01 南昌二中高三理科实验班讲义力与物体平衡Word格式.docx
《01 南昌二中高三理科实验班讲义力与物体平衡Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《01 南昌二中高三理科实验班讲义力与物体平衡Word格式.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
B.根据效果命名的不同名称的力,性质可能相同
C.性质不同的力,对物体的作用效果一定不同
D.性质相同的力,对物体的作用效果一定相同
问题2.重力
1.重力:
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力.
注意:
重力是万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力,在两极处重力等于万有引力.由于重力远大于向心力,一般情况下近似认为重力等于万有引力.
（1）重力的大小:
重力大小等于mg,g是常数,通常等于9.8N/kg.
（2）重力的方向:
总是竖直向下的.
（3）重力的作用点—重心:
重力总是作用在物体的各个点上,但为了研究问题简单,我们认为一个物体的重力集中作用在物体的一点上,这一点称为物体的重心.
质量分布均匀的规则物体的重心在物体的几何中心.
例题1.下列关于重力的说法,正确的是（）D
A.物体对悬线的拉力一定等于物体所受的重力
B.物体对水平支持面的压力一定等于物体的重力
C.重力可以由弹簧秤测出,弹簧秤的示数一定等于重力的大小
D.站在匀速运动的电梯中的人,受到的重力和水平底面给他的支持力相平衡
点拨:
在平衡力作用下物体保持静止或匀速直线运动状态
1.重4N的木块放在水平桌面上,桌面受到4N的压力,以下说法正确的是（）C
A.这个压力就是重力,施力物是地球
B.这个压力就是重力,施力物是木块
C.这个压力不是重力,这个压力的施力物是木块,木块所受重力的施力物是地球
D.这个压力与木块所受的重力相平衡
这个压力跟木块所受的重力不是同一个物体所受的力,不同物体所受的力无平衡可言
问题3.弹力
1.弹力:
发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力.
2弹力产生的条件:
①物体直接相互接触;
②物体发生弹性形变.
3弹力的方向:
总是反抗施力物体形变的方向.
①支持物的弹力:
支持物对物体的弹力是支持物因发生形变而对物体产生的弹力；
弹力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的或被压着的物体.
②绳子的弹力:
绳对物体的拉力是这根绳因为发生形变而对物体产生的弹力；
拉力的方向总是沿绳子收缩的方向.
杆对物体的弹力不一定沿杆的方向.如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态,则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向.
③弹簧的弹力:
总是反抗弹簧形变的方向
4弹力的大小:
①与形变大小有关,弹簧的弹力F=kx②可由力的平衡条件或牛二求得.
5.在许多情况下由于物体的形变很小,难于观察到,因而判断弹力的产生要用“反证法”,即由已知运动状态及有关条件,利用平衡条件或牛顿运动定律进行逆向分析推理.
判断弹力的有无,也可以采用拆除法：
“拆除”与研究对象（受力物体）相接触的物体（如题中的绳或接触面），如果研究对象的运动状态不发生改变，则不受弹力，否则将受到弹力的作用。
例如.要判断图中静止在光滑水平面上的球是否受到斜面对它的弹力作用,可先假设有弹力N2存在,则此球在水平方向所受合力不为零,必加速运动,与所给静止状态矛盾,说明此球与斜面间虽接触,但并不挤压,故不存在弹力N2.
例1.如图所示,光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点,重心在P点,静止在竖直墙和桌边之间.试画出小球所受弹力.
解析：
由于弹力的方向总是垂直于接触面,在A点,弹力F1应该垂直于球面,所以沿半径方向指向球心O;
在B点弹力F2垂直于墙面，因此也沿半径指向球心O。
点评:
注意弹力必须指向球心,而不一定指向重心.又由于F1、F2、G为共点力,重力的作用线必须经过O点,因此P和O必在同一竖直线上,P点可能在O的正上方（不稳定平衡）,也可能在O的正下方（稳定平衡）.
例2.如图所示,重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止,试画出杆所受的弹力.
A端所受绳的拉力F1沿绳收缩的方向,因此沿绳向斜上方；
B端所受的弹力F2垂直于水平面竖直向上。
点评：
由于此直杆的重力不可忽略,其两端受的力可能不沿杆的方向.
杆受的水平方向合力应该为零.由于杆的重力G竖直向下,因此杆的下端一定还受到向右的摩擦力f作用.
1.如图所示,三个重量、形状都相同的光滑圆体,它们的重心位置不同,放在同一方形槽上,为了方便,将它们画在同一图上,其重心分别用C1、C2、C3表示,N1、N2、N3分别表示三个圆柱体对墙P的压力,则有A
A.N1＝N2＝N3
B.N1＜N2＜N3
C.N1＞N2＞N3
D.N1＝N2＞N3
2.如图所示,两个半径均为r,重为G的光滑小球,放在一个半径为R的半球壳内.平衡时，两球之间的相互作用力的大小为.
答案：
[
]
问题4“死节”和“活节”.“死杆”和“活杆”.
例1.如图所示,长为5m的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m的两杆的两点A、B处,绳上挂一个光滑的轻质挂钩,其下连着一个重为12N的物体,平衡时,问:
①绳中的张力F为多少?
②A点向下移动少许,重新平衡后,绳中张力如何变化?
分析与解:
因为是在绳中挂一个轻质挂钩,所以整个绳子处处张力相同.
轻质挂钩的受力如图所示,由平衡条件可知,F1、F2合力与G等大反向,且F1=F2,所以
F1sin
+F2sin
=F3=G
即F1=F2=
而AOcos
+BOcos
=CD
所以cos
=0.8sin
=0.6
F1=F2=10N
分析可知:
A点向下移动少许,重新平衡后,绳与水平面夹角,绳中张力均保持不变.
例2.如图所示,AO、BO和CO三根轻质绳子能承受的最大拉力相等,O为结点,OB与竖直方向夹角为θ,悬挂物质量为m.
求OA、OB、OC三根绳子拉力的大小.
OA、OB、OC分别为三根不同的绳所以三根绳子的张力是不相同的.
节点O的受力如图所示,由平衡条件可知,F1、T2合力与G等大反向,但F1不等于F2,所以
F1=F2sinθ
G=F2cosθ
例3.如图所示,质量为m的物体用细绳OC悬挂在支架上的O点,轻杆OB可绕B点转动,求细绳OA中张力FOA大小和轻杆OB受力FOB大小.
OC拉力大小是mg
FOAsinθ=mgFOA=
FOB=FOAcosθ=mgcotθ
例4.如图所示,水平轻质横梁一端A插在墙壁内,另一端装有小滑轮B,一轻绳一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10kg的重物,∠CBA=30o,则滑轮受到绳子作用力为C
A.50NB.50
NC.100ND.100
N
由于杆AB不可转动,是死杆,杆所受弹力的方向不沿杆AB方向.由于B点处是滑轮,它只是改变绳中力的方向,并未改变力的大小,滑轮两侧绳上拉力大小均是100N,夹角为120o,故而滑轮受绳子作用力即是其合力,大小为100N,正确答案是C
习题.
1.三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,如图所示,其中OB是水平的,A端、B端固定.若逐渐增加C端所挂物体的质量,则最先断的绳 A
A.必定是OAB.必定是OB
Ｃ.必定是OCＤ.可能是OB,也可能是OC
2.如图所示，AC为竖直墙面,AB为均匀横梁,其重为G，处于水平位置.BC为支持横梁的轻杆,A、B、C三处均用铰链连接.试画出横梁B端所受弹力的方向.
轻杆BC只有两端受力，所以B端所受压力沿杆向斜下方，其反作用力轻杆对横梁的弹力F沿轻杆延长线方向斜向上方。
3.如图所示,滑轮和绳子的重力不计,滑轮大小不计,两物体质量分别为m1和m2,悬挂后处于平衡状态，则B）
A.
.B.
C.
D.无法确定.
4.如图所示,在一细绳C点系住一重物P,细绳两端A、B分别固定在两边墙上，使得AC保持水平，BC与水平方向成30。
角，已知细绳最大只能承受200N的拉力，那么C点悬挂物体的重最多为_____.这时细绳的_______段即将断裂.100N，BC
5.如图所示装置中,人的重为600N,站在重为400Ｎ的平台上用手竖直向下拉住跨过光滑滑轮的绳子而保持平衡,此时人对平台的压力大小为.若增加平台重力而仍要保持平衡，则平台的最大重力为.350N，1800N
提示:
平台重力取最大值时人和平台问无弹力作用）
问题5.弹簧
1.如图所示,静止的弹簧秤受到大小都为4N的拉力F1、F2的作用,弹簧秤的示数为（）B
A.0B.4NC.8ND.无法确定
弹簧秤的示数是作用在它吊钩上的作用力大小,即作用在弹簧秤自由端上作用力的大小
例2.如图所示，两物体重力分别为G1、G2，两弹簧劲度系数分别为k1、k2，弹簧两端与物体和地面相连。
用竖直向上的力缓慢向上拉G2，最后平衡时拉力F=G1+2G2，求该过程系统重力势能的增量。
关键是搞清两个物体高度的增量Δh1和Δh2跟初、末状态两根弹簧的形变量Δx1、Δx2、Δx1/、Δx2/间的关系。
无拉力F时Δx1=（G1+G2）/k1，Δx2=G2/k2，（Δx1、Δx2为压缩量）
加拉力F时Δx1/=G2/k1，Δx2/=（G1+G2）/k2，（Δx1/、Δx2/为伸长量）
而Δh1=Δx1+Δx1/，Δh2=（Δx1/+Δx2/）+（Δx1+Δx2）
系统重力势能的增量ΔEp=G1Δh1+G2Δh2
整理后可得：
1.如图所示,两个同样的弹簧秤每个自重都是0.1N,下端挂钩的重力忽略不计,甲”正挂”,乙”倒挂”,在乙的下方挂上重0.2N的砝码,则甲、乙两弹簧秤的示数分别为（）C
A.0.2N.0.3N
B.03N.0.2N
C.0.3N.0.3N
D.0.4N.0.3N
2.如图所示,在一粗糙水平上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连结起来,木块与地面间的动摩擦因数为μ,现用一水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是（2001年湖北省卷）A
B.
D.
3.物块1、2放在光滑水平面上用轻质弹簧相连，如图所示.今对物块1、2分别施以方向相反的水平力F1、F2.且F1大于F2，则弹簧秤的示数C
A.一定等于F1+F2
B.一定等于F1–F2
C.一定大于F2小于F1
D.条件不足，无法确定
4.如图所示,两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直悬挂,弹簧下端用光滑细绳连接,并有一光滑的轻滑轮放在细绳上,当滑轮下端挂一重为G的物体后,滑轮下滑一段距离,则下列结论正确的有（C）
A.两弹簧的伸长量相等B.两弹簧的弹力不一定相等
C.重物下降的距离为
D.重物下降的距离为
5.放在水平地面上的物体M上表面有一物体m,m与M之间有一处于压缩状态的弹簧,整个装置处于静止状态,如图所示,则关于M和m受力情况的判断,正确的是（）ABD
A.m受到向右的摩擦力
B.M受到m对它向左的摩擦力
C.地面对M的摩擦力方向右
D.地面对M不存在摩擦力作用
6.如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：
①中弹簧的左端固定在墙上，②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。
若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有（D）
A．l2＞l1B．l4＞l3C．l1＞l3D．l2＝l4
问题6.摩擦力
1.滑动摩擦力:
一个物体在另一个物体表面上存在相对滑动的时候,要受到另一个物体阻碍它们相对滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.
（1）产生条件:
①接触面是粗糙；
②两物体接触面上有压力；
③两物体间有相对滑动.
（2）方向:
总是沿着接触面的切线方向与相对运动方向相反.
（3）大小:
与正压力成正比,即Fμ=μFN
2.静摩擦力:
当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时,所受到的另一个物体对它的力,叫做静摩擦力.
①接触面粗糙;
②两物体间有相对运动的趋势;
③两物体接触面上有压力.
总是沿着接触面的切线方向与相对运动趋势方向相反.
由受力物体所处的运动状态根据平衡条件或牛顿第二定律来计算.
3.摩擦力的特点:
①摩擦力可以和物体运动方向成任意夹角.②静止的物体可以受滑动摩擦力作用,运动的物体可以受静摩擦力作用.③滚动摩擦产生的是静摩擦力.
1.关于摩擦力下列说法正确的是（）AC
A.静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间,滑动摩擦力产生在两个相对运动的物体之间
B.静摩擦力可以作为动力、阻力,而滑动摩擦力只能作为阻力
C.有摩擦力一定存在弹力,且摩擦力的方向总与相对应的弹力方向垂直
D.摩擦力的大小与正压力大小成正比
3.关于静摩擦力的说法下列正确的是（）D
A.静摩擦力的方向总与物体的运动方向相反
B.静摩擦力的大小与相应的正压力成正比
C.静摩擦力只能在物体静止时产生
D.静摩擦力的方向与接触物体相对运动的趋势方向相反
4.关于滑动摩擦力说法中正确的是（）CD
A.滑动摩擦力的方向总与物体的运动方向相反
B.运动着的物体不可能受静摩擦力作用,只能受滑动摩擦力作用
C.滑动摩擦力的方向总与相对运动的方向相反
D.滑动摩擦力的大小与相应的正压力成正比
5.关于动摩擦因数μ,下列说法正确的是（）D
A.两物体间没有摩擦力产生说明两物体间的动摩擦因数μ=0
B.增大两物体的接触面积,则两物体间的动摩擦因数增大
C.增大两物体间的正压力,则两物体间的动摩擦因数增大
D.两物体的材料一定,两物体间的动摩擦因数仅决定于两接触面的粗糙程度
6.运动员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速滑下,他所受的摩擦力分别是f1和f2,那么D
A.f1向下,f2向上,且f1=f2 B.f1向下,f2向上,且f1>
f2
C.f1向上,f2向上,且f1=f2 D.f1向上,f2向下,且f1=f2
问题7:
滑动摩擦力与静摩擦力大小计算方法不同.
当物体间存在滑动摩擦力时,其大小即可由公式
计算,由此可看出它只与接触面间的动摩擦因数
及正压力N有关,而与相对运动速度大小、接触面积的大小无关.
正压力是静摩擦力产生的条件之一,但静摩擦力的大小与正压力无关（最大静摩擦力除外）.当物体处于平衡状态时,静摩擦力的大小由平衡条件ΣF=0来求;
而物体处于非平衡态的某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律求.
例1.如图所示,质量为m,横截面为直角三角形的物块ABC,∠ABC=α,AB边靠在竖直墙面上,F是垂直于斜面BC的推力,现物块静止不动,则摩擦力的大小为_________.[f=mg+Fsinα]
分析与解:
物块ABC受到重力、墙的支持力、摩擦力及推力四个力作用而平衡,由平衡条件不难得出静摩擦力大小为
f=mg+Fsinα
例2.如图所示,质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上,P、Q之间的动摩擦因数为μ1,Q与斜面间的动摩擦因数为μ2.当它们从静止开始沿斜面滑下时,两物体始终保持相对静止,则物体P受到的摩擦力大小为C
A.0B.μ1mgcosθ
C.μ2mgcosθD.（μ1+μ2）mgcosθ
当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时,其加速度为:
a=gsinθ－μ2gcosθ.
因为P和Q相对静止,所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力,不能用公式
求解.对物体P运用牛顿第二定律得:
mgsinθ－f=ma
所以求得:
f=μ2mgcosθ.即C选项正确.
例3.如图所示，A、B为两个相同木块，A、B间最大静摩擦力Fm=5N，水平面光滑。
拉力F至少多大，A、B才会相对滑动？
A、B间刚好发生相对滑动时，A、B间的相对运动状态处于一个临界状态，既可以认为发生了相对滑动，摩擦力是滑动摩擦力，其大小等于最大静摩擦力5N，也可以认为还没有发生相对滑动，因此A、B的加速度仍然相等。
分别以A和整体为对象，运用牛顿第二定律，可得拉力大小至少为F=10N
研究物理问题经常会遇到临界状态。
物体处于临界状态时，可以认为同时具有两个状态下的所有性质。
问题8.摩擦力的方向是与“相对运动或相对运动趋势的方向相反”.
A
滑动摩擦力的方向总是与物体“相对运动”的方向相反.所谓相对运动方向,即是把与研究对象接触的物体作为参照物,研究对象相对该参照物运动的方向.当研究对象参与几种运动时,相对运动方向应是相对接触物体的合运动方向.静摩擦力的方向总是与物体“相对运动趋势”的方向相反.所谓相对运动趋势的方向,即是把与研究对象接触的物体作为参照物,假若没有摩擦力研究对象相对该参照物可能出现运动的方向.
例1.如图所示,质量为m的物体放在水平放置的钢板C上,与钢板的动摩擦因素为μ.由于受到相对于地面静止的光滑导槽A、B的控制,物体只能沿水平导槽运动.现使钢板以速度v1向右匀速运动,同时用力F拉动物体（方向沿导槽方向）使物体以速度v2沿导槽匀速运动,求拉力F大小.
物体相对钢板具有向左的速度分量v1和侧向的速度分量v2,故相对钢板的合速度v的方向如图所示,滑动摩擦力的方向与v的方向相反.根据平衡条件可得:
F=fcosθ=μmg
从上式可以看出:
钢板的速度v1越大,拉力F越小.
问题9.滚动摩擦
在滚动不打滑情况下的摩擦力均为静摩擦力.
例1.如图所示,A是主动轮,B是从动轮,它们通过不打滑的皮带转动,轮的转动方向见图.在B轮上带有负载,P、Q分别是两轮边缘上的点,则关于P、Q所受的摩擦力的判断正确的是（）A
A.P所受的是静摩擦力,方向向上
B.P所受的是滑动摩擦力,方向向下
C.Q所受的是静摩擦力,方向向下
D.Q所受的是滑动摩擦力,方向向上
皮带不打滑,说明P和Q处的摩擦力都是静摩擦力,A轮上的P点相对接触处的皮带具有向下滑动的趋势,B轮上的Q点相对接触处的皮带也具有向下滑动的趋势
1.对如图所示的皮带传动装置,下列说法中正确的是BD
A.A轮带动B轮沿逆时针方向旋转.
B.B轮带动A轮沿逆时针方向旋转.
C.C轮带动D轮沿顺时针方向旋转.
D.D轮带动C轮沿顺时针方向旋转.
2.某人在平直公路上骑自行车,见前方较远处红色交通信号灯亮起,他便停止蹬车,此后的一小段时间内,自行车前轮和后轮受到地面的摩擦力分别为f前和f后,则[][C.停止蹬车,前后轮跟地面接触点均有相对地面向前运动的趋势.]
A.f前向后,f后向前B.f前向前,f后向后
C.f前向后,f后向后D.f前向前,f后向前
3.如图所示,皮带运输机将物体匀速地送往高处,下列结论正确的是（AC）
A.物体受到与运动方向相同的摩擦力作用
B.传送的速度越大,物体受的摩擦力也越大
C.物体所受的摩擦力与匀速传送的速度无关
D.若匀速地向下传送物体,物体所受的摩擦力沿皮带向下
问题10摩擦力的变化
1.如图所示,一木块放在水平桌面上,在水平方向共受三力即F1,F2和摩擦力作用,木块处于静止.其中F1=10N,F2=2N.撤除F1则木块在水平方向受到的合力为D
A.10N,方向向左
B.6N,方向向右
C.2N,方向向左
D.零
2.把一重为G的物体,用一个水平推力F＝kt（k为恒量,t为时间）压在竖直的足够高的平整的墙上,如图所示,从t＝0开始物体所受的摩擦力f随t的变化关系是图中的哪一个？
B
3.如图所示,在一块长木板上放一铁块,当把长木板从水平位置绕一端缓慢抬起时,铁块所受的摩擦力（B）
A.随倾角θ的增大而减小
B.开始滑动前,随倾角θ的增大而增大,滑动后,随倾角θ的增大而减小
C.开始滑动前,随倾角θ的增大而减小,滑动后,随倾角θ的增大而增大
D.开始滑动前保持不变,滑动后,随倾角θ的增大而减小
4.如图所示,OA为遵从胡克定律的弹性轻绳,其一端固定于天花板上的O点,另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块A相连.当绳处于竖直位置时,滑块A对地面有压力作用.B为紧挨绳的一光滑水平小钉,它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度.现有一水平力F作用于A,使A向右缓慢地沿直线运动,则在运动过程中B
①水平拉力F保持不变
②地面对A的摩擦力保持不变
③地面对A的摩擦力变小
④地面对A的支持力保持不变.
A.①④B.②④C.①③D.③④
问题11.力的合成与分解
1.力的合成:
一个力产生的效果如果能跟原来几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫那几个力的合力,求几个力的合力叫力的合成.
2.力的平行四边形定则:
求两个互成角度的共点力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,合力的大小和方向就可以用这个平行四边形的对角线表示出来.
3.力的分解:
如果几个力的作用效果跟原来一个力的作用效果相同,这几个力叫原来那个力的分力.求一个力的分力叫做力的分解.
4.分解原则:
平行四边形定则.
力的分解是力的合成的逆运算,同一个力F可以分解为无数对大小,方向不同的分力,一个已知力究竟怎样分解,要根据实际情况来确定,根据力的作用效果进行分解.
5.合力与分力大小的关系
在F1、F2大小一定时,合力F随θ角的增大而减小,随θ角的减小而增大.（θ=00,FMax=F1+F2；
θ=1800,F=F1－F2；
F的范围F1－F2≤F≤F1+F2）
在合力F一定时,分力随夹角θ减小而减小；
随夹角θ增大而增大.
合力有可能大于任一个分力,也可能小于任一个分力,还可能等于某一个分力的大小.
6.合力大小的范围的确定方法.
有n个力F1、F2、F3、…Fn,它们合力的最大值是它们的方向相同时的合力.而它们的最小值要分下列两种情况讨论:
（1）若n个力F1、F2、F3、…Fn中的最大力Fm大于其它力之和,则它们合力的最小值是（Fm－其它力之和）.
（2）若n个力F1、F2、F3、…Fn中的最大力Fm小于其它力之和,则它们合力的最小值是0.（这几个力可构成封闭几何图形）
例1.四
升级会员 