2022年物体的平衡相关知识点讲解总结.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 科目：物理 年级：高三高三总复习 第一章 力 第四章 物体的平稳 策划： 沈宇喆 本章学问结构 1力的概念：重力、重心弹力、弹力方向摩擦力、静摩擦力和滑动摩擦力2力的合成与分解：（1）共点力的合成平行四边形法就合力的大小（2）力的分解：力分解的依据和唯独解的条件正交分解法3物体的受力分析隔离法与整体法在受力分析中的应用4共点力作用下物体的平稳平稳条件：F0平稳条件的重量表达式F x 0F y 05有转动轴物体的平稳 平稳条件：M 0一般物体的平稳条件：须同时满意：F0M0重点与难点分析 一力的基本概念：1力的意义：名师归纳总结 力是物体对物体的

2、作用：找不到施力物体或受力物体的力不存在. . 第 1 页,共 15 页力是转变物体运动状态的缘由,即力是产生加速度的缘由力是物体的动量变化率：FPt- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2力的性质：矢量性：力有大小,有方向,合成分解遵守平行四边形法就.力是滑移矢量,在物体上沿力的作用线转变力的作用点,作用成效不变 .当物体可以被视作质点时,或当力对物体没有转动成效时,力仍可以在物体上平移 .反之就不行 . 物质性：力不能脱离物体而存在 . 相互性：力总是成对显现的.有相互作用的两个物体互为施、受力物体,两个力互为作用力与反作用力,它们的关系满意牛顿第三定

3、律 .留意作用力,反作用力与一对平稳力的区分 . 3力的作用成效：静成效：使物体发生形变. .力可以由一条有向线段来表示.在做力的图示时,动成效：转变物体运动状态. 4力的三要素：大小、方向、作用点只能选取一个标度. 二几种常见力：1重力：由于地球吸引而使物体受到的力. . 产生条件： 物体处在地球邻近的重力场中. 重力是场力, 这点类似于电场力和磁场力大小：G=mgg 为物体所在位置的重力加速度重力大小随物体在地面上的纬度位置和距离地面的高度而变化 .重力大小不等于地球对物体的吸引力,重力是地球对地球表面上物体的万有引力的分力,如图 1-1 所示 A 点物体所受重力的大小和方向 . 物体静止

4、时,对竖直悬绳的拉力和对水平支持面的压力的大小等于物体的重量 .当物体处于超重或失重状态时,其本身重量不变 . 方向：总是竖直向下,而不是指向地心 .留意竖直向下不等于垂直接触面对下 . 作用点：重心 .确定薄板状物体重心位置的方法：二次悬挂法 .所依据的原理：物体静止时,绳拉力与重力大小相等、方向相反,作用在一条直线上,即满意二力平稳条件 . 2弹力：发生形变的物体由于要复原形变而对使之产生形变的物体的力的作用 . 产生条件：相互接触、挤压发生弹性形变 物,看争论对象的运动状态是否与给定的状态冲突 动状态是否与给定状态冲突 . .判定弹力产生的方法：可以假设撤掉接触 .也可以假设弹力存在,看

5、争论对象的运大小： 弹簧产生弹力大小由胡克定律 F=kx 打算, 其中 x 为弹簧形变量 .一般物体所受弹力大小及方向由该物体的受力状态 F ma 确定,要详细的问题详细分析 . 方向：弹力方向与物体要复原形变的方向一样.规律为：面面接触,弹力垂直于两接名师归纳总结 触面的公切面 .点面接触,弹力垂直于面的切面方向.点线接触,弹力垂直于线.轻绳的拉力方第 2 页,共 15 页向沿绳的走向,且绳上张力到处相等.杆可供应拉力或支持力,但弹力方向不肯定沿杆. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 作用点：接触点,物为质点时可移至重心 . 3摩擦力：相互接触的物体

6、间存在相对运动或相对运动趋势时,在接触面处产生的阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力 . 产生条件：接触、接触面粗糙、接触面发生弹性形变、接触面间有相对运动或相对运动趋势 .判定静摩擦力的方法：可以假设接触面光滑,此时物体的运动状态是否与给定状态相冲突 .如此时物体发生了相对运动,就证明静摩擦力存在,而且此时物体发生相对运动的方向就是相对运动趋势的方向 . 大小： 滑动摩擦力 F f F N , F f 的大小与物体的接触面面积及物体的运动状态无关 .静摩擦力 F f 0 是个变力,它的大小和方向由物体的运动状态求出 .最大静摩擦力是静摩擦力取值范畴的最大值,F m 0 F N , 其中静摩擦系

7、数 0 稍大于滑动摩擦系数,一般认为0方向：沿接触面的切线方向,与物体的相对运动或相对运动趋势方向相反 .留意,运动物体不肯定不受静摩擦力,静止物体不肯定不受滑动摩擦力 以做动力 . .摩擦力既可以做阻力,也可作用点：受力物体的接触面或被视作质点的物体的重心 . 三物体受力分析的基本方法： 隔离法1选好隔离体：隔离体可以为单个物体也可是运动状态完全相同的几个物体所组成的整体 .把争论对象从相关体系中隔离出来,分析四周物体对隔离体的力的作用 .留意,当争论两个物体之间的相互作用力时,不能把两个物体当作整体,要分别再隔离,进行分析 . 2分析受力依据：各力产生条件（包括假设法）,力的相互性（牛顿第

8、三定律）,物体的运动状态 F m a（牛顿其次定律）. 3分析受力次序：先分析场力（重力、电场力、磁场力 ）再分析接触力（弹力、摩擦力） .对于连接体受力分析次序要由易到难 . 四力的合成分解及正交分解法：1力的合成：力的合成满意平行四边形法就.求多个力的合力时,要先求出任意两个力的合力,再与第三个力求合力,直到全部力都合成进去最终得到结果 .两个共点力大小不变,其合力的大小随两个共点力夹角的增大而减小 .合力的大小范畴是：F 1 F 2 F 合 F 1 F 2 . 合力不肯定大于其中任一分力 . 2力的分解：力的分解是力合成的逆运算,同样遵从平形四边形法就 .一个力可以分解为很多对分力 .分

9、解后的力性质及作用点不变 . 力的分解有唯独一组解的条件：已知合力大小和方向及两分力的方向,可唯独确定两分力的大小 .已知合力大小和方向及其中一个分力的大小和方向,可唯独确定另一个分力的大小和方向 . 名师归纳总结 合力大小方向不变,一个分力方向不变时,另一个分力有极值.一般由作图法确定. 第 3 页,共 15 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 一个分力大小方向确定,合力方向确定时,另一个分力有最小值 . 3正交分解法：当物体受三个以上共点力作用时,一般选用正交分解法 .正确选定直角坐标系的原就是：通常选共点力的作用点为坐标原点,让尽量多力落在坐标轴

10、上,同时尽量使未知力落在坐标轴上,有必要时要分解加速度 . 五物体的平稳：1共点力作用下物体的平稳：物体的平稳可视作为质点的平稳问题. 平稳状态：物体静止或做匀速直线运动. 平稳条件：F0 即Fx0Fy0处理平稳问题的基本方法；平行四边形法（合成法、分解法）形法、直角三角形法、正弦定理及余弦定理法 . 2有固定转动轴的物体的平稳：平稳状态：物体静止或做匀速转动. 逆. 平稳条件：M0 即M顺M.正交分解法相像三角解题步骤：第一选取争论对象,确定固定轴. .其次对物体受力分析,找出除轴以外的全部外力及相应力臂.再依据平稳条件列方程求解典型例题 例 1一物体重量为G,用一水平力F 将它压紧在墙上,

11、开头时重物从静止开头运动,力 F 从零开头随时间正比增大,那么物体受到墙的摩擦力随时间的变化图线,哪个是正确的？解：分析：F 从零正比增大,可写作F=kt（k 为常数）a 越来越小,当GFf时,a0,重物速度最大,见图中开头时重力大于f GFkt物体做加速运动,加速度（B）的 t1 时刻 . 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当 tt1 时刻时,fFktG,重物做减速运动,滑动摩擦力连续增大 . 直到重物速度减为零时,物体静止,它受到摩擦力为静摩擦力 f 0=G 综上分析,只有图线 B 正确 . 例 2质量为 m

12、的木块在水平力 F 的作用下静止在倾角为 的斜面上 ,如下图示,如使力 F 增大,但木块与斜面仍静止,如木块对斜面压力为 N,斜面对木块的摩擦力为 f,就：A N 肯定增大, f 肯定增大BN 不肯定增大, f 肯定增大CN 肯定增大, f 不肯定增大D N 不肯定增大, f 肯定减小分析：m 在水平力 F 作用下静止在斜面上,可有向上滑动趋势,f 沿斜面对下；也可能有可能向下滑动趋势,f 沿斜面对上,当 F 逐步增大时, f 先减小,反向,再增大,题目并未给出初始受力情形,所以 f 增大,减小,不变均有可能；F 增大时, m 对斜面压力肯定增大,故选项 C 正确 . 例 3木块 B 的质量是

13、木板A 质量的两倍,将A 用绳固定, B 恰好能匀速下滑,A 与 B之间, B 与斜面之间的滑动摩擦因数均为,=？分析：设 mA=m,m B=2m B 匀速下滑：上表面受:f 1fmgcosmgcos下表面受:f23mgcosGBsin/21f202 mgsinmgcos3tg此题应留意： （1）木块上下两面均受摩擦力名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - （2）木块上下两面正压力不同例 4将一小球 m 用细绳系起,沿半径为R 的半球面缓慢拉起,半球面光滑,试分析拉起过程中, m 对半球压力及拉力 F 的变化情形 . 解

14、：分析：设半球半径为 R 滑轮到半球距离为 h 对 m 进行受力分析见右图示：其中mNQOmONRRh其中RG_ mo. QNRRhG恒定不变同理:在相像三角形中,拉力F的变化与OmO中边长线段长度变化相对应,F 逐步变小 . 所以 ,将 m 沿半球拉上过程中,m 对半球压力不变,拉力变小本章检测题 A 组 一挑选题：1右图中,在力F 作用下,物体AB 一起以相同速度沿F 方向做匀速运动,就A 受到的摩擦力方向为；名师归纳总结 （A ）甲乙图中A 受摩擦力均与F 同向第 6 页,共 15 页（B）甲乙图中A 受摩擦力均与F 反向- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - -

15、 - - （C）甲乙图中, A 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2将某个力分解为两个分力,那么：（A ）合力的大小肯定等于两个分力大小之和 . （B）合力大小肯定大于每个分力的大小（C）合力大小肯定小于每个分力的大小（D）合力大小肯定大于一个分力的大小,而小于另一个分力的大小（E）合力大小可能比两个分力的大小都大,也可能都小 一个分力小 . .仍可能比一个分力大,比另3一个倾角 的光滑斜面固定在竖直墙壁上,为使铁球静止于墙与斜面之间 .需用一个对球的水平推力 F 作用,就（A ）墙对球的压力肯定等于 F （B）球的重力肯定大于 F （C）斜面对球的压力

16、肯定小于 G （D）斜面对球的压力肯定大于 G 4物体 m 放在斜面上恰好沿斜面匀速下滑,现用一个力 心,且竖直向下,就（A ）斜面对物体压力增大了（B）斜面对物体的摩擦力增大了（C）物体将沿斜面加速下滑（D）物体仍保持匀速下滑F 作用在 m 上, F 过 m 的重5物体受共点力 F1F2F3作用而做匀速直线运动,就这三个力大小的可能范畴是：（A ）15N,5N, 6N （B）3N, 6N,4N （C）1N,2N,10N （D）1N, 6N,3N 6绳通过动滑轮拉住物体 G,当 逐步减小时,为使物体仍能静止,拉住绳的力 F 必须：（A ）增大（B）不变F 增大,仍使mm 的摩（C）减小（D）无

17、法确定7物体 m 受到水平推力静止于斜面上,如将擦力（A ）肯定增大（B）肯定减小（C）为零（D）增大,减小,为零都可能8F1=F 2=1N ,分别作用于上下叠放的物体 AB 上,且 A 、B 均静止,就 AB 之间, B与地面间摩擦力大小分别为：名师归纳总结 （A ）1N,0 （B）2N,0 第 7 页,共 15 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （C）1N,1N （D） 2N,1N 9人重 600N,木板重 400N,人与木板,木板与地面间滑动摩擦系数均为 0.2,现人用水平力拉绳 .使人与木板一起匀速运动 . （A ）人拉绳的力是 200N （

18、B）人拉绳的功是 100J （C）人脚给木板的摩擦力向右（D）人脚与木板间会发生相对滑动10斜面倾角 45 ,绳重不计滑轮无摩擦,A 重 G,B 重 G/2,当 增大时如 A 仍保持静止,绳张力为 T,A 对斜面压力为 N,A 受到的摩擦力为 f.就：（A ）T 将增大（B）N 将减小（C）f 将减小（ D） f 将增大11A 的重量大于 B 重量 .AB 恰好静止,如将悬点 P 稍向右移就 B：（A ）仍静止（ B）向下运动（C）向上运动（ D）无法判定12物体静止于水平桌面：（A ）桌面对物体支持力的大小等于物体的重力,这两个力是一对平稳力. . . （B）物体所受的重力和桌面对它的支持力

19、是一对作用和反作用力（C）物体对桌面的压力就是物体的重力,这两个是同性质的力. （D）物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对相互平稳的力二填空：13一根轻质弹簧在 100N 拉力作用下长 0.5 米 .当它在 300N 拉力作用下长 0.65 米.就它不受外力作用的长 _米 . 14右图中小球重 30N ,就挡板对小球的作用力为 _牛,斜面对小球支持力为_牛 . 名师归纳总结 15光滑小球放在光滑墙和木板之间,当图中角增大时90墙对小球弹力变第 8 页,共 15 页_,木板对小球弹力变_. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 16右图中绳OB 水平,

20、 OA 与竖直成 300 角,如 AO 与 BO 能承担的最大拉力为10N和 6N,OC 能承担足够大的拉力,为使细绳不被拉断,重物G 最大为 _牛. 17物体放在光滑水平面上,在大小为 40N 的水平力 Q 作用下由西向东运动,现用 F1F2 两个水平共点力作用代替 Q,已知 F1 方向东偏北 30 0,此时 F2 大小不能小于 _牛. 三运算题：18一根匀称长木板,质量为M ,放在地面上,一个质量为m 的人站在板中间,将绳一端拴在板上,人用力拉绳,使板右端刚好离开地面,求人拉绳力？19水平地面与竖直墙面均光滑,半径为R 的球重量为G,木块高为 h,用水平力F 推动木块,恰好使球刚离开地面,

21、求力F 至少多大？（ 19 题）18 题 检测题答案 1、D 2、E 3、D 4、A 、B、 D 5、 B 6、A 7、D 8、A 9、B、C 10、B、D 11、 B 12、A 13、0.50M 14、103N, 203N15、变小、变小16、53N17、20N 18、名师归纳总结 B 端刚好离开地面,人拉绳力为T 第 9 页,共 15 页以人和木板整体为争论对象,以A 为轴：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 转动平稳：ML0LMm gL0TT22T1Mm g319球与木块均处于共点力平稳状态满意 F 0对大球 : 几何关系可得N 1 R hG RR

22、N 1 GR h对木块 :F N 1 cos2其中 : cos 2 Rh h 代入得R2水平推力 : F 2 Rh hGR hB 组1重为 G 的匀称横梁 OB,一端用钢索 AB 拉着,另一端固定在转轴 O 上,如下列图,假如挂在横梁上的重物 P 向轴 O 移动,试写出钢索拉力 T 随重物与轴 O 间距离 x 而变化的函数式,并定性做出其图象 . 2相距 4m 的两根竖直杆上挂一根长 5m 的细绳,绳子两端高度差为 h,绳上有始终径很小的滑轮, 下方挂一个重 180N 的重物, 如下列图 .已知滑轮可在绳上无摩擦滑动,滑轮与绳子质量均不计,试求重物静止时,滑轮两侧绳子拉力 T 1、T2 各是多

23、大？并争论 h 对绳子拉力的影响 . 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3如下列图,物体的质量为2kg,两根轻细绳AB 和 AC 一端连接于竖直墙上,另一端系于物体上,在物体上另施加一个方向与水平成 力 F 的大小范畴？ =60 的拉力,如要使绳都能伸直,求拉4如下列图,整个装置处于静止状态,PQ 为水平放置的光滑瘦长杆,质量均为 m 的两小球 A 、B 穿于其上 .两球用长度均为 L 的轻线结于 O 点, A 、B 球间杆上有一劲度系数为 K 的被压缩的轻弹簧（在弹性限度内）,这时弹簧的长度也为 L.E 为质量

24、不计的光滑定滑轮,质量为 m/2 的 C 球用轻绳跨过定滑轮与置于水平地面上质量为 2m 的 D 球相连,求弹簧的原长？5如下列图,质量不计的杆O1B 和 O2A 长度均为L,O1和 O2为光滑固定转轴,A 处有一凸起物搁在 O1B 的中点, B 处用绳系在 O2A 的中点,此时两短杆便组成一根长杆,今在 O1B 杆的 C 点（ C 为 AB 的中点）悬挂一重量为 G 的物体,就 A 处受到的支撑力大小为_,B 处绳的拉力大小为 _. 6如下列图,斜坡与水平面夹角为 ,两个人一推一拉使物体匀速上斜坡,设两人用名师归纳总结 力大小相同都是F,已知物体与斜坡的动摩擦因数3,推力 F 与斜坡平行,求

25、拉力F第 11 页,共 15 页3与斜面所成角度 为多大时最省力？- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 标准答案和解析 .1TPxG. LSin2 Sin分析和解 此题考查有固定转动轴物体平稳条件的应用及如何用数学方法解决物理问题以 OB 杆及重物 P 为争论对象,以 M 0设 OB 长为 L,就有TLSinPx2GL 20TPx LSinGSin2T1=T 2=150N 分析和解O 为轴,在拉力和重力的力矩作用下平稳,就应有此题考查共点力作用下平稳条件的应用. 故滑轮两侧绳子张力大小相等（设滑轮可在绳上无摩擦滑动,绳子与滑轮质量可不计,为 T）,以滑轮和

26、物体为争论对象,应满意F0TSin2 1 Fx0TSin1TCos1+TCos2=G （2）由（ 1）得1=2,设为 1=2=由（ 2）得TG18090 3 2 Cos2 CosCos如下列图：名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设 AB 的竖直距离为 h,就可得2 L 0 htg 42 L 0Sin hCos 5Sin 4 , Cos 35 5可见 h 变化不影响 Sin 、Cos 的值 .将 Cos 值代入（ 3）式90T 150 N 35.3203 NF403 N. ,0要使AC 拉力为0 ,如下列图,可知F

27、 1T 1,就有:33分析和解此题考查共点力平稳条件的应用要使绳都能伸直,应满意F2F1Sin =mg F 1203NF2Sin =mg,所以有：3如要 AB 拉力为零,如下列图,名师归纳总结 F2403 N第 13 页,共 15 页3- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4 .L0L3mgbk分析和解 以滑轮为对象,受力如图 .处于平稳状态故有：TOE=2T BC=mg 以 O 点为对象,受力分析如图,T AO=TBO,就有F03mg2 TAOCos 30T AOmg以 A 球为争论对象,受力分析如图,满意F0303 mgFTAOSin3 6mg所以xF

28、K6K所以弹簧原长L0=L+x L3mg6KO1为轴,应满意.5G , 2G分析和解 以杆 O1B 为争论对象,以M0就有名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - G3LTALT BL 1O2为轴,应满意42以杆 AO 2 为争论对象,以M 0就有T ALT BL2 2以上两式联立求解可得T AG,T BG26当 =30 时, F 最小 . 分析和解Fcos +F=mgsin + （mgcos -Fsin ）F1+cos =mgsin + mgcos - FsinF1+cos + sin =mgsin + cos Fmgsincos1cossin就当 =30 时, F 最小 . 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 15 页