力 物體的平衡 單元小結(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 課件

第7講單元小結(jié)

知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

能力升華

本單元內(nèi)容包括的解題技巧有正交分解法、整體法和隔離法等，這些方法是本單元最常用的思想方法；常見(jiàn)的物理模型有細(xì)繩連接(或懸掛)、輕桿連接、疊放的兩物塊、物塊在斜面上等．同學(xué)們?cè)谧鰪?qiáng)化訓(xùn)練時(shí)要多總結(jié)、多歸納，要改單純做題為研究各類(lèi)問(wèn)題，這樣解題水平才能更快地提高．

例1鴕鳥(niǎo)是當(dāng)今世界上最大的鳥(niǎo)．有人說(shuō)：如果鴕鳥(niǎo)能夠長(zhǎng)出一副與其身體成比例的翅膀，就能飛起來(lái)，是不是這樣呢？根據(jù)生物學(xué)統(tǒng)計(jì)的結(jié)論得出：飛翔的必要條件是空氣的上舉力F至少與體重mg平衡．鳥(niǎo)扇動(dòng)翅膀獲得的上舉力的大小可以用F＝cSv2

表示，其中c為一個(gè)比例常數(shù)，S為翅膀展開(kāi)后的面積，v為鳥(niǎo)飛行的速度．現(xiàn)在為了分析方便，我們作一個(gè)假設(shè)：設(shè)鳥(niǎo)的幾何線(xiàn)度為l，那么其質(zhì)量m∝l3，翅膀的面積S∝l2．已知小燕子的最小飛行速度為5.5m/s，鴕鳥(niǎo)的最大奔跑速度為11.5m/s，又測(cè)得鴕鳥(niǎo)的身長(zhǎng)約為燕子身長(zhǎng)的25倍．根據(jù)上述資料，分析說(shuō)明如果鴕鳥(niǎo)真能長(zhǎng)出一副與身材成比例的翅膀是否能飛起來(lái)．圖7－1

【解析】鳥(niǎo)起飛時(shí)有：F＝G，即ck1l2v2＝k2l3可得：v∝，即起飛速度與身材線(xiàn)度的平方根成正比

可得翅膀身材比例與小燕子的相同的鴕鳥(niǎo)能飛起來(lái)所需的初速度為：v′＝5v＞11.5m/s故鴕鳥(niǎo)飛不起來(lái)．

【答案】略

【點(diǎn)評(píng)】①根據(jù)相類(lèi)似方法可推斷，任何一種動(dòng)物的體形都有極限．②飛機(jī)根據(jù)仿鳥(niǎo)類(lèi)飛行的原理制造的，故需很大的起飛速度．

例2如圖7－2甲所示，三根不可伸長(zhǎng)的相同的輕繩，一端系在半徑為r0的環(huán)1上，彼此間距相等．繩穿過(guò)半徑為r0的第3個(gè)圓環(huán)，另一端用同樣方式系在半徑為2r0的圓環(huán)2上，環(huán)1固定在水平面上，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．試求第2個(gè)環(huán)中心與第3個(gè)環(huán)中心之間的距離．(三個(gè)環(huán)都是用同種金屬絲制成的，摩擦不計(jì))

圖7－2甲

【解析】若能確定環(huán)3、環(huán)2之間輕繩的夾角，則可以求得兩環(huán)的間距．取環(huán)3、環(huán)2以及之間的輕繩整體作為研究對(duì)象(如圖7－2乙所示)，設(shè)環(huán)3的重力為G，則環(huán)2的重力為2G．圖7－2乙

再設(shè)三根輕繩的張力大小為F，由平衡條件可得：3F＝3G即F＝G

如圖7－2丙所示，設(shè)3、2兩環(huán)之間的輕繩與豎直方向的夾角為θ．再取環(huán)2為研究對(duì)象，三根輕繩拉力的水平分量相互抵消，豎直分量大小等于環(huán)2受到的重力，即有：3F·cosθ＝2G可得：cosθ＝圖7－2丙再由圖中兩環(huán)與輕繩之間的幾何關(guān)系可得：兩環(huán)的間距h＝r0·cotθ＝r0

【答案】r0

【點(diǎn)評(píng)】①本題的解析是整體法、隔離法相結(jié)合的典型應(yīng)用，在解析過(guò)程中很關(guān)鍵的一點(diǎn)是“要理解環(huán)3上下輕繩的張力是相等的”．②本題也可以只用隔離法求解．假設(shè)輕繩張力的大小為F，輕繩與環(huán)2平面的夾角為α，分別對(duì)環(huán)2、3進(jìn)行受力分析并列平衡方程．

體驗(yàn)成功

1．(2009安徽安慶二模)如圖7－3所示，在水平力作用下，木塊A、B保持靜止．若木塊A與B的接觸面是水平的，且F≠0，則木塊B的受力個(gè)數(shù)可能是(

)

A．3個(gè)或4個(gè)

B．3個(gè)或5個(gè)

C．4個(gè)或5個(gè)

D．4個(gè)或6個(gè)圖7－3

【解析】物體B靜止，必受到重力、斜面的支持力、A給的壓力和水平向左的摩擦力這4個(gè)力，斜面給的摩擦力可有可無(wú)，C正確．

【答案】C

2．(2009年寧夏理綜卷)水平地面上有一木箱，木箱與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(0<μ<1)．現(xiàn)對(duì)木箱施加一拉力F，使木箱做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．設(shè)F的方向與水平面夾角為θ，如圖7－4甲所示，在θ從0逐漸增大到90°的過(guò)程中，木箱的速度保持不變，則(

)圖7－4甲

A．F先減小后增大B．F一直增大

C．F的功率減小D．F的功率不變

【解析】如圖7－4乙所示，由木箱受力平衡可知：Fcosθ＝μ(G－Fsinθ)，即F＝,故F先減小后變大.

圖7－4乙

根據(jù)P＝Fvcosθ＝，可知F的功率減?。?/p>

【答案】AC

3．(2009年海南物理卷)兩剛性球a和b的質(zhì)量分別為ma和mb、直徑分別為da和db(da＞db)．將a、b球依次放入一豎直放置、內(nèi)徑為d(da＜d＜da＋db)的平底圓筒內(nèi)，如圖7－5所示．設(shè)a、b兩球靜止時(shí)對(duì)圓筒側(cè)面的壓力大小分別為f1和f2，筒底所受的壓力大小為F．已知重力加速度大小為g，若所有接觸都是光滑的，則(

)

A．F＝(ma＋mb)g，f1＝f2

B．F＝(ma＋mb)g，f1≠f2

C．mag＜F＜(ma＋mb)g，f1＝f2

D．mag＜F＜(ma＋mb)g，f1≠f2圖7－5

【解析】用整體法分析，由平衡條件知F＝(ma＋mb)g，f1＝f2，故A正確．

【答案】A

4．如圖7－6所示，一條細(xì)繩跨過(guò)定滑輪連接物體A、B，A懸掛起來(lái)，B穿在一根豎直桿上，兩物體均保持靜止，不計(jì)繩與滑輪、B與豎直桿間的摩擦．已知繩與豎直桿間的夾角為θ，則物體A、B的質(zhì)量之比mA∶mB等于(

)

圖7－6

A．cosθ∶1B．1∶cosθ

C．tanθ∶1D．1∶sinθ

【答案】B

5．完全相同的直角三角形滑塊A、B按如圖7－7甲所示疊放，設(shè)A、B接觸的斜面光滑，A與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．現(xiàn)在B上作用一水平推力F，恰好使A、B一起在桌面上勻速運(yùn)動(dòng)，且A、B保持相對(duì)靜止，則動(dòng)摩擦因數(shù)μ跟斜面傾角θ的關(guān)系為(

)

圖7－7甲

A．μ＝tanθB．μ＝tanθ

C．μ＝2tanθD．μ與θ無(wú)關(guān)

【解析】取A、B為一整體，受力分析如圖7－7乙所示，由平衡條件得：F＝Ff，F(xiàn)N＝2mg，又