高考物理-物体的平衡专题.ppt

1.1.物体的平衡条件：物体的平衡条件：F=0 或者或者Fx=0Fy=0 2.2.三力平衡时，任意两力的合力跟第三力等值反向。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、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。方法求解之。3.3.三力平衡时，三力的大小必满足以下关系：三力平衡时，三力的大小必满足以下关系：F F1 1-F-F2 2 F F3 3 F F1 1+F+F2 24.4.一个物体只受三个力作用，这三力必然平行或者共一个物体只受三个力作用，这三力必然平行或者共点。点。5.5.三个以上力的平衡问题一般用正交分解法求解。三个以上力的平衡问题一般用正交分解法求解。物体的平衡物体的平衡例例1、下下列列关关于于运运动动状状态态与与受受力力关关系系的的说说法法中中，正正确确 的是的是 （）A、物体的运动状态发生变化，物体的受力情况一定物体的运动状态发生变化，物体的受力情况一定 变化；变化；B、物体在恒力作用下，一定作匀变速直线运动；物体在恒力作用下，一定作匀变速直线运动；C、物体的运动状态保持不变，说明物体所受的合外物体的运动状态保持不变，说明物体所受的合外 力为零；力为零；D、物体作曲线运动时，受到的合外力可能是恒力。物体作曲线运动时，受到的合外力可能是恒力。C D例例2、如如图图所所示示，位位于于斜斜面面上上的的物物体体M在在沿沿斜斜面面向向上上的的力力F作作用用下下，处处于于静静止止状状态态，则则斜斜面面作作用用于于物物块块的的静摩擦力为静摩擦力为()。A、方向可能沿斜面向上方向可能沿斜面向上B、方向可能沿斜面向下方向可能沿斜面向下C、大小可能等于零大小可能等于零D、大小可能等于大小可能等于FFMA B C D练习：如图，质量为练习：如图，质量为m的三角形尖劈静止于斜面上，的三角形尖劈静止于斜面上，上表面水平。今在其上表面加一竖直向下的力上表面水平。今在其上表面加一竖直向下的力F。则。则物体：物体：()A、保持静止；、保持静止；B、向下匀速运动；、向下匀速运动；C、向下加速运动；、向下加速运动；D、三种情况都要可能。、三种情况都要可能。A例例3、一质量为、一质量为m的物体，置于水平长木板上，物体与的物体，置于水平长木板上，物体与木板间的动摩擦因数为木板间的动摩擦因数为。现将长木板的一端缓慢抬起，。现将长木板的一端缓慢抬起，要使物体始终保持静止，木板与水平地面间的夹角要使物体始终保持静止，木板与水平地面间的夹角不不能超过多少？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。能超过多少？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。m分析：分析：当当增大时，重力沿斜面的分力增大。当此分力增大时，重力沿斜面的分力增大。当此分力增大到等于最大静摩擦力时，物体处于动与不动的临增大到等于最大静摩擦力时，物体处于动与不动的临界状态。此时是界状态。此时是最大。最大。解答：解答：依题意，依题意，mgsin=mgcos tg=arctg物体恰好能沿斜面匀速运动时，物体恰好能沿斜面匀速运动时，动摩擦因数动摩擦因数 等于等于tg。94年高考年高考.如图所示如图所示，C是水平地面是水平地面，A、B是两个是两个长方形物块长方形物块，F 是作用在物块是作用在物块 B 上沿水平方向的力上沿水平方向的力，物体物体A和和B以相同的速度作匀速直线运动以相同的速度作匀速直线运动.由此可知由此可知，A、B间的滑动摩擦系数间的滑动摩擦系数1和和B、C间的滑动摩擦系数间的滑动摩擦系数2有可能是有可能是 ()。(A)1=0,2=0 (B)1=0,20(C)10,2=0 (D)10,20BACFB D 有一个直角支架有一个直角支架 AOB，AO水平放置，水平放置，表面粗糙，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，竖直向下，表面光滑，AO上套有小环上套有小环P，OB上套有小环上套有小环 Q，两环质量均为，两环质量均为m，两环间由一，两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），现将平衡（如图），现将P 环向左移一小段距离，两环再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，状态比较，AO 杆对杆对P 环的支持力环的支持力N 和细绳上的拉力和细绳上的拉力T 的变化情况是的变化情况是 （）AN不变，不变，T变大变大 BN不变，不变，T变小变小 CN变大，变大，T变大变大 DN变大，变大，T变小变小OAB Q P解：解：画出画出P、Q 的受力图如图示：的受力图如图示：NmgTfmgTN1对对 P 有：有：mgTsin=N对对Q 有：有：Tsin=mg所以所以 N=2mg，T=mg/sinP 环向左移，环向左移，角增大，角增大，T减小减小B98上海高考、上海高考、例例4、如图所示、如图所示,设设A重重10N，B重重20N，A、B间的动摩间的动摩擦因数为擦因数为0.1，B与地面的摩擦因数为与地面的摩擦因数为0.2问：问：(1)至少对至少对B向左施多大的力向左施多大的力,才能使才能使A、B发生相对滑动发生相对滑动？(2)若若A、B间有间有1=0.4，B与地间有与地间有=0.1，则，则F多大才多大才能产生相对滑动？能产生相对滑动？BAF解：解：（1）设）设A、B恰好滑动，则恰好滑动，则B对地也要恰好滑动，对地也要恰好滑动，选选A为研究对象，为研究对象，fATA由平衡条件有由平衡条件有 T=fA选选A、B为研究对象，为研究对象，T f地地T由平衡条件得：由平衡条件得：F=f地地+2T fA=mA g=0.110=1N f地地=(mA+mb)g=0.230=6N F=8N（2）同理）同理fA=0.410=4Nf地地=0.130=3NF=f地地+2T=3+24=11NA B例例5、如图所示，两只均匀光滑的相同小球，质量均、如图所示，两只均匀光滑的相同小球，质量均为为m，置于半径为，置于半径为R的圆柱形容器，已知小球的半径的圆柱形容器，已知小球的半径r(rR)，则以下说法正确的是：，则以下说法正确的是：()容器底部对球的弹力等于容器底部对球的弹力等于2mg 两球间的弹力大小可能大于、等于或小于两球间的弹力大小可能大于、等于或小于mg 容器两壁对球的弹力大小相等容器两壁对球的弹力大小相等 容器壁对球的弹力可能大于、小于或等于容器壁对球的弹力可能大于、小于或等于2mgA B C D解析：解析：分别画出分别画出A球和球和整体的受力图：整体的受力图：mB gN1N2A2mgN3N2N4不难看出不难看出 对。对。C例例6、如图所示，重为、如图所示，重为8N的球的球B静止在与水平面成静止在与水平面成370角的光滑斜面上，并通过定滑轮与重角的光滑斜面上，并通过定滑轮与重4N的物体的物体A相连相连,光滑挡板与水平而垂直，不计滑轮的摩擦，绳子的质光滑挡板与水平而垂直，不计滑轮的摩擦，绳子的质量，求竖直挡板和斜面所受的压力。量，求竖直挡板和斜面所受的压力。(sin370=0.6)370AB解析：解析：分别隔离物体分别隔离物体A和球和球B，并进行受力分析，如图所示：，并进行受力分析，如图所示：AmA gTmB gTBN2N1对对A物体，由平衡条件可得：物体，由平衡条件可得：T=mA g=4N对球对球B：Tsin370+N2cos370=mB g=8NN2sin370=N1+Tcos370 解得解得 N1=1N N2=7N由牛顿第三定律，由牛顿第三定律，竖直挡板和斜面所受的压力竖直挡板和斜面所受的压力 分别为分别为1N、7N例例7、如图所示，跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体、如图所示，跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A和和B，物体，物体A放在倾角为放在倾角为的斜面上，已知物体的斜面上，已知物体A的质量的质量为为m，物体，物体B和斜面间动摩擦因数为和斜面间动摩擦因数为(/2 C.D./2 NMBAC解：分析解：分析M环的受力如右图示，环的受力如右图示，NMBCAmgTN1N1垂直于垂直于AB，M环平衡，环平衡，则细线跟则细线跟AB所成的角所成的角的大小应小于的大小应小于/2 分析分析N环的受力如左图示，环的受力如左图示，T与与AC的夹角的夹角也小于也小于/2 TmgN2/2D例例10、图所示，光滑的金属球图所示，光滑的金属球B放在纵截面为等边放在纵截面为等边三角形的物体三角形的物体A与竖直墙之间，恰好匀速下滑，已知与竖直墙之间，恰好匀速下滑，已知物体物体A的重力是的重力是B重力的重力的6倍，不计球跟斜面和墙之间倍，不计球跟斜面和墙之间的摩擦，问：物体的摩擦，问：物体A与水平面之间的动摩擦因数与水平面之间的动摩擦因数是多是多少？少？BA600解析：解析：首先以首先以B为研究对象，进行受力分析如图为研究对象，进行受力分析如图:mB gN1N2600B由平衡条件可得：由平衡条件可得：N2=mBg tg600 再以再以A、B为系统为研究对象受力分析如图为系统为研究对象受力分析如图:BA600(mA+mB)gNfN2由平衡条件得：由平衡条件得：f=N2 f=N=(mA+mB)g (mA+mB)g=mBg tg600若开始时若开始时 Fx略大于略大于Gx 则则f 向下且较小向下且较小，减小，减小，Fx增大，增大，f 向下先减小到向下先减小到0 后再增大后再增大例例11、如图示，斜面上有一物块受到水平方向、如图示，斜面上有一物块受到水平方向F 的作的作用静止不动，现将推力用静止不动，现将推力F的方向逆时针缓慢地调整到的方向逆时针缓慢地调整到平行于斜面向上的方向上，在这个过程中保持平行于斜面向上的方向上，在这个过程中保持F的大的大小不变，物块始终处于静止，则物块受到的摩擦力的小不变，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大小在这一过程中的变化情况 （）A.可能逐渐增大可能逐渐增大 B.可能逐渐减小可能逐渐减小C.可能先增大后减小可能先增大后减小 D.可能先减小后增大可能先减小后增大F解：解：将重力将重力G和推力和推力F沿斜面分解如图示沿斜面分解如图示 Fx=FcosGNGxFx若开始时若开始时 Fx=Gx 则则f=0，减小，减小，Fx增大，增大，f向下增大向下增大若开始时若开始时 FxGx 则则f 向上向上，减小，减小，Fx增大，增大，f 向上逐渐减小向上逐渐减小A B D例例12、如图所示，细绳、如图所示，细绳AB、CB下悬挂着重下悬挂着重20N的的重物重物P，细绳，细绳AC与与CB垂直，细绳垂直，细绳CD呈水平，呈水平，AB与竖直方向成与竖直方向成300角，角，AC与与AB之间也是之间也是300角。这角。这时细绳时细绳CD所受到的拉力大小是所受到的拉力大小是 N。BADC300300P解：解：对对B点分析受力如图示：点分析受力如图示：TTG由平衡条件得由平衡条件得 2T cos 300=G对对C点分析受力如图示：点分析受力如图示：TFC300由平衡条件得由平衡条件得F=T/sin 300=2T 23.12005年辽宁综合卷年辽宁综合卷36.36两光滑平板两光滑平板MO、NO构成一具有固定构成一具有固定夹夹角角0=75的的V形槽，一球置于槽内，用形槽，一球置于槽内，用表示表示NO板与板与水平面之水平面之间间的的夹夹角，如角，如图图所示。若球所示。若球对对板板NO压压力力的大小正好等于球所受重力的大小，的大小正好等于球所受重力的大小，则则下列下列值值中中哪个是正确的？哪个是正确的？（）A15B30 C45 D60由几何关系由几何关系=0=75mgmgNMO解：解：画出球的受力画出球的受力图图如如图图所示，球所示，球对对板板NO压压力的大力的大小等于球所受重力的大小，小等于球所受重力的大小，=30B