共点力作用下物体的平衡.docx

1、共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡复习讲义南充市白塔中学 尹 晟考点剖析：【教学要求】1了解共点力作用下物体平衡的概念，知道共点力作用下物体的平衡条件，并用来计算有关平衡的问题。（不要求解决复杂连接体的平衡问题）2用共点力平衡的条件解释生活中的有关问题。【知识再现】一、平衡状态、平衡力：二、物体的平衡条件：议一议：物体的速度为零和物体处于平衡状态是一回事吗？为什么？三、解题方法：当物体在两个共点力作用下平衡时，这两个力一定等值反向；当物体在三个共点力作用下平衡时，往往采用平行四边形定则或三角形定则；当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时，往往采用正交分解法。重点突破：知识点一平衡状

2、态和平衡条件下列情况可作平衡来处理：（1）静止：v=0，a=0；（2）匀速直线运动：v =恒量，a=0；（3）匀速转动：=恒量。知识点二物体的平衡条件的推论共点力作用下物体的平衡条件的推论：1、物体受两个共点力作用平衡，这两个力必大小相等，方向相反，作用在一条直线上。2、物体受三个共点力作用平衡，则三个力的作用线必相交于同一点。其中任意两个力的合力，一定与第三个力等值反向。3、三个以上力依次类推，而且三个以上的力最终都可归结为三个力的平衡。所以，三个力平衡在共点力作用下物体的平衡问题中具有典型性。4、一个物体受三个共点力而平衡，若其中第一个力为恒力，第二个力方向不变，第三个力大小、方向都改变，

3、则当第三个力与第二个力垂直时最小。方法探究：类型一平衡条件的应用问题1静态平衡问题的分析方法【例1】 (2003年理综)如图甲所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为=60。两小球的质量比 为A B C D 点评：此题设计巧妙，考查分析综合能力和运用数学处理物理问题的能力，要求考生对于给出的具体事例，选择小球m1为对象，分析它处于平衡状态，再用几何图形处理问题，从而得出结论。解析：小球受重力m1g、绳拉力F2=m2g和支持力F1

4、的作用而平衡。如图乙所示，由平衡条件得，F1= F2， ，得 。故选项A正确。变式练习：氢气球重10 N，空气对它的浮力为16 N，用绳拴住，由于受水平风力作用，绳子与竖直方向成30角，则绳子的拉力大小是_，水平风力的大小是_.2动态平衡类问题的分析方法【例4】 重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？ 解：由于挡板是缓慢转动的，可以认为每个时刻小球都处于静止状态，因此所受合力为零。应用三角形定则，G、F1、F2三个矢量应组成封闭三角形，其中G的大小、方向始终保持不变；F1的方向不变；F2的起点在G

5、的终点处，而终点必须在F1所在的直线上，由作图可知，挡板逆时针转动90过程，F2矢量也逆时针转动90，因此F1逐渐变小，F2先变小后变大。（当F2F1，即挡板与斜面垂直时，F2最小）点评：力的图解法是解决动态平衡类问题的常用分析方法。这种方法的优点是形象直观。【例5】如图7所示整个装置静止时，绳与竖直方向的夹角为30。AB连线与OB垂直。若使带电小球A的电量加倍，带电小球B重新稳定时绳的拉力多大？【解析】小球A电量加倍后，球B仍受重力G、绳的拉力T、库伦力F，但三力的方向已不再具有特殊的几何关系。若用正交分解法，设角度，列方程，很难有结果。此时应改变思路，并比较两个平衡状态之间有无必然联系。于

6、是变正交分解为力的合成，注意观察，不难发现：AOB与FBT围成的三角形相似，则有：AO/G=OB/T。说明系统处于不同的平衡状态时，拉力T大小不变。由球A电量未加倍时这一特殊状态可以得到：T=Gcos30。球A电量加倍平衡后，绳的拉力仍是Gcos30。点评：相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法，解题的关键是正确的受力分析，寻找力三角形和结构三角形相似。本题的关键是正确对研究对物体进行正确的受力分析，灵活运用平衡条件和数学中三角形有关知识进行求解。4整体法与隔离法的应用【例8】 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，两环

7、质量均为m，两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡（如图所示）。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FN和摩擦力f的变化情况是AFN不变，f变大 BFN不变，f变小 CFN变大，f变大 DFN变大，f变小解：以两环和细绳整体为对象求FN，可知竖直方向上始终二力平衡，FN=2mg不变；以Q环为对象，在重力、细绳拉力F和OB压力N作用下平衡，设细绳和竖直方向的夹角为，则P环向左移的过程中将减小，N=mgtan也将减小。再以整体为对象，水平方向只有OB对Q的压力N和OA 对P环的摩擦力f作用，因此f=N也减小

8、。答案选B。点评：正确选取研究对象，可以使复杂的问题简单化，整体法是力学中经常用到的一种方法。：若研究对象由多个物体组成，首先考虑运用整体法，这样受力情况比较简单，在本题中，马上可以判断绳子1是竖直的；但整体法并不能求出系统内物体间的相互作用力，故此时需要使用隔离法，所以整体法和隔离法常常交替使用【例9】如图1所示，甲、乙两个带电小球的质量均为m，所带电量分别为q和-q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧 （1）平衡时可能位置是图1中的（ ）（2）1、2两根绝缘细线的拉力大小分别为（ ）A， B， C，

9、D， 解析：（1）若完全用隔离法分析，那么很难通过对甲球的分析来确定上边细绳的位置，好像A、B、C都是可能的，只有D不可能用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg，水平向左的电场力qE（甲受到的）、水平向右的电场力qE（乙受到的）和上边细绳的拉力；两电场力相互抵消，则绳1的拉力一定与重力（2mg）等大反向，即绳1一定竖直，显然只有A、D可能对再用隔离法，分析乙球受力的情况乙球受到向下的重力mg，水平向右的电场力qE，绳2的拉力F2，甲对乙的吸引力F引要使得乙球平衡，绳2必须倾斜，如图2所示故应选A（2）由上面用整体法的分析，绳1对甲的拉力F1=2mg由乙球的

10、受力图可知因此有应选D点评：若研究对象由多个物体组成，首先考虑运用整体法，这样受力情况比较简单，在本题中，马上可以判断绳子1是竖直的；但整体法并不能求出系统内物体间的相互作用力，故此时需要使用隔离法，所以整体法和隔离法常常交替使用类型二临界极值问题【例2】跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A和物体B，物体A放在倾角为的斜面上，已知物体A的质量为m ，物体A与斜面的动摩擦因数为(/2 C. D. /23如图物体 A 在竖直向上的拉力 F 的作用下能静止在斜面上，则关于 A 受力的个数，下列说法中正确的是（ ） A、A 一定是受两个力作用 B、 A 一定是受四个力作用 C、A 可能受三个力作用 D

11、、 A 不是受两个力作用就是受四个力作用4、如图所示，整个装置处于静止状态，A、B两球由一根跨过定滑轮的轻绳相连接，A为一带孔小球，穿在光滑固定的竖直杆OD上，且A球与斜面不接触，B与斜面的接触面光滑，C处滑轮摩擦不计，C、B之间的绳与竖直方向成300角，C、A之间的绳与斜面平行，斜面倾角为300，则A、B两球的质量比为（ ） A、 B、1 C、 D、5、如图所示，质量为、顶角为的直角劈和质量为的正方体放在两竖直墙和水平面问，处于静止状态.若不计一切摩擦，求：（1）水平面对正方体的弹力大小；（2）墙面对正方体的弹力大小。如图所示，要在客厅里挂一幅质量m=1.2kg的画（含画框），已知画框背面有

12、两个相距l=0.8m、位置固定的挂钩。现将轻质细绳的两端分别固定在两个挂钩上，把画对称地挂在插入竖直墙壁的光滑钉子上，挂好后整条细绳呈绷紧状态。若细绳能够承受的最大拉力为Fmax=10N，g取10m/s2，要使细绳不被拉断，求细绳的最小长度。导示；画（含画框）受到重力mg和两个大小相等的细绳拉力F的作用而处于静止状态，当时，对应于细绳不被拉断的最小长度x； 作细绳拉力的合力F合（见图），由平衡条件有： 由相似三角形的相似比有代入数据解得 x=1m 。答案：1、AB 2、D 3、D 4、C5、（1）(M+m)g （2）mg/tan【例7】 用与竖直方向成=30斜向右上方，大小为F的推力把一个重量

13、为G的木块压在粗糙竖直墙上保持静止。求墙对木块的正压力大小N和墙对木块的摩擦力大小f。解：从分析木块受力知，重力为G，竖直向下，推力F与竖直成30斜向右上方，墙对木块的弹力大小跟F的水平分力平衡，所以N=F/2，墙对木块的摩擦力是静摩擦力，其大小和方向由F的竖直分力和重力大小的关系而决定：当时，f=0；当时，方向竖直向下；当时，方向竖直向上。【例9】如图1所示，甲、乙两个带电小球的质量均为m，所带电量分别为q和-q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧 （1）平衡时可能位置是图1中的（ ）（2）1、2两根绝

14、缘细线的拉力大小分别为（ ）A， B， C， D， 解析：（1）若完全用隔离法分析，那么很难通过对甲球的分析来确定上边细绳的位置，好像A、B、C都是可能的，只有D不可能用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg，水平向左的电场力qE（甲受到的）、水平向右的电场力qE（乙受到的）和上边细绳的拉力；两电场力相互抵消，则绳1的拉力一定与重力（2mg）等大反向，即绳1一定竖直，显然只有A、D可能对再用隔离法，分析乙球受力的情况乙球受到向下的重力mg，水平向右的电场力qE，绳2的拉力F2，甲对乙的吸引力F引要使得乙球平衡，绳2必须倾斜，如图2所示故应选A（2）由上面用整

15、体法的分析，绳1对甲的拉力F1=2mg由乙球的受力图可知因此有应选D针对训练1把重20N的物体放在倾角为30的粗糙斜面上，物体右端与固定在斜面上的轻弹簧相连接，如图所示，若物体与斜面间的最大静摩擦力为 12 N，则弹簧的弹力为（ ）A可以是22N，方向沿斜面向上B可以是2N方向沿斜面向上C可以是2N，方向沿斜面向下D可能为零2两个物体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（）Amg，（Mm）gBmg，MgC（Mm）g， M gD（M+m）g，（Mm）g3如图所示，当倾角为45时物体m处于静

16、止状态，当倾角再增大一些，物体m仍然静止（绳子质量、滑轮摩擦不计）下列说法正确的是（ ）A绳子受的拉力增大B物林m对斜面的正压力减小C物体m受到的静摩擦力可能增大D物体m受到的静摩擦力可能减小4如图所示，两光滑硬杆AOB成角，在两杆上各套上轻环P、Q，两环用细绳相连，现用恒力F沿OB方向拉环Q ，当两环稳定时细绳拉力为（ ）AFsinBF/sinCFcosDF/cos5如图所示，一个本块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下列关于摩擦力的说法正确的是（）A木块A受到的滑动摩擦力的大小等于TB木块A受到的静摩擦力的大小等于TC若长

17、木板B以2v的速度匀速运动时，木块A受到的摩擦力大小等于2TD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T6如图所示，玻璃管内活塞P下方封闭着空气，P上有细线系住，线上端悬于O点，P的上方有高h的水银柱，如不计水银、活塞P与玻璃管的摩擦，大气压强为p0保持不变，则当气体温度升高时（水银不溢出）（ ） A管内空气压强恒为（p0十gh）(为水银密度） B管内空气压强将升高 C细线上的拉力将减小 D玻璃管位置降低7如图（甲）所示，将一条轻而柔软的细绳一端拴在天花板上的A点另一端拴在竖直墙上的B点，A和B到O点的距离相等，绳的长度是OA的两倍。图（乙）所示为一质量可忽略的动滑轮K，滑轮下

18、悬挂一质量为m的重物，设摩擦力可忽略，现将动滑轮和重物一起挂到细绳上，在达到平衡时，绳所受的拉力是多大？8长L的绳子，一端拴着半径为r，重为G的球，另一端固定在倾角为的光滑斜面的A点上，如图所示，试求绳子中的张力参考答案：1ABCD 2A 3BCD 4B 5AD 6D 7 8 6绳中张力问题的求解【例11】重G的均匀绳两端悬于水平天花板上的A、B两点。静止时绳两端的切线方向与天花板成角。求绳的A端所受拉力F1和绳中点C处的张力F2。 F2解：以AC段绳为研究对象，根据判定定理，虽然AC所受的三个力分别作用在不同的点（如图中的A、C、P点），但它们必为共点力。设它们延长线的交点为O，用平行四边形定则作图可得：