高考物理專題復(fù)習(xí)講義 專題三 共點力作用下物體的平衡 新人教版.doc

共點力作用下物體的平衡知識點復(fù)習(xí)一、物體的平衡物體的平衡有兩種情況：一是質(zhì)點靜止或做勻速直線運動，物體的加速度為零；二是物體不轉(zhuǎn)動或勻速轉(zhuǎn)動（此時的物體不能看作質(zhì)點）。點評：對于共點力作用下物體的平衡，不要認為只有靜止才是平衡狀態(tài)，勻速直線運動也是物體的平衡狀態(tài)因此，靜止的物體一定平衡，但平衡的物體不一定靜止還需注意，不要把速度為零和靜止狀態(tài)相混淆，靜止狀態(tài)是物體在一段時間內(nèi)保持速度為零不變，其加速度為零，而物體速度為零可能是物體靜止，也可能是物體做變速運動中的一個狀態(tài)，加速度不為零。由此可見，靜止的物體速度一定為零，但速度為零的物體不一定靜止因此，靜止的物體一定處于平衡狀態(tài)，但速度為零的物體不一定處于靜止狀態(tài)。總之，共點力作用下的物體只要物體的加速度為零，它一定處于平衡狀態(tài)，只要物體的加速度不為零，它一定處于非平衡狀態(tài)。二、共點力作用下物體的平衡1共點力幾個力作用于物體的同一點，或它們的作用線交于同一點（該點不一定在物體上），這幾個力叫共點力。2共點力的平衡條件在共點力作用下物體的平衡條件是合力為零，即f合0或fx合0，fy合03判定定理物體在三個互不平行的力的作用下處于平衡，則這三個力必為共點力。（表示這三個力的矢量首尾相接，恰能組成一個封閉三角形）4解題方法當物體在兩個共點力作用下平衡時，這兩個力一定等值反向；當物體在三個共點力作用下平衡時，往往采用平行四邊形定則或三角形定則；當物體在四個或四個以上共點力作用下平衡時，往往采用正交分解法?！纠?】（1）下列哪組力作用在物體上，有可能使物體處于平衡狀態(tài) ( )a3n，4n，8n b3n，5n，1nc4n，7n，8n d7n，9n，6n（2）用手施水平力將物體壓在豎直墻壁上，在物體始終保持靜止的情況下( )a壓力加大，物體受的靜摩擦力也加大 b壓力減小，物體受的靜摩擦力也減小c物體所受靜摩擦力為定值，與壓力大小無關(guān) d不論物體的壓力改變與否，它受到的靜摩擦力總等于重力（3）如下圖所示，木塊在水平桌面上，受水平力f1 =10n，f2 =3n而靜止，當撤去f1后，木塊仍靜止，則此時木塊受的合力為 ( ) a0 b水平向右，3n c水平向左，7n d水平向右，7n【例2】氫氣球重10 n，空氣對它的浮力為16 n，用繩拴住，由于受水平風(fēng)力作用，繩子與豎直方向成30角，則繩子的拉力大小是_，水平風(fēng)力的大小是_.三、綜合應(yīng)用舉例1靜平衡問題的分析方法【例3】(2003年理綜)如圖甲所示，一個半球形的碗放在桌面上，碗口水平，o點為其球心，碗的內(nèi)表面及碗口是光滑的。一根細線跨在碗口上，線的兩端分別系有質(zhì)量為m1和m2的小球，當它們處于平衡狀態(tài)時，質(zhì)量為m1的小球與o點的連線與水平線的夾角為=60。兩小球的質(zhì)量比為a b c d2動態(tài)平衡類問題的分析方法f1f2ggf2f1【例4】 重g的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間。若擋板逆時針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置，在該過程中，斜面和擋板對小球的彈力的大小f1、f2各如何變化？ 點評：力的圖解法是解決動態(tài)平衡類問題的常用分析方法。這種方法的優(yōu)點是形象直觀?！纠?】如圖7所示整個裝置靜止時，繩與豎直方向的夾角為30。ab連線與ob垂直。若使帶電小球a的電量加倍，帶電小球b重新穩(wěn)定時繩的拉力多大？點評：相似三角形法是解平衡問題時常遇到的一種方法，解題的關(guān)鍵是正確的受力分析，尋找力三角形和結(jié)構(gòu)三角形相似。3平衡問題中的極值分析【例6】跨過定滑輪的輕繩兩端，分別系著物體a和物體b，物體a放在傾角為的斜面上（如圖l43（甲）所示），已知物體a的質(zhì)量為m ，物體a與斜面的動摩擦因數(shù)為(tan)，滑輪的摩擦不計，要使物體a靜止在斜面上，求物體b的質(zhì)量的取值范圍。fg【例7】 用與豎直方向成=30斜向右上方，大小為f的推力把一個重量為g的木塊壓在粗糙豎直墻上保持靜止。求墻對木塊的正壓力大小n和墻對木塊的摩擦力大小f。點評：靜摩擦力是被動力，其大小和方向均隨外力的改變而改變，因此，在解決這類問題時，思維要靈活，思考要全面。否則，很容易造成漏解或錯解。oabpq4整體法與隔離法的應(yīng)用mgfn【例8】 有一個直角支架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)由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細繩相連，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)再次達到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，ao桿對p環(huán)的支持力fn和摩擦力f的變化情況是afn不變，f變大 b fn不變，f變小 cfn變大，f變大 dfn變大，f變小點評：正確選取研究對象，可以使復(fù)雜的問題簡單化，整體法是力學(xué)中經(jīng)常用到的一種方法?！纠?】如圖1所示，甲、乙兩個帶電小球的質(zhì)量均為m，所帶電量分別為q和-q，兩球間用絕緣細線連接，甲球又用絕緣細線懸掛在天花板上，在兩球所在的空間有方向向左的勻強電場，電場強度為e，平衡時細線都被拉緊 （1）平衡時可能位置是圖1中的（ ）（2）1、2兩根絕緣細線的拉力大小分別為（ ）a ， b，c， d ，點評：若研究對象由多個物體組成，首先考慮運用整體法，這樣受力情況比較簡單，在本題中，馬上可以判斷繩子1是豎直的；但整體法并不能求出系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力，故此時需要使用隔離法，所以整體法和隔離法常常交替使用5“穩(wěn)態(tài)速度”類問題中的平衡【例10】（2003年江蘇）當物體從高空下落時，空氣阻力隨速度的增大而增大，因此經(jīng)過一段距離后將勻速下落，這個速度稱為此物體下落的穩(wěn)態(tài)速度。已知球形物體速度不大時所受的空氣阻力正比于速度v，且正比于球半徑r，即阻力f=krv，k是比例系數(shù)。對于常溫下的空氣，比例系數(shù)k=3.410-4ns/m2。已知水的密度kg/m3，重力加速度為m/s2。求半徑r=0.10mm的球形雨滴在無風(fēng)情況下的穩(wěn)態(tài)速度。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）點評：此題的關(guān)鍵就是雨滴達到“穩(wěn)態(tài)速度”時，處于平衡狀態(tài)。找到此條件，題目就可以迎刃而解了。6繩中張力問題的求解f1a bg/2f1f2g/2cpoo【例11】重g的均勻繩兩端懸于水平天花板上的a、b兩點。靜止時繩兩端的切線方向與天花板成角。求繩的a端所受拉力f1和繩中點c處的張力f2。 f2附：知識點梳理閱讀課本理解和完善下列知識要點1共點力物體同時受幾個力的作用，如果這幾個力都作用于物體的 或者它們的作用線交于 ，這幾個力叫共點力。2平衡狀態(tài)：一個物體在共點力作用下，如果保持 或 運動，則該物體處于平衡狀態(tài)3平衡條件：物體所受合外力 其數(shù)學(xué)表達式為：f合 或fx合= fy合= ，其中fx合為物體在x軸方向上所受的合外力，fy合為物體在y軸方向上所受的合外力4力的平衡：作用在物體上的幾個力的合力為零，這種情形叫做 。若物體受到兩個力的作用處于平衡狀態(tài)，則這兩個力 若物體受到三個力的作用處于平衡狀態(tài)，則其中任意兩個力的合力與第三個力 針對訓(xùn)練1把重20n的物體放在傾角為30的粗糙斜面上，物體右端與固定在斜面上的輕彈簧相連接，如圖所示，若物體與斜面間的最大靜摩擦力為 12 n，則彈簧的彈力為（ ）a可以是22n，方向沿斜面向上 b可以是2n方向沿斜面向上c可以是2n，方向沿斜面向下 d可能為零2兩個物體a和b，質(zhì)量分別為m和m，用跨過定滑輪的輕繩相連， a靜止于水平地面上，如圖所示，不計摩擦力，a對繩的作用力的大小與地面對a的作用力的大小分別為（）amg，（mm）gbmg，mgc（mm）g， m gd（m+m）g，（mm）g3如圖所示，當傾角為45時物體m處于靜止狀態(tài)，當傾角再增大一些，物體m仍然靜止（繩子質(zhì)量、滑輪摩擦不計）下列說法正確的是（ ）a繩子受的拉力增大 b物林m對斜面的正壓力減小c物體m受到的靜摩擦力可能增大 d物體m受到的靜摩擦力可能減小4如圖所示，兩光滑硬桿aob成角，在兩桿上各套上輕環(huán)p、q，兩環(huán)用細繩相連，現(xiàn)用恒力f沿ob方向拉環(huán)q ，當兩環(huán)穩(wěn)定時細繩拉力為（ ）afsin bf/sincfcos df/cos5如圖所示，一個本塊a放在長木板b上，長木板b放在水平地面上在恒力f作用下，長木板b以速度v勻速運動，水平彈簧秤的示數(shù)為t下列關(guān)于摩擦力的說法正確的是（）a木塊a受到的滑動摩擦力的大小等于tb木塊a受到的靜摩擦力的大小等于tc若長木板b以2v的速度勻速運動時，木塊a受到的摩擦力大小等于2td若用2f的力作用在長木板上，木塊a受到的摩擦力的大小等于t6如圖所示，玻璃管內(nèi)活塞p下方封閉著空氣，p上有細線系住，線上端懸于o點，p的上方有高h的水銀柱，如不計水銀、活塞p與玻璃管的摩擦，大氣壓強為p0保持不變，則當氣體溫度升高時（水銀不溢出）（ ） a管內(nèi)空氣壓強恒為（p0十gh）(為水銀密度） b管內(nèi)空氣壓強將升高 c細線上的拉力將減小 d玻璃管位置降低7如圖（甲）所示，將一條輕而柔軟的細繩一端拴在天花板上的a點另一端拴在豎直墻上的b點，a和b到o點的距離相等，繩的長度是oa的兩倍。圖（乙）所示為一質(zhì)量可忽略的動滑輪k，滑輪下懸掛一質(zhì)量為m的重物，設(shè)摩擦力可忽略，現(xiàn)將動滑輪和重物一起掛到細繩上，在達到平衡時，繩所受的拉力是多大？8長l的繩子，一端拴著半徑為r，重為g的球，另一端固定在傾角為的光滑斜面的a點上，如圖所示，試求繩子中的張力參考答案：1abcd 2a 3bcd 4b 5ad 6d 7 8教學(xué)隨感從學(xué)生反應(yīng)情況看，熟練應(yīng)用正交分解法、圖解法、合成與分