物理人教版高中必修1《物体的平衡》教案Word文件下载.docx
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A.木块对木板的压力增大
B.木块受的静摩擦增大
C.拉力F逐渐减小
D.拉力F的力矩逐渐减小
对木块用力三角分析法,木板用隔离分析法
例2.均匀棒AB重G=8N,A端用细轻绳悬于O点.用水平力F拉棒的B端,当棒平衡时OA与竖直方向的夹角α=37°
(取sin37°
=0.6),如图所示,求水平拉力F和绳OA中拉力T.
分析与解棒仅受G、T、F三个力作用而平衡,故此三力共点.如图5所示,三力的作用线均过C点,以过C点的水平直线为x轴,竖直线为y轴,应用正交法,由ΣFx=0、ΣFy=0,有:
F-Tsinα=0
G-Tcosα=0从而解出F=6N,T=10N.
例3.如图,两竖直固定杆间相距4m,轻绳系于两杆上的A、B两点,A、B间的绳长为5m.重
G=80N的物体p用重力不计的光滑挂钩挂在绳上而静止,求绳中拉力T.
分析与解如前所述,光滑挂钩两侧的绳为同一根绳,它们的拉力相等,均为T,如图所示.由
ΣFx=0,ΣFy=0,有:
Tcosα-Tcosβ=0
Tsinα+Tsinβ=G
解出α=β,T=.
设O点到两杆的水平距离分别为a和b,
则a=cosα,b=cosβ=cosα故有
a+b=(+)cosα(式中+为绳长).解出cosα==,
sinα=从而进一步解出T=66.7N.
例4.如图所示,电灯悬挂于两墙之间,更换绳OA,使连接点A向上移,但保持O点位置不变,则A点向上移时,绳OA的拉力:
(D)
A.逐渐增大B.逐渐减小
C.先增大后减小D.先减小后增大
解答与分析:
O点只受三个力,过程中O点受力始终平衡,用力三角分析法对O点的动态平衡作图分析,可得答案,如图所示。
例5.如图所示,上表面水平的物体A单独放在固定斜面上时,恰好能沿斜面匀速下滑.若将另一个物体B轻轻地放置在物体A上,使A、B共同沿该斜面下滑,下列说法中正确的是(C)
A.A和B将共同加速下滑B.A和B将共同减速下滑
C.A和B将共同匀速下滑D.物体A受到的合力增大
由于A、B是连接体,受力与A单独受力相同,沿斜面建立坐标,对A作图分析,应有
得,即f与mg无关
当A、B共同运动时,上式仍成立,A、B仍能保持平衡。
例6.质量为m的物块与水平面间的动摩擦因数为μ,为使物块沿水平面做匀速直线运动,则所施加的拉力至少应为多大?
解析:
取物块为研究对象,在与水平面夹θ角斜向右上方的拉力F作用下,物块沿水平面向右做匀速直线运动,此时,物块的受力情况如图所示,建立起水平向右为x轴正方向、竖直向上为y轴正方向的直角坐标系,沿两坐标轴方向列出平衡方程为
Fcosθ-f=0
Fsinθ+N-mg=0.
考虑到动摩擦力f与正压力N间的关系,又有
f=μN.
由上述三个方程消去未知量N和f,将F表示为θ的函数,
得
F=μmg/(cosθ+μsinθ),
对上述表达式作变换,又可表示为
F=,
其中
tanα=μ.
由此可知,当θ=arctanμ时,拉力F可取得最小值
Fmin=μmg/.
解:
其实,此例题可用“几何方法”分析求解:
对物块做匀速直线运动时所受的四个力来说,重力mg的大小、方向均恒定;
拉力F的大小和方向均未确定;
由于支持力N与动摩擦力f的比值是确定的,做其合力R的大小未确定而方向是确定的(与竖直线夹α角),于是,把N与f合成为一个力R,物块所受的四个力即可等效地视为三个力R、mg和F,而这三个力的矢量关系可由图来表示。
由图便很容易得出结论:
当拉力F与水平面夹角为α=tg—1μ时,将取得最小值
Fmin=mgsinα=
(四)巩固练习:
(一)选择题:
1.如图所示是一个直角支架挂住重物G的三种装置,其中水平棒AB和绳AC所受重力不计,三种情况下绳AC与棒的夹角α>
β>
θ,如图所示,则绳AC上拉力依大小的顺序排列是
A.Ta>
Tb>
Tc B.Tc>
Ta
C.Tb>
Tc>
Ta D.Tc>
Ta>
Tb
2.如图所示,水平推力F使物体静止于斜面上,则:
()
A.物体一定受3个力的作用B.物体可能受3个力的作用
C.物体一定受到沿斜面向下的静摩擦力D.物体可能受到沿斜面向下的静摩擦力。
3.如图2所示,当人向右跨了一步后,人与重物重新保持静止,下述说法中正确的是()
A.地面对人的摩擦力减小
B.地面对人的摩擦力增大
C.人对地面的压力增大
D.人对地面的压力减小
4.如图所示,木块在推力F作用下,向右做匀速直线运动.下面说法正确的是:
A.推力F与摩擦力的合力方向一定向左B.推力F与摩擦力的合力方向一定向右
C.推力F与摩擦力的合力方向一定向下D.推力F与摩擦力的合力一定为零
5.在水平桌面上叠放着木块P和Q,用水平力F推Q,使P、Q两木块一起沿水平桌面匀速滑动,如图3所示,以下说法中正确的是()
A.P受三个力,Q受六个力
B.P受四个力,Q受六个力
C.P受二个力,Q受五个力
D.P受二个力,Q受四个力
6.如图所示,两绳相交,绳与绳,绳与天花板间夹角大小如图,现用一力F,作用于O点,F与右绳间夹角为α,保持F的大小不变,改变α角的大小,忽略绳本身的重力,问在下述哪种情况下,两绳所受的张力相等?
()
A.α=135°
B.α=150°
C.α=120°
D.α=90°
7.如图所示,轻绳OA的一端系在质量为m的物体上,另一端系在一个套在粗糙水平横杆MN的圆环上,现用水平力F拉绳上一点,使物体从图中实线位置缓慢上升到图中虚线位置,但圆环仍保持在原位置不动.在这一过程中,拉力F,环与横杆间的静摩擦力f和环对杆的压力N的变化情况可能的是:
A.F逐渐增大,f保持不变,N逐渐增大
B.F逐渐增大,f逐渐增大,N保持不变
C.F逐渐减小,f逐渐减小,N保持不变D.F逐渐减小,f逐渐增大,N逐渐减小
8.用如图所示的方法可以测定木块A与长木板B之间的滑动摩擦力的大小。
把一个木块A放在长木板B上,长木板B放在水平地面上,在恒力F作用下,长木板B以速度v匀速运动,水平弹簧秤的示数为T。
下列说法正确的是()
A.木块A受到的滑动摩擦力的大小等于T
B.木块A受到的滑动摩擦力的大小等于F
C.若长木板B以2v的速度匀速运动时,木块A受到的摩擦力的大小等于2T
D.若用2F的力作用在长木板上,木块A受到的摩擦力的大小等于2F
9.如图所示,物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动,则物块受的摩擦力f与拉力F的合力方向应该是()
A.水平向右B.竖直向上C.向右偏上D.向左偏上
10.一根细绳能承受的最大拉力是G.现把一重力G的物体拴在绳的中点,两手靠拢分别握住绳的两端,再慢慢地沿水平方向左、右分开.当绳断裂时,两段绳间的夹角应稍大于()
A.30°
B.60°
C.90°
D.120°
11.两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止于水平地面上,如图所示。
不计摩擦力,A对绳的作用力的大小与地面对A的作用力的大小分别为()
A.mg,(M-m)gB.mg,Mg
C.(M-m)g,MgD.(M+m)g,(M-m)g
12.五本书相叠放在水平桌面上,用水平力F拉中间的书C但未拉动,各书均仍静止(如图)。
关于它们所受摩擦力的情况,以下判断中正确的是()
A.书e受一个摩擦力作用B.书b受到一个摩擦力作用
C.书c受到两个摩擦力作用D.书a不受摩擦力作用
13.如图,水平的皮带传送装置中,O1为主动轮,O2为从动轮,皮带在匀速移动且不打滑。
此时把一重10N的物体由静止放在皮带上的A点,若物体和皮带间的动摩擦因数μ=0.4.则下列说法正确的是()
(1)刚放上时,物体受到向左的滑动摩擦力4N
(2)达到相对静止后,物体在A点右侧,受到的是静摩擦力
(3)皮带上M点受到向下的静摩擦力
(4)皮带上N点受到向下的静摩擦力
(5)皮带上各处的拉力相等
A.
(2)(3)(4)(5)B.
(1)(3)(4)C.
(1)
(2)(4)
D.
(1)
(2)(3)(4)(5)
14.如图所示,轻杆OP可绕O轴在竖直平面内自由转动,P端挂一重物,另用一轻绳通过滑轮系住P端.当OP和竖直方向间的夹角α缓慢增大时(0<α<1800),则OP杆所受作用力的大小 ()
A.恒定不变B.逐渐增大
C.逐渐减小D.先增大、后减小
15.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,两球质量均为m,两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡(如图).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N和细绳上的拉力T的变化情况是()
A.N不变,T变大B.N不变,T变小
C.N变大,T变大D.N变大,T变小
(二)填空题:
1.如图,A、B、C的质量分别为mA、mB、mC,A、C间用细绳连接跨在固定在B上的光滑定滑轮上,整个系统处于静止状态,则B与C之间的摩擦力的大小为,
B与地面之间的摩擦力的大小为。
2.如图7所示,氢气球重10N,空气对它的浮力为16N,由于受水平风力作用,使系氢气球的绳子和地面成60°
角,则绳子所受拉力为
_______N,水平风力为________N.
3.如图所示,三个物块重均为100N,小球P重20N,作用在物块2的水平力F=20N,整个系统平衡,则物块3受_____________个力作用,1和2之间的摩擦力是__________N,2和3之间的摩擦力是______N.3与桌面间摩擦力为___________N.
4.如图所示,斜面上放一个物体,用倔强系数为100N/m的弹簧平行斜面地吊住,使物体在斜面上的P、Q两点间任何位置都能处于静止状态,若物体与斜面间的最大静摩擦力为7N,则P、Q间的长度是____________cm.
5.如图所示,是一种测定风作用力的仪器的原理图,它能自动随着风的转向而转向,使风总从图示方向吹向小球P。
P是质量为m的金属球,固定在一细长刚性金属丝下端,能绕悬挂点O在竖直平面内转动。
无风时金属丝自然下垂,有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ,
P
角θ大小与风力大小有关。
则关于风力F与θ的关系
式正确的是。
(三)解答题:
1.重G=10N的小球,用长为l=1m的细线挂在A点,靠在半径R=1.3m的光滑大球面上.已知A点离球顶距离d=0.7m,求小球受绳的拉力和大球的支持力力各为多少?
2.表面光滑、质量不计的尖劈顶角为α=370,插在缝A、B之间,在尖劈背上加一如图压力F=100N,则尖劈对A侧的压力为多少?
对B侧的压力为多少?
(sin370=0.6,cos370=0.8)
3.如图所示,已知重为