1.分析下列各圖在a物體所受的力(接觸面光滑)
2.畫出下面第二行各圖中光滑球的受力情況.
3.畫出下列各圖中a物體所受全部外力,各圖中a均處於靜止狀態
4.作出下列各圖中a物體的受力分析:圖⑴和⑵中物體處於靜止;圖⑶⑷⑸中物體向右做勻加速直線運動.水平面粗糙.圖⑹⑺中兩物體之間有摩擦.
5.在斜面上受摩擦力條件下分析物體的受力情況. (斜面粗糙,摩擦力不為零) 說明:圖(1)a勻速下滑;圖(2).:
a沿斜面上滑;圖(3):a勻速上滑. 圖(4):.a加速上滑.
圖(5):a與b一起加速下滑;圖(6):a、b均靜止.
6.對下列各圖中的a物體均處於靜止狀態,試畫出a物體的受力分析圖. 說明:圖(6)中分析a杆的受力 (懸掛點的作用力不分析), a、b均保持靜止.
共點力的平衡條件
【知識要點】
1.共點力的平衡條件是f合=0;
2.平衡狀態的二個特徵是:①a=0; ②速度v恆定;
3.物體所受的合力為零,在正交分解時常採用: ①fx合=0; ②fy合=0
【問題**】
一.共點力的含義:如果物體受幾個外力作用,這些外力的作用線交於一點或它們的延長線可以相交於一點,則這幾個力稱為共點力
二.物體在共點力作用下的平衡:如果物體在幾個共點力作用下處於靜止或勻速直線運動狀態,就叫共點力作用下的平衡.高中階段主要研究物體在共點力作用下的平衡問題.
1.物體在二力作用下的平衡條件:兩個力大小相等,方向相反,且作用在一條直線上.
用數學表達為: 或寫成: =0
即:物體在兩個外力作用下平衡的條件可以敘述為"物體所受兩個外力的合力為零".也就是說,物體所受兩個外力必須滿足"大小相等,方向相反,且在一條直線上",它們的合力才能為零.試判斷下列四個圖中的f1和f2是否平衡
2.物體受三個共點力作用下的平衡條件
如果物體受三個共點力而平衡,可以先將任意兩個力合成乙個力f′,則物體等效於受兩個共點力而平衡,由二力平衡條件,f′與剩下的乙個力必然滿足等大反向共線這個條件,或者說:f′與第三個力的合力為零.所以得到三個共點作用下的平衡條件是
物體受三個外力的合力為零.
例1:如圖所示,光滑均勻球放在斜與豎直擋板之間處於靜止狀態,斜面傾角為θ,球的質量為m,試分析球的受力情況,並求出斜面和擋板對球的彈力
例2.如圖所示,質量為m的均勻球用兩個細繩懸掛在天花板和豎直牆壁之間,ac繩與豎直方向的夾角為30°,bc繩處於水平狀態.求三根細繩受到的拉力大小?
3.物體受多個共點力作用下的平衡條件:合力為零.
思想方法:運用力的等效原理,如果物體受四個共點力,可以先將任意兩個力合成乙個力,將受四個共點力轉化為受三個共點力.同理,物體受多個共點力作用時,總可以轉化為受三個共點力或兩個共點力.
最後得到結論:
物體受多個共點力作用的平衡條件是合力為零,數學表示式為 σ f =0
…… += 0
合力為零是向量和為零.上式中的每個「+」都表示要做一次平行四邊形並畫對角線。用「+」表示「向量加法或求向量和。
注意點:物體處於共點力作用而平衡,在任意方向都滿足平衡條件.所以有:
分量式: ① fx合=0 (各個外力在x軸上的分力的代數和為零,正負號表示這些分力的方向)
② fy合=0 (各個外力在y軸上的分力的代數和為零,正負號表示這些分力的方向)
4.物體受四個或四個以上的共點力作用的平衡問題的解法:正交分解法
解題步驟:
⑴確定分析物件並進行受力分析(最關鍵)
⑵建立恰當的座標直角座標系,並將不在座標上的力沿座標方向分解
⑶根據共點力平衡條件,在x軸方向和y軸方向各列乙個方程,必要時結合f=kx或f =μfn再建立乙個輔助方程
⑷解方程並討論結果是否合理,或指時所求力的方向(通常用角度表示)
【典型例題】
【例3】下列物體中處於平衡狀態的是( )
a.靜止在粗糙斜面上的物體 b.沿光滑斜面下滑的物體
c.在平直路面上勻速行駛的汽車 d.做自由落體運動的物體在剛開始下落的瞬間
注意:物體在某一時刻的速度為零與物體保持靜止是兩個不同的概念。物體在某一時刻速度為零,並不能說明物體處於靜止狀態;物體處於平衡狀態,也不一定速度為零。
【例4】如圖4-1-3所示,某個物體在f1、f2、f3、f4四個力的作用下處於靜止狀態,若f4的方向沿逆時針轉過60°而保持其大小不變化,其餘三個力的大小和方向不變,則此時物體所受到的合力大小為( )
a. b. c. d.
【總結】共點力作用下物體平衡的運動學特徵是保持靜止或勻速直線運動狀態。動力學特徵是合力為零。
【達標訓練】
1.如圖所示,用大小相等、方向相反,並在同一水平面上的力n擠壓相同的木板,木板中間夾著兩塊相同的磚,磚和木板均保持靜止,則( )
a.兩磚間摩擦力為零 b.f越大,板與磚之間的摩擦力就越大
c.板、磚之間的摩擦力大於磚的重力 d.兩磚之間沒有相互擠壓的力
2.如圖在水平力f的作用下,重為g的物體沿豎直牆壁勻速下滑,物體與牆之間的動摩擦因數為μ,物體所受摩擦力大小為( )
a.μfb.μ(f+g) c.μ(f-g) d.g
3.如圖所示,乙個重為g的木箱放在水平地面上,木箱與水平面間的動摩擦因數為μ,用乙個與水平方向成θ角的推力f推動木箱沿地面做勻速直線運動,則推力的水平分力等於( )
a.fcosb.μg/(cosθ-μsinθ)
c.μg/(1-μtanθ) d.fsinθ
4.如圖在粗糙水平面上放一三角形木塊a,物塊b在a的斜面上勻速下滑,則( )
a.a保持靜止,而且沒有相對於水平面運動的趨勢
b.a保持靜止,但有相對於水平面向右運動的趨勢
c.a保持靜止,但有相對於水平面向左運動的趨勢
d.因未給出所需資料,無法對a是否運動或有無運動趨勢做出判斷
5.如圖所示,物塊p與q間的滑動摩擦力為5 n,q與地面間的滑動摩擦力為10 n,r為定滑輪,其質量及摩擦均可忽略不計,現用一水平拉力f作用於p上並使p、q發生運動,則f至少為( )
a.5 n b.10 n c.15 nd.20 n
6.如圖所示,甲、乙、丙、丁四種情況,光滑斜面的傾角都是α,球的質量都是m,球都是用輕繩繫住處於平衡狀態,則( )
a.球對斜面壓力最大的是甲圖所示情況
b.球對斜面壓力最大的是乙圖所示情況
c.球對斜面壓力最小的是丙圖所示情況
d.球對斜面壓力最大的是丁圖所示情況
7.如圖所示,固定在水平面上的光滑半球,球心o的正上方固定乙個小定滑輪,細繩一端拴一小球,小球置於半球面上的a點,另一端繞過定滑輪,如圖所示.今緩慢拉繩使小球從a點滑向半球頂點(未到頂點),則此過程中,小球對半球的壓力大小n及細繩的拉力t大小的變化情況是( )
a.n變大,t變大 b.n變小,t變大
c.n不變,t變小 d.n變大,t變小
8.如圖所示,繩oa、ob懸掛重物於o點,開始時oa水平.現緩慢提起a端而o點的位置保持不變,則( )
a.繩oa的張力逐漸減小 b.繩oa的張力逐漸增大
c.繩oa的張力先變大,後變小 d.繩oa的張力先變小,後變大
9.將力f分解為f1和f2兩個分力,若已知f的大小及f和f2之間的夾角θ,且θ為銳角,則當f1和f2大小相等時,f1的大小為_______;而當f1有最小值時,f2的大小為_______.
10.如圖所示表面光滑、質量不計的尖劈插在縫a、b之間,在尖劈背上加一壓力p,如圖所示,則尖劈對a側的壓力為_______,對b側的壓力為_______.
11.如圖所示,長為5 m的細繩的兩端分別繫於豎立在地面上相距為4 m的兩桿的頂端a、b.繩上掛乙個光滑的輕質掛鉤,其下連著乙個重為12 n的物體.平衡時,繩的張力t=_______.
12.如圖所示,在傾角θ=30°的粗糙斜面上放一物體,重力為g.現用與斜面底邊平行的力f=g/2推物體,物體恰能在斜面上做勻速直線運動,求物體與斜面間的動摩擦因數.
受力分析及平衡問題
一、思路:
明確物件,分析受力,畫受力圖
二、方法——隔離法
將研究物件從周圍物體中隔離出來,只分析物體受到的力,不分析它給其他物體的力。
三、順序:
1.重力:肯定有。
2.彈力:查周圍(與之接觸的物體)。
3.摩擦力:一般用假設法分析靜摩擦力。
4.其它力
說明:對於彈力和摩擦力的分析,必要時要用到力的概念、產生條件、假設法或者根據物體的運動狀態來分析。
四、畫出下列物體的受力示意圖並計算力的大小,計算力的大小要寫出詳細過程。(以下計算g均取10n/kg)
(一)水平面上的物體:
練習1:如圖所示,質量為m=2kg的物體處於水平面上,物體與地面間的動摩擦因數為u=0.3。
⑴當物體靜止時,對物體受力分析並求出彈力大小;⑵當物體向右運動時,對物體受力分析並求出彈力和摩擦力的大小;
練習2:如圖所示,質量為m=3kg的物體,在水平拉力f的作用下處於水平面上,物體與地面間的動摩擦因數為μ=0.3。
⑴當物體靜止時,對物體受力分析並求出彈力、摩擦力和拉力f的大小;⑵當物體向右勻速運動時,對物體受力分析並求出彈力、摩擦力和拉力f的大小;⑶當物體向左運動時,對物體受力分析並求出彈力和摩擦力的大小;
練習3:如圖所示,質量為m=3kg的物體,在與水平方向成37°角的拉力f的作用下向右勻速運動,物體與地面間的動摩擦因數為μ=0.3。
對物體受力分析並求出彈力摩擦力和拉力f的大小。(sin37°=0.6,cos37°=0.
8)練習4:如圖所示,質量為m=3kg的物體,在與水平方向成37°角的拉力f的作用下向右勻速運動,物體與地面間的動摩擦因數為μ=0.3。
對物體受力分析並求出彈力摩擦力和推力f的大小。(sin37°=0.6,cos37°=0.
8)練習5:a、b疊放在一起靜止在水平地面上,a、b的質量分別為m=2kg和m=3kg,分別對a、b進行受力分析並求出彈力的大小:
練習6:a、b疊放在一起,b受到水平向右的拉力f 的作用,a、b的質量分別為m=2kg和m=3kg,a與b之間的摩擦因數為μ1=0.2,b與地面間的摩擦因數為μ2=0.
3,a、b相對靜止,一起向右勻速運動,分別對a、b進行受力分析並求出彈力、摩擦力和拉力f的大小。
高一物理受力分析專題 訓練
一 物體受力分析方法 把指定的研究物件在特定的物理情景中所受到的所有外力找出來,並畫出受力圖,就是受力分析。對物體進行正確地受力分析,是解決好力學問題的關鍵。1 受力分析的順序 先找重力,再找接觸力 彈力 摩擦力 最後分析其它力。2 受力分析的幾個步驟 靈活選擇研究物件 也就是說根據解題的目的,從體...
05 受力分析
五 受力分析 三維目標 1.知識與技能 掌握受力分析的方法,會對物體正確地進行受力分析。2.過程與方法 通過對物體受力分析的實踐,進一步加深對力的性質和作用效果的理解。3.情感 態度與價值觀 通過對物體受力的分析和對力的作用效果的討論,體會物理與現實生活的緊密聯絡,培養學生熱愛科學 獻身科學的情感。...
受力分析系列一
1.簡單的平衡受力分析 一般直接將個個力以同一點為公共點做出示意圖,建立適當的平面直角座標系,將不在座標軸上的力分解到座標軸上,再分軸合成,建立方程組解方程,如若求的某個力大小為零,則這個理不存在。例1 如圖所示,判斷接觸面對球有無彈力,已知球靜止,接觸面光滑。例2 如圖所示,判斷接觸面mo on對...