相同,且需要求解系统
与其他物体间的作用时一般要用整体法,整体法不能求内力。
②隔离法:当需要求系统内物体间的相互作用时要用隔离法 ,
原则上隔离受力个数较少的物体。
【典题1·师生探究】如图所示,物体A恰 能在斜面体B上沿斜面匀速下滑,此时斜 面体不受地面的摩擦力作用,若沿斜面 方向用力向下推物体,使物体加速下滑,则关于斜面体受地面的 摩擦力,下列判断正确的是( )
A.大小为零 B.大小不为零,方向水平向右 C.大小不为零,方向水平向左 D.无法判断其大小和方向
一条直线上。设三个圆柱体的质量均为m,则(
A.两支架对圆柱体b、c的支持力大小均为 3 mg
)
B.两支架对圆柱体b、c的支持力大小均为 3 mg
2
C.b、c之间一定有弹力
D.b、c之间可能无弹力
【解析】选A、C。以三个光滑圆柱体a、b、c组成的整体为研
究对象,受力情况如图,
作出两支持力的合力,由平衡条件及几何关系知,△abc为等边
下,可知B对A的作用力斜向左上方,因而A对B的作用力应斜向右
下方,因而B有水平向右滑动的趋势,地面对B的摩擦力水平向左。

物体的平衡与力的平衡

物体的平衡与力的平衡

物体的平衡与力的平衡物体的平衡与力的平衡是物理学中很重要的概念。

平衡是指物体处于稳定的状态,既不向任何方向倾斜,也不发生任何运动。

力的平衡则是指物体上施加的各个力以及它们之间的关系使得物体保持平衡。

本文将探讨物体的平衡以及力的平衡的相关概念和原理。

一、物体的平衡物体的平衡是指物体在各个方向上的受力之和为零,既不受到任何外力的作用,也不受到任何外力的影响而发生运动。

物体的平衡可以分为静态平衡和动态平衡两种情况。

1. 静态平衡静态平衡是指物体处于静止的状态,并且不发生任何运动。

在静态平衡下,物体的受力之和为零,既不受到任何合力的作用,也不受到任何合力的影响。

2. 动态平衡动态平衡是指物体处于匀速直线运动的状态,并且受到的合力等于零。

在动态平衡下,物体的受力之和也为零,但是物体会保持一定的运动状态。

二、力的平衡力的平衡是指物体上施加的各个力以及它们之间的关系使得物体保持平衡。

力的平衡可以分为平行力的平衡和非平行力的平衡两种情况。

1. 平行力的平衡平行力的平衡是指作用在物体上的各个平行力以及它们之间的关系使得物体保持平衡。

在平行力的平衡下,各个力的大小、方向和作用点之间需要满足平衡条件。

根据平衡条件,可以求解平行力的大小和作用点位置。

2. 非平行力的平衡非平行力的平衡是指作用在物体上的各个非平行力以及它们之间的关系使得物体保持平衡。

在非平行力的平衡下,各个力的大小、方向和作用点之间需要满足平衡条件。

一般情况下,非平行力的平衡需要通过向量分解和求解力矩的方法来进行分析。

三、平衡条件和力矩物体的平衡和力的平衡需要满足一定的条件,即平衡条件。

平衡条件包括力的平衡条件和力矩的平衡条件。

1. 力的平衡条件力的平衡条件是指作用在物体上的合力等于零。

即物体受到的所有力的矢量和为零,力的平衡条件可以用方程表示为∑F=0。

2. 力矩的平衡条件力矩的平衡条件是指作用在物体上的合力矩等于零。

力矩是力对于某一点的转动效果的量度,力矩的平衡条件可以用方程表示为∑M=0。

物体的运动与力的平衡

物体的运动与力的平衡

物体的运动与力的平衡物体的运动与力的平衡是物理学中一个重要的概念。

在力学中,物体的运动是由作用在其上的各种力所决定的。

而在某些情况下,物体处于平衡状态,即受到的合力为零,此时物体将保持静止或匀速直线运动。

本文将从力的概念、平衡、力的分析等角度来探讨物体的运动与力的平衡。

力是物体运动和形态改变的原因。

它可以改变物体的运动状态,使物体加速、减速或改变运动方向。

力的大小可通过测量物体受力产生的加速度来确定。

合力是作用在物体上的所有力的矢量和,当合力为零时,物体处于平衡状态。

物体的平衡可以分为静态平衡和动态平衡。

静态平衡是指物体在静止状态下的平衡,其中物体所受合力为零,同时力的矩也为零。

力的矩是力乘以力臂的乘积,力臂是力作用点与物体转轴之间的垂直距离。

动态平衡是指物体在匀速直线运动状态下的平衡,此时物体所受合力为零,同时力的矩也为零。

为了更好地分析物体的运动和力的平衡,我们可以使用牛顿第一定律和牛顿第二定律。

牛顿第一定律也被称为惯性定律,它指出一个物体将保持静止或匀速直线运动状态,直到有外力作用于其上。

这意味着如果一个物体处于平衡状态,那么它将保持这种状态直到受到外力的影响。

牛顿第二定律描述了物体的加速度与施加在其上的合力之间的关系。

它可以用以下公式表示:F = ma,其中F是合力,m是物体的质量,a是物体的加速度。

根据这个公式,我们可以计算物体所受力的大小,进而判断物体是否处于平衡状态。

在物体的运动与力的平衡中,还有一些其他重要的概念需要考虑,如重力、摩擦力和弹力等。

重力是物体受到的由地球或其他天体引起的力,它的大小与物体的质量成正比。

摩擦力是物体与其他物体之间接触面上的相互作用力,它的大小与物体间的粗糙程度及受力对象间垂直压力的大小相关。

弹力是物体受到的由弹性体产生的力,它的大小与物体的形变程度相关。

总结起来,物体的运动与力的平衡是一个复杂而重要的物理概念。

了解力的概念、平衡、力的分析以及运用牛顿定律等原理可以帮助我们更好地理解和解释物体的运动状态以及力的平衡。

力物体的平衡共点力作用下的物体的平衡

力物体的平衡共点力作用下的物体的平衡
力物体的平衡
目录
• 平衡状态与平衡条件 • 共点力作用下物体的平衡 • 力矩与力矩平衡 • 力的合成与分解 • 物体平衡问题的求解方法
01
平衡状态与平衡条件
平衡状态的定义
01
02
03
静止状态
物体相对于惯性参考系保 持静止或匀速直线运动的 状态。
匀速圆周运动状态
物体绕某点匀速圆周运动 的状态。
平衡状态
平衡条件的推导方法
01
力的合成法
将共点力进行合成,利用平行四边形定则或三角形定则求出合力,当合
力为零时,物体处于平衡状态。
02
力的分解法
将共点力进行分解,将一个力分解为两个相互垂直的分力,利用坐标轴
上的合力为零的条件推导平衡条件。
03
实例分析
如斜面上静止的物体受到重力、支持力和摩擦力作用,通过力的合成与
共点力作用下物体的平衡条件
平衡条件
作用于物体的共点力矢量和为零,即合力为零。
推导方法
通过力的合成与分解,将共点力分解为沿坐标轴方向的力, 再利用坐标轴上的合力为零的条件推导平衡条件。
实例分析
如物体在水平面上静止,受到重力、支持力和摩擦力作用, 通过力的合成与分解,可以得出物体在水平方向和竖直方 向上的合力均为零,即平衡条件的应用。
力的合成
平行四边形定则
力的合成遵循平行四边形定则, 即两个力合成时,以表示这两个 力的线段为邻边作平行四边形, 这两个邻边之间的对角线就表示
合力的大小和方向。
三角形法则
力的合成也可以通过将一个力平 移至另一个力的作用点,然后作 两个力和合力的关系的平行四边 形,合力方向沿两力夹角的平分
线。
多力合成
优点
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力与物体平衡(1)高三物理知识点复习一:力与物体平衡(1)力学中的三类常见的力:重力、弹力、摩擦力,特别是静摩擦力,这是高考中常考的内容。

由于静摩擦力随物体的相对运动趋势发生变化,在分析中非常容易失误,同学们一定要下功夫把静摩擦力弄清楚。

共点力作用下物体的平衡,是高中物理中重要的问题,几乎是年年必考。

单纯考查本章内容多以选择、填空为主,难度适中,与其它章节结合的则以综合题出现,也是今后高考的方向。

二. 夯实基础知识(一)力的概念:力是物体对物体的作用。

1. 力的基本特征(1)力的物质性:力不能脱离物体而独立存在。

(2)力的相互性:力的作用是相互的。

(3)力的矢量性:力是矢量,既有大小,又有方向。

(4)力的独立性:力具有独立作用性,用牛顿第二定律表示时,则有合力产生的加速度等于几个分力产生的加速度的矢量和。

2. 力的分类:(1)按力的性质分类:如重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力、分子力、核力等(2)按力的效果分类:如拉力、推力、支持力、压力、动力、阻力等。

(二)常见的三类力。

1. 重力:重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。

(1)重力的大小:重力大小等于mg,g是常数,通常等于9.8N/kg。

(2)重力的方向:竖直向下的。

(3)重力的作用点—重心:重力总是作用在物体的各个点上,但为了研究问题简单,我们认为一个物体的重力集中作用在物体的一点上,这一点称为物体的重心。

①质量分布均匀的规则物体的重心在物体的几何中心。

②不规则物体的重心可用悬线法求出重心位置。

2. 弹力:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力。

(1)弹力产生的条件:①物体直接相互接触;②物体发生弹性形变。

(2)弹力的方向:跟物体恢复形状的方向相同。

①一般情况:凡是支持物对物体的支持力,都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力;支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体。

②一般情况:凡是一根线(或绳)对物体的拉力,都是这根线(或绳)因为发生形变而对物体产生的弹力;拉力的方向总是沿线(或绳)的方向。

③弹力方向的特点:由于弹力的方向跟接触面垂直,面面接触、点面接触时弹力的方向都是垂直于接触面的。

(3)弹力的大小:①与形变大小有关,弹簧的弹力F=kx。

②可由力的平衡条件求得。

3. 滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上存在相对滑动的时候,要受到另一个物体阻碍它们相对滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力。

(1)产生条件:①接触面是粗糙;②两物体接触面上有压力;③两物体间有相对滑动。

(2)方向:总是沿着接触面的切线方向与相对运动方向相反。

(3)大小:与正压力成正比,即Fμ=μFN4. 静摩擦力:当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时,所受到的另一个物体对它的力,叫做静摩擦力。

(1)产生条件:①接触面是粗糙的;②两物体有相对运动的趋势;③两物体接触面上有压力。

(2)方向:沿着接触面的切线方向与相对运动趋势方向相反。

(3)大小:由受力物体所处的运动状态根据平衡条件或牛顿第二定律来计算。

(三)力的合成与分解1. 合力和力的合成:一个力产生的效果如果能跟原来几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫那几个力的合力,求几个力的合力叫力的合成。

2. 力的平行四边形定则:求两个互成角度的共点力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,合力的大小和方向就可以用这个平行四边形的对角线表示出来。

3. 分力与力的分解:如果几个力的作用效果跟原来一个力的作用效果相同,这几个力叫原来那个力的分力。

求一个力的分力叫做力的分解。

4. 分解原则:平行四边形定则。

力的分解是力的合成的逆运算,同一个力F可以分解为无数对大小,方向不同的分力,一个已知力究竟怎样分解,要根据实际情况来确定,根据力的作用效果进行分解。

(四)共点力的平衡1. 共点力:物体受到的各力的作用线或作用线的延长线能相交于一点的力。

2. 平衡状态:在共点力的作用下,物体处于静止或匀速直线运动的状态。

3. 共点力作用下物体的平衡条件:合力为零,即0。

4. 力的平衡:作用在物体上几个力的合力为零,这种情形叫做力的平衡。

(1)若处于平衡状态的物体仅受两个力作用,这两个力一定大小相等、方向相反、作用在一条直线上,即二力平衡。

(2)若处于平衡状态的物体受三个力作用,则这三个力中的任意两个力的合力一定与另一个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上。

(3)若处于平衡状态的物体受到三个或三个以上的力的作用,则宜用正交分解法处理,此时的平衡方程可写成:【典型例题】问题1:弄清滑动摩擦力与静摩擦力大小计算方法的不同。

当物体间存在滑动摩擦力时,其大小即可由公式计算,由此可看出它只与接触面间的动摩擦因数及正压力N有关,而与相对运动速度大小、接触面积的大小无关。

正压力是静摩擦力产生的条件之一,但静摩擦力的大小与正压力无关(最大静摩擦力除外)。

当物体处于平衡状态时,静摩擦力的大小由平衡条件来求;而物体处于非平衡态的某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律求。

[例1] 如图1所示,质量为m,横截面为直角三角形的物块ABC,,AB边靠在竖直墙面上,F是垂直于斜面BC的推力,现物块静止不动,则摩擦力的大小为_________。

分析与解:物块ABC受到重力、墙的支持力、摩擦力及推力四个力作用而平衡,由平衡条件不难得出静摩擦力大小为。

[例2] 如图2所示,质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上,P、Q 之间的动摩擦因数为μ1,Q与斜面间的动摩擦因数为μ2。

当它们从静止开始沿斜面滑下时,两物体始终保持相对静止,则物体P受到的摩擦力大小为()A. 0B. μ1mgcosθC. μ2mgcosθD.(μ1+μ2)mgcosθ分析与解:当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时,其加速度为:a=gsinθ-μ2gcosθ。

因为P 和Q相对静止,所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力,不能用公式求解。

对物体P运用牛顿第二定律得:mgsinθ-f=ma所以求得:f=μ2mgcosθ。

即C选项正确。

问题2:弄清摩擦力的方向是与“相对运动或相对运动趋势的方向相反”。

滑动摩擦力的方向总是与物体“相对运动”的方向相反。

所谓相对运动方向,即是把与研究对象接触的物体作为参照物,研究对象相对该参照物运动的方向。

当研究对象参与几种运动时,相对运动方向应是相对接触物体的合运动方向。

静摩擦力的方向总是与物体“相对运动趋势”的方向相反。

所谓相对运动趋势的方向,即是把与研究对象接触的物体作为参照物,假若没有摩擦力研究对象相对该参照物可能出现运动的方向。

[例3] 如图3所示,质量为m的物体放在水平放置的钢板C上,与钢板的动摩擦因素为μ。

由于受到相对于地面静止的光滑导槽A、B的控制,物体只能沿水平导槽运动。

现使钢板以速度V1向右匀速运动,同时用力F拉动物体(方向沿导槽方向)使物体以速度V2沿导槽匀速运动,求拉力F大小。

分析与解:物体相对钢板具有向左的速度分量V1和侧向的速度分量V2,故相对钢板的合速度V的方向如图4所示,滑动摩擦力的方向与V的方向相反。

根据平衡条件可得:F=fcosθ=μmg从上式可以看出:钢板的速度V1越大,拉力F越小。

问题3:弄清弹力有无的判断方法和弹力方向的判定方法。

直接接触的物体间由于发生弹性形变而产生的力叫弹力。

弹力产生的条件是“接触且有弹性形变”。

若物体间虽然有接触但无拉伸或挤压,则无弹力产生。

在许多情况下由于物体的形变很小,难于观察到,因而判断弹力的产生要用“反证法”,即由已知运动状态及有关条件,利用平衡条件或牛顿运动定律进行逆向分析推理。

例如,要判断图5中静止在光滑水平面上的球是否受到斜面对它的弹力作用,可先假设有弹力N2存在,则此球在水平方向所受合力不为零,必加速运动,与所给静止状态矛盾,说明此球与斜面间虽接触,但并不挤压,故不存在弹力N2。

[例4] 如图6所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定有质量为m的小球,下列关于杆对球的作用力F的判断中,正确的是()A. 小车静止时,F=mgsinθ,方向沿杆向上B. 小车静止时,F=mgcosθ,方向垂直杆向上C. 小车向右以加速度a运动时,一定有F=ma/sinθD. 小车向左以加速度a运动时,,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角为α=arctan(a/g)分析与解:小车静止时,由物体的平衡条件知杆对球的作用力方向竖直向上,且大小等于球的重力mg。

小车向右以加速度a运动,设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为α,如图7所示。

根据牛顿第二定律有:Fsinα=ma,Fcosα=mg,两式相除得:tanα=a/g。

只有当球的加速度a=gtanθ时,杆对球的作用力才沿杆的方向,此时才有F=ma/sinθ。

小车向左以加速度a运动,根据牛顿第二定律知小球所受重力mg和杆对球的作用力F的合力大小为ma,方向水平向左。

根据力的合成知三力构成图8所示的矢量三角形,,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角为:α=arctan(a/g)。

问题4:弄清合力大小的范围的确定方法。

有n个力F1、F2、F3、……Fn,它们合力的最大值是它们的方向相同时的合力,即Fmax=.而它们的最小值要分下列两种情况讨论:(1)、若n个力F1、F2、F3、……Fn中的最大力Fm大于,则它们合力的最小值是(Fm-)。

(2)若n个力F1、F2、F3、……Fn中的最大力Fm小于,则它们合力的最小值是0。

[例5] 四个共点力的大小分别为2N、3N、4N、6N,它们的合力最大值为,它们的合力最小值为。

分析与解:它们的合力最大值Fmax=(2+3+4+6)N=15N。

因为Fm=6N<(2+3+4)N,所以它们的合力最小值为0。

[例6] 四个共点力的大小分别为2N、3N、4N、12N,它们的合力最大值为,它们的合力最小值为。

分析与解:它们的合力最大值Fmax=(2+3+4+12)N=21N,因为Fm=12N>(2+3+4)N,所以它们的合力最小值为(12-2-3-4)N=3N。

问题5:弄清力的分解的不唯一性及力的分解的唯一性条件。

将一个已知力F进行分解,其解是不唯一的。

要得到唯一的解,必须另外考虑唯一性条件。

常见的唯一性条件有:1. 已知两个不平行分力的方向,可以唯一的作出力的平行四边形,对力F进行分解,其解是唯一的。

2. 已知一个分力的大小和方向,可以唯一的作出力的平行四边形,对力F进行分解,其解是唯一的。

力的分解有两解的条件:1. 已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小,由图9可知:当F2=Fsin时,分解是唯一的。

当Fsin<F2<F时,分解不唯一,有两解。

当F2>F时,分解是唯一的。

2. 已知两个不平行分力的大小。

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