力物体平衡基础知识要点提示:1.同一性质的力可以产生不同的效果;不同性质的力可以产生相同的效果。
2.重力的方向总是与当地的水平面垂直,不同地方水平面不同,其垂直水平面向下的方向也就不同。
3.重力的方向不一定指向地心。
4.并不是只有重心处才受到重力的作用。
弹力产生的条件:(1)两物体相互接触;(2)发生形变。
弹力有无判断方法:(1)根据弹力产生的条件直接判断;(2)利用假设法,然后分析物体运动状态对有明显形变的弹簧,弹力的大小可以由胡克定律计算。
对没有明显形变的物体,如桌面、绳子等物体,弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。
(1)胡克定律可表示为(在弹性限度内):F=kx,还可以表示成ΔF=kΔx,即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。
(2)“硬”弹簧,是指弹簧的k值较大。
(同样的力F作用下形变量Δx较小)(3)几种典型物体模型的弹力特点如下表。
摩擦力产生的条件:接触面粗糙,接触面间有弹力,有相对运动的趋势1.摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动。
2.受静摩擦力作用的物体不一定静止,受滑动摩擦力作用的物体不一定运动。
3.摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,但摩擦力不一定阻碍物体的运动,摩擦力的方向与物体运动的方向可能相同也可能相反,还可能成一夹角,及摩擦力可能是动力也可能是阻力。
在实际问题中进行力的分解时,有实际意义的分解方法是安利的实际效果进行的,而正交分解法则是根据需要而采用的一种方法,其主要目的是将一般矢量运算转化为代数运算。
在分析受力时,为了避免漏力或添力,一般先分析场力,后分析接触力。
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F 1的方向和另一个分力F 2的大小,由图9可知:当F 2=Fsin θ时,分解是唯一的。
当Fsin θ<F 2<F 时,分解不唯一,有两解。
当F 2>F 时,分解是唯一的。
2.已知两个不平行分力的大小。
如图10所示,分别以F 的始端、末端为圆心,以F 1、F 2为半径作圆,两圆有两个交点,所以F 分解为F 1、F 2有两种情况。
存在极值的几种情况。
(1)已知合力F 和一个分力F 1的方向,另一个分力F 2存在最小值。
(2)已知合力F 的方向和一个分力F 1,另一个分力F 2存在最小值。
例2、如图11所示,物体静止于光滑的水平面上,力F 作用于物体O 点,现要使合力沿着OO ,方向,那么,必须同时再加一个力F ,。
这个力的最小值是:A 、Fcos θ,B 、F sinθ, c.F tanθ, D 、F cotθ图9图10 图11 ,例1 如图8-5所示,一根质量不计的横梁A端用铰链固定在墙壁上,B端用细绳悬挂在墙壁上的C点,使得横梁保持水平状态.已知细绳与竖直墙壁之间的夹角为60°,当用另一段轻绳在B点悬挂一个质量为M=6 kg的重物时,求轻杆对B点的弹力和绳BC的拉力各为多大?(g取10 m/s2)求解有关弹力问题时,一定要注意:①杆上的弹力不一定沿着杆,本题因杆可绕A端转动,平衡时杆上的弹力必定沿着杆;②绳与杆的右端连接为结点,此时BC绳的拉力不等于重力;如果B端改为绳跨过固定在杆右端的光滑滑轮(如图所示),下端悬挂重物时,BC绳的拉力大小等于重物的重力.摩擦力有关典型例题1.如图所示,皮带是水平的,当皮带不动时,为使物体向右匀速运动而作用在物体上的水平拉力为F1;当皮带向左运动时,为使物体向右匀速运动而作用在物体上的水平拉力为F2,则()A.F1 = F2 B.F1 > F2C.F1 < F2 D.以上三种情况都有可能2.如图所示,在粗糙的水平面上叠放着物体A和B,A和B间的接触面也是粗糙的,如果用水平拉力F拉A,但A、B仍保持静止,则下面的说法中正确的是()。
A.物体A与地面间的静摩擦力的大小等于FB.物体A与地面的静摩擦力的大小等于零C.物体A与B间的静摩擦力的大小等于FD.物体A与B间的静摩擦力的大小等于零3.如上图所示,用水平力F将物体压在竖直墙壁上,保持静止状态,物体所受的摩擦力的大小( )F A.随F的增大而增大 B.随F的减少而减少C.等于重力的大小 D.可能大于重力4.用手握着一个玻璃杯,处于静止状态。
如果将手握得更紧,手对玻璃杯的静摩擦力将,如果手的握力不变,而向杯中倒入一些水(杯仍处于静止状态),手对杯的静摩擦力将。
5.一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到两个拉力作用,拉力的大小如图所示,物体处于静止状态,(1)若只撤去10N的拉力,则物体能否保持静止状态?;(2)若只撤去2N的力,物体能否保持静止状态?。
6.如图所示,一个本块A放在长木板B上,长木板B放在水平地面上.在恒力F作用下,长木板B以速度v匀速运动,水平弹簧秤的示数为T.下列关于摩擦力的说法正确的是()A.木块A受到的滑动摩擦力的大小等于TB.木块A受到的静摩擦力的大小等于TC.若长木板B以2v的速度匀速运动时,木块A受到的摩擦力大小等于2TD.若用2F的力作用在长木板上,木块A受到的摩擦力的大小等于T一、巧用三角形边角关系解动态平衡问题例1、如图15所示,光滑大球固定不动,它的正上方有一个定滑轮,放在大球上的光滑小球(可视为质点)用细绳连接,并绕过定滑轮,当人用力F缓慢拉动细绳时,小球所受支持力为N,则N,F的变化情况是:A、都变大;B、N不变,F变小;C、都变小;D、N变小, F不变。
例2 如图16所示,绳与杆均轻质,承受弹力的最大值一定,A端用铰链固定,滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计),B端吊一重物。
现施拉力F将B缓慢上拉(均未断),在AB杆达到竖直前A、绳子越来越容易断,B、绳子越来越不容易断,C、AB杆越来越容易断,D、AB杆越来越不容易断。
二、动态分析1.如图19所示,保持 不变,将B点向上移,则BO绳的拉力将:A. 逐渐减小B. 逐渐增大C. 先减小后增大D. 先增大后减小图16 FAB FR图15A B OCG图192.图所示,A 、A ′两点很接近圆环的最高点.BOB ′为橡皮绳,∠BOB ′=120°,且B 、B ′与OA 对称.在点O 挂重为G 的物体,点O 在圆心,现将B 、B ′两端分别移到同一圆周上的点A 、A ′,若要使结点O 的位置不变,则物体的重量应改为 A .G B .2G C .4GD .2G3.长为L 的轻绳,将其两端分别固定在相距为d 的两坚直墙面上的A 、B 两点。
一小滑轮O 跨过绳子下端悬挂一重力为G 的重物C ,平衡时如图所示,求AB 绳中的张力。
4. [2010·黄浦模拟] 如图8-10所示,在穹形支架上,现将用一根不可伸长的光滑轻绳通过滑轮悬挂一个重力为G 的重物.将轻绳的一端固定于支架上的A 点,另一端从B 点沿圆弧支架缓慢向C 点靠近,然后沿直杆支架缓慢向D 点靠近.则绳中拉力大小变化情况是( )A .先变小后变大B .先变小后不变C .先变大后不变D .先变大后变小5.如图所示,两光滑硬杆AOB 成θ角,在两杆上各套上轻环P 、Q ,两环用细绳相连,现用恒力F 沿OB 方向拉环Q ,当两环稳定时细绳拉力为( ) A .F sin θ B .F/sin θ C .F cos θ D .F/cos θ三、整体法和隔离法的综合运用1.如图所示,物体A 、B 、C 叠放在水平桌面上,水平力F 作用于C 物体,使A 、B 、C 以共同速度向右匀速运动,且三者相对静止,那么关于摩擦力的说法,正确的是( )A .C 不受摩擦力作用B .B 不受摩擦力作用C .A 受摩擦力的合力为零D .以A 、B 、C 为整体,整体受到的摩擦力为零2.如图所示,两个光滑小球P 、Q 先后卡在宽度不同、内壁光滑的两个槽中.甲、乙两图中球P 对槽底的压力分别为F A 、AF ',对左侧壁B 处和B '处的压力分别为F B 、B F ',球Q 对右侧壁C 处和C '处的压力分别为F C 、CF ',则 ( ) A .F A =AF ',F B =B F ',F C =C F ' B .F A =AF ',F B =-F C , B F '=-C F ' C .F A AF '≠,F B =-F C , B F '=-C F ' D .F A AF '≠,F B B F '≠,F C C F '≠ 3. 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、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡(如图11),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4、如图1-14所示,在光滑的水平面上,质量分别为M、m的两木块接触面与水平支持面的夹角为θ,用大小均为F的水平力第一次向右推A,第二次向左推B,两次推动均使A、B一起在水平面上滑动,设先后两次推动中,A、B间作用力的大小分别是N1和N2,则有 [ ]A.N1∶N2=m∶MB.N1∶N2=M∶mC.N1∶N2=mcosθ∶MsinθD.N1∶N2=Mcosθ∶msinθ5.如图1所示,甲、乙两个带电小球的质量均为m ,所带电量分别为q 和-q ,两球间用绝缘细线连接,甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上,在两球所在的空间有方向向左的匀强电场,电场强度为E ,平衡时细线都被拉紧.(1)平衡时可能位置是图1中的( )(2)1、2两根绝缘细线的拉力大小分别为( ) A .mg F 21=,222)()(Eq mg F += B .mg F 21>,222)()(Eq mg F +>C .mg F 21<,222)()(Eq mg F +<D .mg F 21=,222)()(Eq mg F +<四.静平衡问题的分析方法【例1】(2003年理综)如图甲所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。