力的相互作用
一、基础知识
1.力的概念
(1)力是物体间的 相互作用 ,力总是 成对 出现的,这一对力的性质 相同 。
(2)力是矢量,其作用效果由 大小 、 方向 及 作用点 三个要素决定。力的作用效果是使物体产生 形变 或 位移 。
2.力的图示和示意图
科学上常用一根带箭头的线段来表示力的各个要素,这种表示方法叫做叫 力的图示 。在许多情况下,我们只关心力的方向,而不太关心力的大小和作用点。这时只需在物体上沿力的方向画一个带箭头的线段来表示力,这样的图叫做 力的示意图 。
3. 重力,重心
(1)重力是由于 地球 对物体的吸引而使物体受到的力,重力的大小 G=mg ,方向 竖直向下 ,作用于物体的 重心 。
(2)测量重力时用 弹簧测力计 ,测量时需使物体处于平衡状态。
4. 弹力,胡克定律
(1)弹力的产生: 物体直接接触 , 有弹性形变 。 (2)常见弹力的方向:
弹力 轻绳的弹力 弹簧两端的弹力 面(或点)与点(或面)接触的弹力 杆的弹力 沿绳指向绳收缩的方向 沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向 垂直于接触面(或切面),指向受力物体 可能沿杆,也可能不沿杆,应具体情况具体分析 弹力的方向 (3)弹力的大小——胡可定律:
内容:弹簧发生形变时,弹力的大小跟弹簧 伸长或缩短的长度 成正比。
表达式: F=kx ,k是弹簧的劲度系数,单位 N/m ,k的大小由弹簧自身性质决定。
5. 静摩擦力
定义:两个具有 相对运动趋势 的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力。
产生条件:(1)接触面 粗糙 ;(2)接触处 有弹力 ;(3)两物体间 有相对运动趋势 (仍保持相对静止)。
大小:(1)静摩擦力与正压力无关,满足 0≤F≤Fmax ;(2)最大静摩擦力Fmax大小与正压力大小
有关。
方向:沿接触面与受力物体相对运动趋势的方向 相反 。 作用点:一般把作用点画在物体的 重心 上。
6. 滑动摩擦力
定义:两个具有 相对运动 的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力。
产生条件:(1)接触面 粗糙 ;(2)接触处 有弹力 ;(3)两物体间 有相对运动 。 大小:(1)滑动摩擦力: F=μFN ;(2)动摩擦因数μ取决于接触面材料及粗糙程度,FN为正压力。
方向:沿接触面与受力物体相对运动趋势的方向 相反 。 作用点:一般把作用点画在物体的 重心 上。
7. 力的合成和分解
力的合成:
(1)遵循规律:力的合成遵循矢量运算法则,即遵循 平行四边形 定则。
(2)力的合成:两个共点力F1和F2的大小均不变,它们之间的夹角为θ,其合力大小为F合,当夹角θ变化时,合力的取值范围是 丨F1-F2丨 ≤F合≤ F1+F2 。
力的分解:
(1)遵循规律:力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循 平行四边形 定则。 (2)分解原则:分解某个力时,一般要根据这个力产生的实际效果进行分解。 (3)正交分解:将一个力分解为两个 互相垂直 的分力的方法。
(4)分解步骤:①选取合适的方向建立坐标系,②将不在坐标轴上的力沿坐标轴方向分解,③分别算出x轴和y轴方向上所受的合力,合力等于在该方向上所有力的代数和,④求出合力的大小,⑤求出合力与x轴方向夹角。
8. 共点力的平衡
(1)平衡状态:物体保持 静止 或 匀速直线运动 的状态。 (2)共点力平衡:物体所受合外力为零,即使F合=0。
(3)二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定 大小相等、方向相反 ,为一对 平衡力 。
(4)三力平衡:如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力 大小相等、方向相反 ,这三个力的有向线段通过平移可构成封闭三角形。
(5)多力平衡:如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力 大小相等、方向相反 ,这些力的有向线段通过平移可构成封闭多边形。
二、常规题型
例1.下列说法中正确的是( C )
A. “风吹草动”,草受到了力,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也是存在的 B. 网球运动员用力击球,网球受力后飞出,网球受力的施力物体是人 C. 每个力都必有施力物体和受力物体 D. 只有直接接触的物体间,才有力的作用
练习1.关于力的下述说法中,正确的是( B )
A. 力的作用离不开施力物体,但可以没有受力物体 B. 只有直接接触的物体之间才可能有力的作用
C. 力是物体对物体的作用,施力物体和受力物体总是成对出现的 D. 没有施力物体和受力物体,力照样可以存在
例2.如图中各球均处于静止状态,(a)(b)接触面光滑,(c)中木块匀速向上运动,试画出(a)中小球和(c)中木块的受力示意图.(要求注明力的符号)
b)
(
练习1. 对以下物体受力分析:
小结:重力一定有,弹力看四周,分析摩擦力,不忘电磁浮。
例3.关于物体受到的重力,以下说法正确的是( B )
A. 一个挂在绳子上静止的物体,它受到的重力就是它对绳子的拉力 B. 在地面上的同一地点,物体的质量越大所受的重力就越大 C. 重力不存在反作用力
D. 只有静止的物体才受到重力作用
练习1.关于重力,下面说法中正确的是( C )
A. 物体在地球上受到的重力,施力物体是地面 B. 在地球上不同的地方,某物体受到的重力相同 C. 物体受到的重力,方向一定是竖直向下 D. 重力的方向总与支持重物的支持面相垂直
练习2. 下列说法中正确的是( A )
A. 用细线将物体悬挂起来,静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上 B. 重心是物体所受重力的作用点,故重心一定在物体上 C. 一对作用力和反作用力做功的代数和一定为零 D. 弹力和摩擦力可以找到施力物体,重力则没有施力物体
练习3.一个质量为60kg的人,在地球表面受到的重力为 600 N。如果此人在g′=g/6
的月球上,他受到的重力是 100 N。(g=10m/s)
2
例4.同学们通过实验探究,得到了在发生弹性形变时,弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系.下列说法中能
反映正确的探究结果的是( A ) A. 弹簧的弹力跟弹簧的伸长量成正比 B. 弹簧的弹力跟弹簧的伸长量成反比 C. 弹簧的弹力跟弹簧的伸长量的平方成正比 D. 弹簧的弹力跟弹簧的伸长量无关
练习1.一弹簧的两端各用10N的外力向外拉伸,弹簧伸长了6cm,现将其中的一端固定于墙上,另一端
用5N的外力来拉伸它,则弹簧的伸长量应为( C ) A. 0.75cm B. 1.5cm C. 3cm D. 6cm
练习2.如图所示,两只同样的弹簧测力计外壳重0.1N(其他部件重力不计),甲“正挂”,乙“倒挂”,
在乙的下方挂上0.2N的砝码,则甲、乙弹簧秤的读数分别为( B ) A. 0.2N,0.3N B. 0.3N,0.2N C. 0.3N,0.3N D. 0.4N,0.3N
练习3.在弹性限度内,一个原长为20cm的轻质弹簧,受到50N的拉力时,总长度为22cm,试求:
(1)弹簧的劲度系数.
(2)当弹簧总长度为19cm时,弹簧的弹力大小.
(1)根据胡克定律得:F=k x,解得:k=F1/(L1-L0)=2500N/m
(2)当弹簧总长度为19cm时,根据胡克定律得F2=k (L0-L2)=25N
例5.如图所示,水平地面上有一货物,货物受的重力G=1000N.某人用F=180N的水平力拉货物,没有拉
动.则货物所受到的静摩擦力大小是( B ) A. 0 B. 180N C. 820N D. 1000N
练习1. 如图所示,一小孩用80N的水平力推置于地面上重为200N的木箱,木箱不动;当小孩用100N的
水平力推木箱,木箱恰好能被推动;当木箱被推动之后,小孩只要用90N的水平推力就可以使木箱沿地面匀速前进,以下是对上述过程作出的计算和判断,其中正确的是 ( AB )
A. 木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.45 B. 木箱与地面间的最大静摩擦力大小为100N C. 木箱与地面间的摩擦力大小始终为80N D. 木箱与地面间的滑动摩擦力大小为100N
练习2.如图所示,甲、乙两位同学做“拔河”游戏.两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端,保持凳子
水平,然后各自向两侧拖拉.若凳子下表面各处的粗糙程度相同,两位同学手掌粗糙程度也相同,在乙端的凳面上放有四块砖,下列说法中正确的是( BD ) A. 由于甲端比较轻,甲容易将凳子拉向自己
B. 由于乙端比较重,凳子和手之间产生较大的摩擦,乙可以将凳子拉向自己 C. 谁用的力气大就可以将凳子拉向自己
D. 拔河过程中乙的手和凳子之间不会有相对滑动,甲的手可以和凳子间有相对滑动,也可以没有相对滑动
例6.质量为1kg的物体置于水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2.从t=0开始,物体以一定
的初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左、大小恒为F0=1N的作用力.假设取向右为正方向,取g=10m/s,则能正确反映物体受到的摩擦力f随时间变化关系的图象是下图中的( D )
A B
C D
2
练习1.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是( D )
A. 只有运动的物体才会受到滑动摩擦力 B. 滑动摩擦力的大小一定跟物体的重力成正比 C. 滑动摩擦力的方向跟物体的运动方向相反 D. 物体受到滑动摩擦力时,一定受到弹力
练习2.装修工人在搬运材料时将其从水平台面上拖出,如图所示,则在匀加速拖出过程中( D )
A. 材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小 B. 材料与平台之间的相对速度逐渐增大,摩擦力逐渐增大 C. 平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小
D. 材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人拉力也不变
练习3.如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很
小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验. 若砝码和纸板的质量分别为m1和m2,各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g.
(1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力的大小; (2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力的大小;
(3)本实验中,m1=0.5kg,m2=0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m,取g=10m/s.若砝码移动的距离超过l=0.002m,人眼就能感知.为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大? (1)砝码和桌面对纸板的摩擦力分别为f1=μm1g,f2=μ(m1+m2)g 纸板所受摩擦力的大小f=f1+f2=μ(2m1+m2)g
(2)设砝码的加速度为a1,纸板的加速度为a2,则有: f1=m1a1 F-f1-f2=m2a2
发生相对运动需要a2>a1 解得F>2μ(m1+m2)g
1122
(3)纸板抽出前砝码运动的距离x1=a1t1,纸板运动距离d+x1=a2t1
22
12
纸板抽出后砝码运动的距离x2=a3t2,L=x1+x2 由题意知a1=a3,a1t1=a3t2 代入数据联立的F=22.4N
2
2
例7-1.如图所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点P在F1、F2和F3三力作
用下保持静止.下列判断正确的是( B ) A. F1>F2>F3 B. F3>F1>F2 C. F2>F3>F1 D. F3>F2>F1
根据共点力平衡条件: F1=F3cos30°=
3F3 2
1
F2=F3sin30°= F3
2
练习1.杂技表演的安全网如图(a)所示,网绳的结构为正方形格子,O、a、b、c、d…等为网绳的结点,
安全网水平张紧后,若质量为m的运动员从高处落下,并停止在O点上.该处下凹至最低点时,网绳dOe,bOg均为120° 张角,如图(b)所示,此时O点周围每根网绳承受的张力大小为( A ) 1A. mg 2B.
3mg 2
C.2mg D.mg
1
因每根绳的合力应为F;而绳受力后成120度角,作出平行四边形可知,由几何关系可知:
2111
当合力为F时,两分力也为F;故每根绳承受的压力大小为F; 运动员处于平衡状态,故
2221
安全网受到的压力为F=mg,故每根网绳承受的张力大小为mg
2
练习2.如图所示,相隔一定距离的两个相同圆柱体固定在同一水平高度处,一轻绳套在两圆柱体上,轻
绳下端悬挂一重物,绳和圆柱体之间的摩擦忽略不计.现增加轻绳长度,而其他条件保持不变,则( BD ) A. 轻绳对物体的作用力的合力将变大 B. 轻绳对物体的作用力的合力将不变 C. 轻绳的张力将变大 D. 轻绳的张力将变小
AB、对重物受力分析可知,左右两根绳对重物的合力与物体的重力大小相等方向相反,所以轻绳对物体的作用力的合力不变,所以A错误,B正确;
CD、以重物和绳子整体为研究对象,分析受力情况:重力、圆柱体A对绳子的作用力FA,圆柱体B对绳子的作用力FB,根据对称性可知,FA=FB,
由平衡条件可得2FAcosα=G,α是圆柱体对绳子的作用力与竖直方向夹角,G是物体的重力.绳越长时,α越小,cosα越大,则FA越小.
所以绳越长时,轻绳的张力将变小,所以C错误,D正确. 故选BD
练习3.如图所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ.若此人所受重力为G,
则椅子各部分对他的作用力的合力大小为( A ) A. G B. Gsinθ C. Gcosθ D. Gtanθ
例7-2.小东在体育课上做单杠练习时,两臂伸直,双手平行握住单杠,之后逐渐增加双手间距,此过程
中手臂上的拉力变化情况为( B ) A. 逐渐变小 B. 逐渐变大 C. 先变大后变小 D. 先变小后变大
练习1.如图所示,倾角为θ的斜面上固定有一竖直挡板,重为G的光滑小球静止时对斜面的压力为N,
小球的重力按照产生的作用效果可分解为( A ) G
A. 垂直于斜面的分力和水平方向的分力,且N=
cosθB. 垂直于斜面的分力和水平方向的分力,且N=Gcosθ G
C. 垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力,且N= cosθD. 垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力,且N=Gcosθ 三力平衡,组成封闭直角三角形,N为斜边。
练习2.如图一个三角形C上左右各压着个小三角形a,b并保持静止,对C进行受力分析
练习3.如图所示,重力为G的质点M,与三根劲度系数相同的螺旋弹簧A、B、c相连,C处于竖直方向,
静止时,相邻弹簧间的夹角均为120°,已知弹簧A和B对质点的作用力的大小均为2G,则弹簧C对质点的作用力的大小可能为( BD ) A.2G B.G C.O D.3G
若弹簧A和B对质点的作用力为拉力,对M进行受力分析如图,由于M处于平衡状态, 所以:FC=G+FAcos60°+FBcos60°=3G,故选项B正确;
若弹簧A和B对质点的作用力为推力,对M进行受力分析,由于M处于平衡状态, 所以:FC=FAcos60°+FBcos60°-G=G,故选项D正确
例8.(2011·山东理综)如图所示,将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,
两侧用细绳系于墙壁。开始时a、b均静止,弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受摩擦力Ffa≠0,b所受摩擦力Ffb=0。现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间( AD ) A.Ffa大小不变 B.Ffa方向改变 C.Ffb仍然为零 D.Ffb方向向右
剪断右侧绳的瞬间,右端细绳上拉力突变为零,而弹簧对两木块的拉力没有发生突变,与原来一样,所以b对地面有向左的运动趋势,受到静摩擦力Ffb方向向右,C错误D正确.剪断右侧绳的瞬间,木块a受到的各力都没变化,A正确,B错误.
练习1.如图所示,轻质弹簧连接A、B两物体,A放在水平地面上,B的上端通过细线挂在天花板上;已
知A的重力为8N,B的重力为6N,弹簧的弹力为4N.则地面受到的压力大小和细线受到的拉力大小可能是( BC )
A.18N和10N B.4N和10N C.12N和2N D.14N和2N
A受重力,弹簧的弹力及地面的支持力而处于平衡状态;若弹力向上,则支持力F=GA-F1=8N-4N=4N, 若弹力向下,而支持力F′=8N+4N=12N;
对整体分析,整体受重力、拉力及地面的支持力,若支持力为4N,则拉力F2=GA+GB-F=10N;若支持力为12N, 则拉力F2′=GA+GB-F′=2N; 故有两种可能:4N和10N;12N和2N;
练习2.在如图所示装置中画出杆AB、AC对A点的弹力的方向,不计AB、AC的重力。
用绳替换AB,原装置状态不变,说明AB对A施加的是 拉力;用绳替换AC,原状态不能维持,说明AC对A 施加的是支持力
小结:共点力平衡类问题,关键是区分各类物体的弹力作用方式的不同。
(1)假设法:先假设研究对象没有接触物体,看看研究对象有怎样的运动趋势。若靠近,则有挤压的弹力,若远离,则有拉伸的弹力,若不动,则无弹力
(2)替换法:用细绳代替杆件或弹簧,看能不能维持原来的状态,若能,则说明杆件或弹簧提供拉力,若不能,则提供支持力。
三、重点难点
例1.(2014·广东卷) 如图7所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,
下列说法正确的是( A ) A.M处受到的支持力竖直向上 B.N处受到的支持力竖直向上 C.M处受到的静摩擦力沿MN方向 D.N处受到的静摩擦力沿水平方向
支持力方向与接触面垂直,所以M处的支持力的方向与地面垂直,即竖直向上,N处支持力垂直MN向上,所以A正确B错误,摩擦力方向与接触面平行与支持力垂直,所以CD错误。
练习1.(2014·山东卷) 如图所示,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易
秋千.某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变.木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后( A ) A.F1不变,F2变大 B.F1不变,F2变小 C.F1变大,F2变大 D.F1变小,F2变小
轻绳被剪前后都处于静止状态所受合力都为0,所以F1不变,对木板受力分析,2F2cosθ=G,剪短后θ变大,cosθ变小,所以F2变大
练习2.如图,质量mA>mB的两物体A、B叠放在一起,靠着竖直墙面.让它们由静止释放,在沿粗糙墙
面下落过程中,物体B的受力示意图是( A )
A. B. C. D.
A与B整体同时沿竖直墙面下滑,受到总重力,墙壁对其没有支持力,如果有,将会向右加速运动,因为没有弹力,故也不受墙壁的摩擦力,即只受重力,做自由落体运动;
由于整体做自由落体运动,处于完全失重状态,故A、B间无弹力,再对物体B受力分析,只受重力;
练习3.(2011,天津)如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀
减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力( A ) A.方向向左,大小不变 C.方向向右,大小不变
B.方向向左,逐渐减小 D.方向向右,逐渐减小
运用假设法,假设方向向右,B应该加速运动,所以向左。如果逐渐减小,B应该加速度越来越小。
例2.长直木板的上表面的一端放有一个木块,如图7所示,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面
的夹角α变大),另一端不动,则木块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图象是下列图中的 ( C )
当α=0木板刚开始转动时,没有摩擦力,故A错误 当木块相对于木板刚好要滑动还没滑动时,木块受到 最大静摩擦力,且大于刚开始运动时所受到的滑动摩擦力 ,即Ffm>Ff滑,下一时刻摩擦力会突然变小,所以BD错误。
练习1.如图所示,物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动,关于物体A所受的摩擦力,
下列说法正确的是( D )
A.甲、乙两图中A均受摩擦力,且方向均与F相同 B.甲、乙两图中A均受摩擦力,且方向均与F相反 C.甲、乙两图中A物体均不受摩擦力
D.甲图中A不受摩擦力,乙图中A受摩擦力,方向和F相同
甲中A做匀速直线运动,而甲中A物体不受外力,故甲中A没有相对于B的运动趋势,故甲中A不受摩擦力;乙中A也是平衡状态,但A的重力使A有一沿斜面下滑的趋势,故B对A有向上摩擦力,故A受F方向相同的摩擦力;
练习2.(2010·安徽理综)L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定在木板上,另一端
与置于木板上表面的滑块Q相连,如图所示.若P、Q一起沿斜面匀速下滑,不计空气阻力.则木板P的受力个数为( C )
A.3 B.4 C.5 D.6 选P为研究对象,对木板P进行受力分析.由于光滑 所以QP之间没有摩擦力,木板P受重力、斜面的支持力、 滑块Q的弹力、弹簧的弹力和与斜面间的摩擦力5个力的作用. 故选C
例3.如图所示,质量为m的物体放在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为μ。现施以与水平方向
成θ角且斜向上的拉力F,为使物体能沿水平面做匀速运动,当θ取何值时,F力最小?此最小值多大? 将力F分解为水平分力F1和竖直分力F2,则有: F1=f,F2+N=mg,即Fcosθ=μN,Fsinθ+N=mg
μmg1所以F=,为使F最小,可令sinβ=,则上式可化简 2
cosθ+μsinθ 1+μ
μmg
为F=。当α+β=90°,即α=90°-β=arctanμ时,F最小 2
1+μsin(α+β)
μmg
最小值为 2
1+μ
例4.(2013,上海单科)两个共点力Fl、F2大小不同,它们的合力大小为F,则( AD )
A.F1、F2同时增大一倍,F也增大一倍 B.F1、F2同时增加10N,F也增加10N C.F1增加10N,F2减少10N,F一定不变 D.若F1、F2中的一个增大,F不一定增大
根据求合力公式F=F1+F2+2F1F2cosθ ,Fl、F2都变为原来的2倍,合力一定变为原来的2倍,A正确;力的变化不是按比例增加或减少的,BC不能判断出合力情况;两力一个增大,合力有可能增大有可能减小,所以D正确
2
2
练习1.在科学研究中,可以用风力仪直接测量风力的大小,其原因如图所示.仪器中有一根轻质金属丝,悬
挂着一个金属球m.无风时,金属丝竖直下垂;当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝偏离竖直方向一个角度.风力越大,偏角越大,通过传感器,就可以根据偏角的大小指示出风力.那么,风力大小F跟小球质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢?
风力F和拉力T的合力与重力等大反向, 由平行四边形定则可得, F=mgtanθ
例5.(2012,山东理综)如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转
动,在O点悬挂一重物M,将两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止.Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小,FN表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止且O1、O2始终等高,则( BD )
A.Ff变小 B.Ff不变 C.FN变小 D.FN变大
系统处于平衡状态,在竖直方向,2Ff=(2m+M)g,Ff与两板间距无关, 所以不变,B正确;以O点为研究对象,进行受力分析,将T分解为竖直 θθθ向上的分力Tcos和水平分力FN=Tsin,根据平衡条件,2 Tcos=Mg 222Mg
所以T=,所以当两板间距增大,θ变大,T变大,FN变大,D正确
θ2 cos
2
例6.如图所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A端、B端是固定的.平衡时AO是水平的,BO与水
平方向的夹角为θ.AO的拉力F1,BO的拉力F2的大小是( BD ) A.F1=mgcosθ
B.F1=mgcotθ
C.F2=mgsinθ
mg
D.F2= sinθ
F1、F2、mg三个力可以构成封闭直角三角形
练习1.如图所示,石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为α,重力加
速度为g.若接触面间的摩擦力忽略不计,求石块侧面所受弹力的大小为多少? 以楔形石块为研究对象,受到重力mg,两侧拱桥的弹力f,受力如图, 由平衡条件根据力的合成法可得: mg=2Fcos(90°-α), mg
所以,F=
2sinα
练习2.如水平细杆上套一环A,环A与球B间用一轻绳相连,质量分别为mA、mB,由于球B受到水平风力
作用,环A与球B一起向右匀速运动.已知细绳与竖直方向的夹角为θ.则下列说法正确的是( AC ) A.球B受到的风力F为mBgtanθ
B.风力增大时,轻质绳对球B的拉力保持不变 C.杆对环A的支持力不随风力的增加而增加 D.环A与水平细杆间的动摩擦因数为
mB
mA+mB
mBg
对B球受力分析可知A正确,当风力增大时,由于F拉=,θ增大,F拉增大,所以B错,以整体为研
cosθ究对象,竖直方向杆对A的支持力与环A和B球整体受到的重力平衡,所以C正确,水平方向上, mBgtanθ=μ(mA+mB)g,所以D错
练习3.如图,光滑斜面的倾角为30°轻绳通过两个滑轮与A相连,轻绳的另一端固定于天花板上,不计
轻绳与滑轮的摩擦.物块A的质量为m不计滑轮的质量,挂上物块B后,当滑轮两边轻绳的夹角为90°时,A、B恰能保持静止,则物块B的质量为( A ) A.2m B.2m C.m D.2m 2对A、B进行受力分析,根据共点力平衡条件, mgsin30°=T,2T=Mg,解得,M=
2m 2例7.(2012,课标)如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压
力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置.不计摩擦,在此过程中( B ) A.N1始终减小,N2始终增大 B.N1始终减小,N2始终减小 C.N1先增大后减小,N2始终减小 D.N1先增大后减小,N2先减小后增大
受力如图绿线,球始终处于平衡状态,N1、N2的合力(红线) 必与重力等大反向,N1的方向固定不变,红线的长短和方向不变, N2方向始终要与板垂直,挡板下落,N2就由a向b移动,N2的始终减少, bc边的c点沿N1向球移动,N1始终减小.
练习1.质量为m的球放在倾角为α的光滑斜面上,试分析挡板AO与斜面间的倾角β多大时,AO所受压
力最小?
以球为研究对象,球所受重力G产生的效果有两 个:对斜面产生了压力F1,对挡板产生了压力F2, 根据重力产生的效果将重力分解,当挡板与斜面的 夹角β由图示位置变化时,F1大小改变,但方向 不变,始终与斜面垂直;F2的大小、方向均改变,
当F2与F1垂直即β=90°,挡板AO所受压力最小,最小压力F2min=mgsinα.
练习2.光滑半球面上的小球被一通过定滑轮的力F由A点缓慢拉到顶端的过程中,绳的拉力F及半球面
对小球的支持力Fn的变化情况(如图)正确的是( C ) A.Fn不变,F增大 B.Fn增大,F减小 C.Fn不变,F减小 D.Fn增大,F增大 以小球为研究对象,分析小球受力情况: 重力G,细线的拉力F和半球面的支持力Fn, 作出Fn、F的合力G′,由平衡条件得知G′=G. 由△FnG′A∽△AOOFnG′FAO1AO221得,AO=O=,所以Fn=G,F=G 1O12AO2O1O2O1O2O1O2,AO1不变,AO2变小,所以Fn不变,F变小
小结:注意关键字,缓慢,说明过程中任一时刻都是平衡状态
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