物理專題一 力與運動 第1講 力與物體的平衡

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1、第1講力與物體的平衡第一篇 專題一 力與運動熱點精練1彈力 摩擦力熱點精練2受力分析欄目索引熱點精練3物體靜態(tài)平衡熱點精練4物體動態(tài)平衡熱點精練1彈力 摩擦力知識方法鏈接1.彈力彈力(1)彈力有無的判斷“三法”條件法：根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力.此方法多用來判斷形變較明顯的情況.假設(shè)法：對形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)，若運動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運動狀態(tài)改變，則此處一定有彈力.狀態(tài)法：根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在.(2)彈力方向的判斷方法根據(jù)物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相

2、反判斷.根據(jù)共點力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向.2.摩擦力摩擦力(1)摩擦力的有無及方向的判斷方法假設(shè)法狀態(tài)法根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律，判斷靜摩擦力的方向.牛頓第三定律法先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向.(2)摩擦力大小的計算方法求摩擦力大小時首先要明確未知力是靜摩擦力還是滑動摩擦力，因為這兩種摩擦力的大小遵循完全不同的規(guī)律.滑動摩擦力的大小a.公式法：FFN，其中FN是兩物體間的正壓力，其大小不一定等于重力；為動摩擦因數(shù)，與材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與接觸面積和相對速度無關(guān).b.狀態(tài)法：若未知，可結(jié)合物體的運動狀態(tài)和其

3、他受力情況，利用平衡條件或牛頓第二定律求解滑動摩擦力的大小.靜摩擦力的大小通常認(rèn)為最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力，而靜摩擦力只能應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解.真題模擬精練答案解析1.(2016江蘇單科1)一輕質(zhì)彈簧原長為8 cm，在4 N的拉力作用下伸長了2 cm，彈簧未超出彈性限度，則該彈簧的勁度系數(shù)為A.40 m/N B.40 N/m C.200 m/N D.200 N/m2312.物塊靜止在固定的斜面上，分別按圖示的方向?qū)ξ飰K施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F豎直向上，D中F豎直向下，施力后物塊仍然靜止，則物塊所受的靜摩擦力一定增大的是答案解析231

4、解析解析加上F后，A、B兩種情況物塊仍處于平衡，則在沿斜面方向上重力沿斜面向下的分力不變，故摩擦力不變；故A、B錯誤；加向上的F后C中摩擦力將變小，加向下的力F后D中摩擦力增大，故C錯誤，D正確.2313.質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的斜面上，如圖1所示.當(dāng)用一與斜面平行、也與水平面平行的力F推物體時，物體恰能在斜面上勻速運動，則摩擦力的方向A.沿斜面向上 B.沿斜面向下C.與F方向相反 D.向斜面左上方答案解析231圖1解析解析在沿斜面所在平面上，物體受到重力沿斜面向下的分力mgsin 、推力F、摩擦力，三力合力為零，故摩擦力的方向與F和mgsin 的合力的方向反向，故向斜面左上方，D正確.2

5、31熱點精練2受力分析知識方法鏈接1.受力分析的兩個順序受力分析的兩個順序(1)先場力(重力、電場力、磁場力)后接觸力(先彈力后摩擦力).(2)先分析“確定的力”，再由“確定的力”判斷“不確定的力”.2.受力分析的三個檢驗角度受力分析的三個檢驗角度(1)明確各力的施力物體和受力物體，找不到施力物體的力是不存在的.(2)判斷物體能否保持原狀態(tài).(3)轉(zhuǎn)換研究對象(隔離整體或整體隔離)再做受力分析，判斷是否吻合.3.受力分析的常用方法受力分析的常用方法整體法與隔離法：研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力時用整體法；研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力時用隔離法.遇到多物體平衡時一般整體法與隔離法結(jié)合著用，

6、一般先整體后隔離.真題模擬精練答案解析4.(2017連云港市東?？h調(diào)研)如圖2所示，一物體在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用而做勻速直線運動，則下列說法正確的是A.物體可能只受兩個力作用B.物體可能受三個力作用C.物體可能不受摩擦力作用D.物體一定受四個力作用564圖2564解析解析物體受到豎直向下的重力、地面的支持力、恒定拉力F和地面的摩擦力，四個力作用，缺少一個，則物體受到的合力不能為零，所以物體一定受四個力作用，D正確.5.(2017南通市啟東中學(xué)期中)如圖3所示，A、B兩物體緊靠著放在粗糙水平面上.A、B間接觸面光滑.在水平推力F作用下兩物體一起加速運動，物體A恰好不離開地面，則

7、關(guān)于A、B兩物體的受力個數(shù)，下列說法正確的是A.A受3個力，B受4個力B.A受4個力，B受3個力C.A受3個力，B受3個力D.A受4 個力，B受4個力答案解析564圖3解析解析對于A物體：由題，物體A恰好不離開地面，地面對A沒有支持力，也沒有摩擦力，則A受到重力、F和B對A的支持力共3個力作用.對于B物體：受到重力、A對B的壓力、地面的支持力和摩擦力，共4個力作用.5646.(多選)如圖4所示，頂角為的光滑圓錐體固定在水平面上，一質(zhì)量為m的均質(zhì)圓環(huán)套在圓錐體上，重力加速度大小為g，下列判斷正確的是A.圓錐體對圓環(huán)的彈力方向垂直于圓錐的側(cè)面B.圓錐體對圓環(huán)的彈力方向豎直向上C.圓環(huán)的張力不為零D

8、.圓環(huán)的張力方向指向圓環(huán)的圓心答案解析564圖4解析解析因為圓環(huán)受重力和圓錐體對圓環(huán)的作用力處于平衡，則圓錐體對圓環(huán)的作用力大小等于圓環(huán)的重力，即Fmg，方向與重力的方向相反，即圓錐體對圓環(huán)的彈力方向豎直向上.故A錯誤，B正確；質(zhì)量為m的均質(zhì)圓環(huán)套在圓錐體上，圓環(huán)有被撐開的趨勢，所以圓環(huán)的張力不能為零，故C正確；圓環(huán)的張力方向沿圓環(huán)的切線方向，故D錯誤.564熱點精練3物體靜態(tài)平衡知識方法鏈接共點力平衡常用方法共點力平衡常用方法(1)合成法：一般三力平衡時(或多力平衡轉(zhuǎn)化成三力平衡后)用合成法：由平行四邊形定則合成任意兩力(一般為非重力的那兩個力)，該合力與第三個力平衡，在由力的示意圖所圍成的

9、三角形中解決問題.將力的問題轉(zhuǎn)化成三角形問題，再由三角函數(shù)、勾股定理、圖解法、相似三角形法等求解.(2)正交分解法：一般受三個以上共點力平衡時用正交分解法：把物體受到的各力分解到相互垂直的兩個方向上，然后分別列出兩個方向上的平衡方程.真題模擬精練答案7.(2017南京市、鹽城市一模)如圖5所示，高空走鋼絲的表演中，若表演者走到鋼絲中點時，使原來水平的鋼絲下垂與水平面成角，此時鋼絲上的彈力應(yīng)是表演者和平衡桿重力的897圖58.(2017泰興中學(xué)檢測)如圖所示，a、b兩個質(zhì)量相同的球用線連接，a球用線掛在天花板上，b球放在光滑斜面上，系統(tǒng)保持靜止，以下圖示哪個是正確的答案897解析897解析解析對

10、b球受力分析，受重力、垂直斜面向上的支持力和細(xì)線的拉力，由于三力平衡時三個力中任意兩個力的合力與第三個力等值、反向、共線，故細(xì)線拉力向右上方，故A圖錯誤；再對a、b兩個球整體受力分析，受總重力、垂直斜面向上的支持力和上面細(xì)線的拉力，再次根據(jù)共點力平衡條件判斷上面的細(xì)線的拉力方向斜向右上方，故C、D圖均錯誤，故選B.9.條形磁鐵靜止在斜面上，固定在磁鐵中心的豎直上方的水平導(dǎo)線中通有垂直紙面向里的恒定電流，如圖6所示，若將磁鐵的N極位置與S極位置對調(diào)后，仍放在斜面上原來的位置，則磁鐵對斜面的壓力F和摩擦力Ff的變化情況分別是A.F與Ff都增大 B.F減小，F(xiàn)f增大 C.F增大，F(xiàn)f減小 D.F與F

11、f都減小答案897圖6熱點精練4物體動態(tài)平衡知識方法鏈接1.圖解法圖解法物體受三個力平衡：一個力恒定、另一個力的方向恒定時可用此法.例：擋板P由豎直位置繞O點向水平位置逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)時小球受力的變化.(如圖7)圖7特點：一個力為恒力，另一個力的方向不變.2.相似三角形法相似三角形法物體受三個力平衡：一個力恒定、另外兩個力的方向同時變化，當(dāng)所作矢量三角形與空間的某個幾何三角形總相似時用此法.(如圖8)特點：一個力為恒力，另兩個力的方向都在變.圖83.解析法：解析法：如果物體受到多個力的作用，可進行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化.4.平行四邊形定則：平行四邊形

12、定則：若合力不變，兩等大分力夾角變大，則分力變大.真題模擬精練答案解析10.(2017蘇北四市期中)如圖9所示，用兩根細(xì)線AC和BD懸掛一薄板.下列說法正確的是A.薄板的重心一定在AC和BD的延長線交點處B.BD的拉力大于AC的拉力C.剪斷BD瞬間，薄板的加速度方向一定沿BD斜向下D.若保持AC位置不變，緩慢移動BD至豎直方向，則AC的拉力一直減小111210圖9解析解析重心不一定在AC和BD的延長線交點處，選項A錯誤；BD的拉力與AC拉力在水平方向分力大小相等，F(xiàn)TACsin 45FTBDsin 60，所以AC上的拉力大，選項B錯誤；剪斷BD瞬間，薄板的加速度應(yīng)沿垂直于AC的方向，選項C錯誤

13、；緩慢移動BD，薄板仍處于平衡狀態(tài)，根據(jù)力的三角形定則，AC上的力一直減小，BD上的力先減小后增加，選項D正確.綜上本題選D.11121011.如圖10所示，質(zhì)量為m的光滑小球放在斜面和豎直擋板之間，當(dāng)擋板從豎直位置逆時針緩慢轉(zhuǎn)動到水平位置的過程中，斜面和擋板對小球的彈力大小的變化是A.斜面的彈力逐漸變大B.斜面的彈力先變小后變大C.擋板的彈力先變小后變大D.擋板的彈力逐漸變大答案解析圖10111210解析解析小球受力如圖甲所示，因擋板是緩慢轉(zhuǎn)動，所以小球處于動態(tài)平衡狀態(tài)，在轉(zhuǎn)動過程中，此三力(重力、斜面支持力、擋板彈力)組成矢量三角形的變化情況如圖乙所示(重力大小、方向均不變，斜面對其支持力

14、方向始終不變)，由圖可知此過程中斜面對小球的支持力不斷減小，擋板對小球的彈力先減小后增大.11121012.(2017江蘇單科14)如圖11所示，兩個半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上，其上有一光滑圓柱C，三者半徑均為R.C的質(zhì)量為m，A、B的質(zhì)量都為 ，與地面間的動摩擦因數(shù)均為.現(xiàn)用答案解析圖11水平向右的力拉A，使A緩慢移動，直至C恰好降到地面.整個過程中B保持靜止.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.求：(1)未拉A時，C受到B作用力的大小F；111210根據(jù)平衡條件，有2Fcos 30mg解析解析對C受力分析，如圖甲所示甲111210(2)動摩擦因數(shù)的最小值min；答案解析解析解析C恰好降到地面時，B受C壓力的水平分力最大，如圖乙所示根據(jù)題意，B保持靜止，則有FfminFxmax，乙111210(3)A移動的整個過程中，拉力做的功W.答案解析111210根據(jù)動能定理WWfmgh00，