高考物理一輪復習講義共點力平衡

課題：共點力平衡知識點總結：一．共點力作用下物體的平衡條件（1）力的平衡：作用在物體上的幾個力的合力為零．（2）平衡條件：F合＝0或Fx合＝0，F(xiàn)y合＝0．（3）解決共點力平衡問題的一般步驟：①選取研究對象根據(jù)題目要求，選取某物體（整體或局部）作為研究對象．②分析研究對象的受力情況，并作出受力圖．③對研究對象所受的力進行處理，一般情況下利用正交分解法．④利用平衡條件建立方程．⑤解方程，必要時對解進行討論．二、整體法與隔離法分析連接體平衡問題[來源:ZXXK]（1）隔離法：為了弄清系統(tǒng)（連接體）內(nèi)某個物體的受力和運動情況，一般可采用隔離法．運用隔離法解題的基本步驟是：①明確研究對象或過程、狀態(tài)；②將某個研究對象或某段運動過程、某個狀態(tài)從全過程中隔離出來；③畫出某狀態(tài)下的受力圖或運動過程示意圖；④選用適當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解．[來源:學,科,網(wǎng)]（2）整體法：當只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某些物體的力和運動時，一般可采用整體法．運用整體法解題的基本步驟是：①明確研究的系統(tǒng)或運動的全過程；②畫出系統(tǒng)整體的受力圖；③選用適當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解．析規(guī)律隔離法和整體法的應用隔離法和整體法常常需交叉運用，從而優(yōu)化解題思路和方法，使解題簡捷明快．三、圖解法分析動態(tài)平衡問題所謂動態(tài)平衡問題是指通過控制某些物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化，而在這個過程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài)．[來源:ZXXK]點技巧如何利用圖像解決平衡類問題利用圖解法解決此類問題的基本方法是：對研究對象在狀態(tài)變化過程中的若干狀態(tài)進行受力分析，依據(jù)某一參量的變化，在同一圖中作出物體在若干狀態(tài)下的平衡的示意圖，若物體受同一平面內(nèi)三個互不平行的力作用時，這三個力的矢量箭頭首尾相接，構成一個閉合的矢量三角形，再由動態(tài)的三角形各邊長度變化及角度變化確定力的大小及方向的變化情況．圖解法（矢量三角形）分析動態(tài)平衡問題的優(yōu)點是直觀、簡便，但它僅適用于解決三力平衡問題．四、物體在斜面時的受力關系如圖1所示，把質量為m的物體放在斜面上，慢慢增大斜面的傾角θ，當傾角增大到一定程度時，物體開始從A處慢慢滑下．物體開始滑下時，靜摩擦力最大．根據(jù)平衡條件有圖1mgsinθ＝μmgcosθ圖1μ＝tanθ由此可知θ＝arctanμ，人們稱此時的角θ為摩擦角．顯然，當斜面傾角小于θ時，在斜面上無論放多重的物體，由于下滑力始終與靜摩擦力平衡，并且小于最大靜摩擦力，物體不會滑動．這就是斜面自鎖現(xiàn)象．螺絲釘就是利用斜面自鎖原理制造的．頂上的螺紋相當于斜面，并且螺紋斜面傾角小于摩擦角．這樣，當用它緊固機件時，螺帽盡管受到很大壓力，仍然不會移動．典例強化例1．如圖2所示，物體A、B疊放在水平桌面上，在水平向右的恒力F作用下，A、B正以共同的速度v向右做勻速直線運動，那么關于運動中物體受幾個力的說法正確的是（）A．A受4個，B受2個B．A受5個，B受3個[來源:學,科,網(wǎng)]C．A受5個，B受2個D．A受4個，B受3個圖2圖2例2．如圖3所示，一根細繩上吊著A、B兩個小球，當兩個大小相等、方向相反的水平力分別作用在兩個小球上時，可能形成圖所示的哪種情況（）圖3圖3舉一反三1．如圖4所示，一個重為G的勻質球放在光滑斜面上，斜面傾角為α，在斜面上有一光滑的不計厚度的木板擋住球，使之處于靜止狀態(tài)，今使板與斜面的夾角β緩慢增大．問：在此過程中，球對擋板和球對斜面的壓力大小如何變化？圖4圖42．在機械設計中常用到下面的力學原理，如圖5所示，只要使連桿AB與滑塊m所在平面間的夾角θ大于某個值，那么，無論連桿AB對滑塊施加多大的作用力，都不可能使之滑動，且連桿AB對滑塊施加的作用力越大，滑塊就越穩(wěn)定，工程力學上稱這為“自鎖”現(xiàn)象．為使滑塊能“自鎖”，θ應滿足什么條件？（設滑塊與所在平面間的動摩擦因數(shù)為μ）圖5圖5隨堂基礎鞏固1．關于物體的平衡狀態(tài)，下列說法中正確的是（）A．物體處于平衡狀態(tài)就是有慣性的狀態(tài)，物體處于非平衡狀態(tài)就是沒有慣性的狀態(tài)B．物體只有在受一對平衡力作用時，才能處于平衡狀態(tài)C．物體只有處于平衡狀態(tài)時，物體的運動狀態(tài)才能不變D．用傾斜的傳送帶把物體送到高處，只要物體相對于傳送帶靜止，則該物體就一定處于平衡狀態(tài)2．一鐵塊m被豎直懸掛的磁性黑板緊緊吸住不動，如圖6所示，下列說法錯誤的是（）A．鐵塊受到四個力作用，其中只有兩個力的施力物體是黑板B．鐵塊與黑板間在水平方向有兩對相互作用力——相互吸引的磁力和相互排斥的彈力圖6C．鐵塊受到的磁力和彈力是互相平衡的力圖6D．磁力大于彈力，黑板才能吸住鐵塊不3．如圖7所示，傾角為30°、重為80N的斜面體靜止在水平面上．一根彈性輕桿一端垂直固定在斜面上，桿的另一端固定一個重為2N的小球，小球處于靜止狀態(tài)時，下列說法正確的是（）[來源:學A．斜面有向左運動的趨勢B．地面對斜面的支持力為80NC．球對彈性輕桿的作用力為2N，方向豎直向下圖7D．彈性輕桿對小球的作用力為2N，方向垂直斜面向上圖74．如圖8所示，有一均勻梯子AB斜靠在豎直墻上處于靜止狀態(tài)，假設墻面光滑，地面粗糙，則地面對梯子的作用力可能沿（）A．F1的方向B．F2的方向圖8C．F3的方向D．F4的方向圖8圖95．如圖9所示，兩個等大的水平力F分別作用在物體B、C上，物體A、B、C都處于靜止狀態(tài)，各接觸面與水平地面平行．物體A、C間的摩擦力大小為f1，物體B、C間的摩擦力大小為f2，物體C與地面間的摩擦力大小為f3，則（）圖9A．f1＝0，f2＝0，f3＝0B．f1＝0，f2＝F，f3＝0C．f1＝F，f2＝0，f3＝0D．f1＝0，f2＝F，f3＝F圖106．如圖10所示，質量m1＝10kg和m2＝30kg的兩物體，疊放在動摩擦因數(shù)為0．50的粗糙水平地面上，一處于水平位置的輕彈簧，勁度系數(shù)為k＝250N/m，一端固定于墻壁，另一端與質量為m1的物體相連，彈簧處于自然狀態(tài)，現(xiàn)用一水平推力F作用于質量為m2的物體上，使它緩慢地向墻壁一側移動，當移動0．40m時，兩物體間開始相對滑動，這時水平推力F的大小為（）圖10A．100NB．300NC．200ND．250N7．如圖11所示，a、b是兩個位于固定斜面上的完全相同的正方形物塊，它們在水平方向的外力F的作用下處于靜止狀態(tài)．已知a、b與斜面的接觸面都是光滑的，則下列說法正確的是（）A．物塊a所受的合外力大于物塊b所受的合外力B．物塊a對斜面的壓力大于物塊b對斜面的壓力C．物塊a、b間的相互作用力等于F圖11D．物塊a對斜面的壓力等于物塊b對斜面的壓力圖118．如圖12所示，用AO、BO兩細線懸掛一重物．若保持AO線與水平方向間夾角α不變，當BO線從水平位置緩緩轉向接近豎直位置的過程中，AO、BO兩線中的拉力F1、F2變化情況（）A．都變大B．都變小C．F1減小，F(xiàn)2增大圖12D．F1減小，F(xiàn)2先減小、后增大圖12課時跟蹤訓練1．在粗糙水平面上有一個三角形木塊，在它的兩個粗糙斜面上分別放兩個質量為m1和m2的小木塊，m1＞m2，如圖13所示．已知三角形木塊和兩個小木塊都是靜止的，則粗糙水平面對三角形木塊（）A．有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右圖13B．有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左圖13C．有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能確定，因為m1、m2、θ1、θ2的數(shù)值并未給出D．以上結論都不對2．如圖14所示，質量分別為m1、m2的兩個物體通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運動（m1在地面上，m2在空中），力F與水平方向成θ角．則m1所受支持力N和摩擦力f正確的是（）圖14A．N＝m1g＋m2g－FsinθB．N＝m1g＋m2g－Fcosθ圖14C．f＝FcosθD．f＝Fsinθ3．如圖所示，一根輕彈簧上端固定在O點，下端拴一個鋼球P，鋼球處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)對鋼球施加一個方向向右的外力F，使鋼球緩慢偏移．若外力F方向始終水平，移動中彈簧與豎直方向的夾角θ<90°且彈簧的伸長量不超過彈性限度，則下面給出的彈簧伸長量x與cosθ的函數(shù)關系圖像中，最接近的是（）圖15圖154．將某均勻的長方體鋸成如圖16所示的A、B兩塊后，放在水平桌面上并對齊放在一起，現(xiàn)用垂直于B邊的水平力F推物體B，使A、B整體保持矩形并沿力F方向勻速運動，則（）A．物體A在水平方向受兩個力作用，合力為零B．物體A在水平方向受三個力作用，合力為零C．B對A的作用力方向和F方向相同圖16D．若不斷增大F的值，A、B間一定會發(fā)生相對滑動圖165．一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套著兩個小環(huán)A和B，A與B間由細繩連接，它們處于如圖17所示位置時恰好都能保持靜止狀態(tài)．此情況下，B環(huán)與大環(huán)圓心O恰好處于同一水平面上，A、B間的細繩呈伸直狀態(tài)，與水平面成30°夾角，已知B環(huán)的質量為m，求細繩對B環(huán)的拉力和A環(huán)的質量．圖17圖176．風箏是借助于均勻的風對其的作用力和牽線對其的拉力，才得以在空中處于平衡狀態(tài)的．如圖18所