受力分析、物体的平衡一.目标:1.学会按即定顺序对物体进行受力分析2.能对物体受到的力进行正交分解后列出平衡方程二.物体的受力分析1、先确定研究对象;2、把研究对象隔离出来;3、分析顺序____________、___________、______________;4、其他力(结合二力平衡条件进行判断)。
2006年全国卷Ⅱ15、如图所示,位于水平桌面上的物体P,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q 相连,从滑轮到P 和到Q的两段绳都是水平的。
已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因素都是μ,两物块的质量都是m,滑轮的质量,滑轮上的摩擦都不计。
若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动,则的F大小为 ( )A.4μmgB. 3μmgC. 2μmgD. μmg06年广东省汕头市二模6.“水往低处流”是自然现象,但下雨天落在快速行驶的小车的前挡风玻璃上的雨滴,相对于车却是向上流动的,对这一现象的正确解释是 ( ) A.车速快使雨滴落在挡风玻璃上的初速度方向向上,雨滴由于惯性向上运动B.车速快使空气对雨滴产生较大的作用力,空气的作用力使雨滴向上运动C.车速快使挡风玻璃对雨滴产生较大的吸引力,吸引力吸引雨滴向上运动D.车速快使挡风玻璃对雨滴产生较大的支持力,支持力使雨滴向上运动三.物体受力分析常用的方法及注意点(1)隔离法与整体法将研究对象与周围物体分隔或将相对位置不变的物体系作为一个整体来分析。
(2)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,然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在。
(3)注意要点①研究对象的受力图,通常只画出根据性质命名的力,不要把按效果分解的分力或合力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解。
②区分内力和外力,对几个物体的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现,当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成了外力,要画在受力图上。
③在难以确定物体的某些受力情况时,可先根据(或确定)物体的运动状态,再运用平衡条件或牛顿定律判定未知力。
例如图所示,A、B两物体排放在水平面上,在水平力F的作用下处于静止状态.在以下情况中对B进行受力分析,(1)B与水平面间无摩擦.(2)B与水平面间及B、A之间都存在摩擦.三.物体的平衡条件1. 物体的平衡条件作用在物体上的所有力的合力为0. 即ΣF=0 或⎩⎨⎧ΣF x =0 ΣF y =02. 三力平衡时,任意两力的合力跟第三力等值反向。
画出力的平行四边形后,应用直角三角形的边角关系、正弦定理或余弦定理或者相似三角形对应边成比例等方法求解之。
3. 三力平衡时,三力的大小必满足以下关系:_______________________4. 一个物体只受三力作用平衡,这三力必然________或_____________.5.一个物体受三个共点力而平衡,若其中第一个力为恒力,第二个力方向不变,第三个力大小、方向都改变,则当第三个力与第二个力___________时最小.6. 三个以上力的平衡问题一般用正交分解法求解.(07上海卷)如图所示,用两根细线把A 、B 两小球悬挂在天花板上的同一点O ,并用第三根细线连接A 、B 两小球,然后用某个力F 作用在小球A 上,使三根细线均处于直线状态,且OB 细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态。
则该力可能为图中的( )(A )F 1 (B )F 2 (C )F 3 D )F 4(07广东) 如图3所示,在倾角为θ的固定光滑斜面上,质量为m 的物体受外力F 1和F 2的作用,F 1方向水平向右,F 2方向竖直向上。
若物体静止在斜面上,则下列关系正确的是A .mg F mg F F ≤=+221,sin cos sin θθθB .mg F mg F F ≤=+221,sin sin cos θθθC .mg F mg F F ≤=-221,sin cos sin θθθD .mg F mg F F ≤=-221,sin sin cos θθθ05年南通调研考试一 2、如图所示,轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体A 与B ,物体B 放在水平地面上,A 、B 均静止.已知A 和B 的质量分别为m A 、m B ,绳与水平方向的夹角为θ,则( )A .物体B 受到的摩擦力可能为0B .物体B 受到的摩擦力为m A gcos θC. 物体B 对地面的压力可能为0D .物体B 对地面的压力为m B g-m A gsin θ例1. 如图示,斜面上有一物块受到水平方向F 的作用静止不动,现将推力F 的方向逆时针缓慢地调整到平行于斜面向上的方向上,在这个过程中保持F 的大小不变,物块始终处于静止,则物块受到的摩擦力的大小在这一过程中的变化情况 ( )A.可能逐渐增大B.可能逐渐减小C.可能先增大后减小D.可能先减小后增大练习:1.设马拉车的作用力为F ,车拉马的作用力为T 。
关于F 和T 的说法中正确的是( ) A ,F 和T 是一对作用力与反作用力B ,当马与车起动时,F >TC ,当马与车减慢速度时,F <TD ,无论做什么运动,F 和T 的大小总是相等的2,关于作用力与反作用力,下列说法正确的是( )A,物体发生力的作用时,先有作用力,然后产生反作用力B,作用力与反作用力大小相等、方向相反C,作用力与反作用力的合力为零D,作用力与反作用力的性质相同3.粗糙的水平地面上有一木箱。
现用一水平力拉着木箱匀速前进,则( ) A ,木箱所受的拉力和地面对木箱的摩擦力是一对作用力和反作用力B ,木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对作用力和反作用力C ,木箱所受的重力和地面对木箱的支持力是一对平衡力D ,木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对平衡力4.有三个共点力,大小分别为14N 、10N 、5N .其合力的最小值为( )A .0NB .3N .C .5ND .1N5.如图所示,两个铁球A 和B, 中间用弹簧连接,并用细绳悬于天花板下,下面四对力中,属于作用力和反作用力的是( )A,绳对A 的拉力和弹簧对A 的拉力 B,弹簧对A 的拉力和弹簧对B 的拉力C,弹簧对B 的拉力和B 对弹簧的拉力 D,B 的重力和弹簧对B 的拉力6.三段不可伸长的细绳OA 、OB 、OC 能承受的最大拉力相同.它们共同悬挂一重物,如图所示.其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OAB .必定是OBC .必定是0CD .可能是OB, 也可能是OB7、如图所示,物体A 重10N ,用一与水平成450角的力N F 3220 作用,使物体A 静止于墙上,求A 所受到的摩擦力?例1.重为G的木块与水平地面间的动摩擦因数为μ,一人欲用最小的作用力F使木板做匀速运动,则此最小作用力的大小和方向应如何?05年南京模拟卷二2、如图所示,两个质量都是m的小球A、B,用轻杆连接后斜靠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2005年辽宁综合卷36、两光滑平板MO、NO构成一具有固定夹角θ0=75°的V形槽,一球置于槽内,用θ表示NO板与水平面之间的夹角,如图所示。
若球对板NO压力的大小正好等于球所受重力的大小,则下列θ值中哪个是正确的?()A.15°B.30° C.45° D.60°06年江苏省前黄中学二模10、如图,轻杆A端用光滑水平铰链装在竖直墙面上,B端用水平绳结在墙C处并吊一重物P,在水平向右力F缓缓拉起重物P过程中杆AB所受压力()A.变大 B.变小C.先变小再变大 D.不变例2、有一个直角支架 AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑,AO上套有小环P,OB上套有小环 Q ,两环质量均为m,两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连,并在某一位置平衡(如图),现将P 环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO 杆对P环的支持力N 和细绳上的拉力T 的变化情况是()A.N不变,T变大 B.N不变,T变小C.N变大,T变大 D.N变大,T变小例 3. 如图示,用光滑的粗铁丝做成一直角三角形,BC边水平,AC边竖直,∠ABC=β,AB及AC两边上分别套有细线系着的铜环M、N,当它们静止时,细线跟AB所成的角θ的大小为(细线长度小于BC)()A.θ=βB. θ>π/2C. θ<βD. β <θ<π/2例4. 如图所示,细绳AB、CB下悬挂着重20N的重物P,细绳AC与CB垂直,细绳CD呈水平,AB与竖直方向成300角,AC与AB之间也是300角。
这时细绳CD所受到的拉力大小是 N。
例5. 倾角为θ的斜面上,O处的轴上安一个可以自由转动的挡板,当挡板与斜面夹角缓慢增大的过程中, 光滑球对挡板的作用力如何变化?05年南京市调研性测试三16、当物体从高空下落时,空气阻力会随物体的速度增大而增大,因此经过一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的终极速度。
研究发现,在相同环境条件下,球形物体的终极速度仅与球的半径和质量有关。
(g取10m/s2)下表是某次研究的实验数据:1)根据表中的数据,求出B球与C球在达到终极速度时所受的空气阻力之比f B∶f C。
(2)根据表中的数据,归纳出球型物体所受的空气阻力f 与球的速度v及球的半径r的关系,写出表达式并求出比例系数。
06年南通一中训练卷3 、在水平桌面M上放置一块正方形薄木板abcd,在木板的正中点放置一个质量为m的木块,如图所示。
先以木板的ad边为轴,将木板向上缓慢转动,使木板的ab边与桌面的夹角为θ;再接着以木板的ab边为轴,将木板向上缓慢转动,使木板的ad边与桌面的夹角也为θ(ab边与桌面的夹角θ不变)。
在转动过程中木块在木板上没有滑动。
则转动以后木块受到的摩擦力的大小为 ( )A.22mgsinθB. 2mgsinθC.2mgsinθ d. mgsin2θ练习1.如图,一艘小船在两根绳的拉动下沿河中心行驶,其中一根绳的拉力大小为F ,与小船速度方向夹角为θ,则另一根绳的最小拉力为( )A ,θtan FB ,θsin FC ,θcos FD ,θsin F 2如图所示,质量为m 的物体放在水平放置的钢板C 上,物体与钢板的动摩擦因数为μ,由于光滑导槽AB 的控制,该物体只能沿水平导槽运动,现使钢板以速度v 向右运动,同时用力F 沿导槽方向拉动物体使其以速度v 1沿槽运动,则F 的大小( )A 、等于μmgB 、大于μmgC 、小于μmgD 、不能确定3.如图,在悬点O 处用长为L 的细绳拉着质量为m 的小球,在半径为R 的光滑球面上静止,已知悬点在球心的正上方,且悬点O 离半球面顶部的竖直距离为h ,试求半球对小球的支持力F 1和绳对小球的拉力F 2。