2022年高三物理一轮复习共点力的平衡教学案新人教版 2.pdf
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2022年高三物理一轮复习共点力的平衡教学案新人教版 2.pdf
学习必备欢迎下载2011 高三物理一轮复习教学案(4)- 共点力的平衡【学习目标】1、理解共点力作用下的物体平衡条件及其在解题中的应用。2、掌握几种常见的平衡问题的解题方法。【自主学习】1共点力物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的或者它们的作用线交于,这几个力叫共点力。2平衡状态:一个物体在共点力作用下,如果保持或运动, 则该物体处于平衡状态3平衡条件:物体所受合外力其数学表达式为:F合或 Fx 合= Fy 合= ,其中 Fx 合为物体在x 轴方向上所受的合外力,Fy 合为物体在y 轴方向上所受的合外力平衡条件的推论(1) 物体在多个共点力作用下处于平衡状态,则其中的一个力与余下的力的合力等大反向. (2) 物体在同一平面内的三个互不平行的力的作用下处于平衡状态时,这三个力必为共点力 . (3) 物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,这三个力的有向线段必构成封闭三角形,即表示这三个力的矢量首尾相接,恰能组成一个封闭三角形. 4力的平衡:作用在物体上的几个力的合力为零,这种情形叫做。若物体受到两个力的作用处于平衡状态,则这两个力若 物 体 受 到 三 个 力 的 作 用 处 于 平 衡 状 态 , 则 其 中 任 意 两 个 力 的 合 力 与 第 三 个力5. 解题途径当物体在两个共点力作用下平衡时,这两个力一定等值反向;当物体在三个共点力作用下平衡时, 往往采用平行四边形定则或三角形定则;当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时,往往采用正交分解法. 【典型例题】例 1. 一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动。 探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷气方向的描述中正确的是A.探测器加速运动时,沿直线向后喷气B.探测器加速运动时,竖直向下喷气C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气D.探测器匀速运动时,不需要喷气解:探测器沿直线加速运动时,所受合力F合方向与运动方向相同,而重力方向竖直向下, 由平行四边形定则知推力方向必须斜向上方,因此喷气方向斜向下方。匀速运动时,所受合力为零,因此推力方向必须竖直向上,喷气方向竖直向下. 选 C F F G G v v F合精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 4 页学习必备欢迎下载例 2. 重 G的均匀绳两端悬于水平天花板上的A、B两点。静止时绳两端的切线方向与天花板成 角. 求绳的 A端所受拉力F1和绳中点C处的张力F2. 解:以 AC段绳为研究对象,根据判定定理, 虽然 AC所受的三个力分别作用在不同的点(如图中的A、C、P点) ,但它们必为共点力. 设它们延长线的交点为O ,用平行四边形定则作图可得:tan2,sin221GFGF例 3. 用与竖直方向成=30斜向右上方, 大小为 F 的推力把一个重量为G的木块压在粗糙竖直墙上保持静止 . 求墙对木块的正压力大小N和墙对木块的摩擦力大小f. 解:从分析木块受力知,重力为G ,竖直向下,推力F 与竖直成30斜向右上方,墙对木块的弹力大小跟F 的水平分力平衡,所以N=F/2,墙对木块的摩擦力是静摩擦力,其大小和方向由F 的竖直分力和重力大小的关系而决定:当GF32时, f=0 ;当GF32时,GFf23,方向竖直向下;当GF32时,FGf23,方向竖直向上. 例 4. 如图所示,将重力为G的物体 A放在倾角 的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为 ,那么对A施加一个多大的水平力F,可使物体沿斜面匀速上滑?例 5. 如图所示, 在水平面上放有一质量为m 、与地面的动动摩擦因数为的物体, 现用力 F 拉物体,使其沿地面匀速运动,求F的最小值及方向. (12minmgF,与水平方向的夹角为=arctan ) 例 6. 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(如图所示) . 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FN和摩擦力f 的变化情况是A.FN不变, f 变大 B.FN不变, f 变小C.FN变大, f 变大 D.FN变大, f 变小解:以两环和细绳整体为对象求FN,可知竖直方向上始终二力平衡,FN=2mg不变;以 Q环为对象,在重力、细绳拉力F 和 OB压力 N作用下平衡,设细绳和竖直方向的夹角为 ,则 P 环向左移的过程中将减小, N=mgtan也将减小。再以整体为对象,水平方向只有OB对 Q的压力 N和 OA 对 P环的摩擦力f 作用,因此 f=N 也减小 . 答案选 B. 【针对训练】1. 如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,碗的内表面及碗口是光滑的. 一根细线跨在碗口上,线的两端分别细有质量为m1和 m2的小球,当它们处于平衡状态时,质量为 m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为=600. 两小球的质量比为(A)G/2 F1 F2 O F2 F1 G/2 O mg F N O A B P Q Om1m2FA F 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页学习必备欢迎下载A.33 B.32 C.23 D.222. 如图所示,人重600N,木板重 400N,人与木板、木板与地面间的动摩擦因数皆为0.2 ,现在人用水平力拉绳,使他与木块一起向右匀速运动,则(BC )A.人拉绳的力是200N B.人拉绳的力是100N C.人的脚给木块摩擦力向右 D.人的脚给木块摩擦力向左3. 如图所示,两个完全相同的小球,重力大小为G,两物体与地面间的动摩擦因数均为 ,一根轻绳的两端固定在两个球上,在绳的中点施加一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后,两段绳的夹角为,求当 F至少为多大时,两球将会发生相对滑动?(2tan2 GF)4. 如图所示,两个固定的光滑硬杆OA与 OB ,夹角为 ,各套一轻环 C、D,且 C、D用细绳相连,现在用一水平恒力F 沿 OB方向拉环 D,当两环平衡时,绳子的拉力是多大? (sinF) 5. 如图所示 , 均匀杆 AB重为 G,A 端用细绳吊在O点, 在 B端加一水平力F, 使 AB静止 , 此时杆与水平方向夹角为, 细绳与竖直方向成角, 则(B) A.拉力 F 一定大于G B.绳子拉力T 一定大于 G C.AB杆与水平夹角必小于 D.F 足够大时细绳可在水平方向上 6. 现用两根绳子AO和 BO悬挂一质量为10N 的小球, AO绳的 A点固定在竖直放置的圆环的环上,O 点为圆环的圆心,AO绳与竖直方向的夹角为37,BO绳的 B 点可在环上滑动,已知每根绳子所能承受的最大拉力均为12N,则在 B 点沿环顺时针缓慢滑到N的过程中( C )A. 两根绳均不断B. 两根绳同时断C. AO 绳先断D. BO 绳先断7. 如图所示,两个木块的质量分别为1m和2m,两个轻质弹簧的劲度分别为1k和2k,上面的木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个弹簧处于静止状态。现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧,在这过程中下面木块移动的距离为 (21/ kgm) ,上面木块移动的距离为 (1121/kgmkgm) 。 8. 如图所示,劲度系数分别为1K、2K的轻弹簧竖直悬挂着,两弹簧间有一质量为m的重物,最下端挂一质量也为m的重物,用竖直向上的力F 托着下端重物,整个装置处于静 止 状 态 , 此 时 两 弹 簧 的 总 长 正 好 等 于 两 弹 簧 原 长 之 和 , 则 该 力F= )2(2121mgKKKKF。ACDBOOBA FF精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 4 页学习必备欢迎下载 9. 所图所示,光滑斜面上安装一光滑挡板AO ,挡板可绕O 处铰链无摩擦转动,在挡板与斜面间放一匀质球,现使挡板从图示位置缓慢转至竖直位置,则此过程中球对挡板的压力1N的变化情况可能是(C ) 。A. 逐渐减小B. 逐渐增大C. 先减小后增大D. 先增大后减小 10. 一质量为m的物体放在倾角为的斜面上,如果物体能沿斜面匀速下滑,则物体与斜面间的动摩擦因数为 (tan) ;如果在此物体上作用一个水平力 使 物 体 静 止 在 斜 面 上 , 水 平 力 大 小mg tg, 这 时 物 体 与 斜 面 间 的 摩 擦 力为。(0) 11. 如图所示, 质量为kgm4.01的物体 A与质量为kgm22的物体 B叠放在倾角为30的斜面上,物体B在平行于斜面向上的拉力F 作用下匀速运动,已知A、B总保持相对静止,若A、B 间的动摩擦因数均为34.0,B 与斜面间的动摩擦因数为4/3,求:(1)则 A、 B间的摩擦力为多少?(2)拉力 F 为多少?答案: ( 1)2N (2)21N(向上运动) ;3N (向下运动)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 4 页