第四讲共点力作用下物体的平衡

-1-第四讲共点力作用下物体的平衡一、物体的平衡物体的平衡有两种情况：一是质点静止或做匀速直线运动，物体的加速度为零；二是物体不转动或匀速转动（此时的物体不能看作质点）。二、共点力作用下物体的平衡1．共点力几个力作用于物体的同一点，或它们的作用线交于同一点（该点不一定在物体上），这几个力叫共点力。2．共点力的平衡条件在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即F合＝0或Fx合＝0，Fy合＝03.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。【例1】（1）下列哪组力作用在物体上，有可能使物体处于平衡状态A．3N，4N，8NB．3N，5N，1NC．4N，7N，8ND．7N，9N，6N（2）用手施水平力将物体压在竖直墙壁上，在物体始终保持静止的情况下A．压力加大，物体受的静摩擦力也加大B．压力减小，物体受的静摩擦力也减小C．物体所受静摩擦力为定值，与压力大小无关D．不论物体的压力改变与否，它受到的静摩擦力总等于重力（3）如下图所示，木块在水平桌面上，受水平力F1=10N，F2=3N而静止，当撤去F1后，木块仍静止，则此时木块受的合力为A．0B．水平向右，3NC．水平向左，7ND．水平向右，7N【例2】氢气球重10N，空气对它的浮力为16N，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________.三、综合应用举例1．静平衡问题的分析方法【例2】(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α=60°。两小球的质量比12mm为A．33B．32C．23D．22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。2．动态平衡类问题的分析方法-2-【例3】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？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4】如图7所示整个装置静止时，绳与竖直方向的夹角为30º。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？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。3．整体法与隔离法的应用【例5】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A．FN不变，f变大B．FN不变，f变小C．FN变大，f变大D．FN变大，f变小点评：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。【例6】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．平衡时可能位置是图1中的（）针对训练OABPQF1F2G-3-高考资源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12N，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（）A．mg，（M－m）gB．mg，MgC．（M－m）g，MgD．（M+m）g，（M－m）g3如图所示，当倾角为45°时物体m处于静止状态，当倾角θ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，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T5.如图所示，用一根长为L的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向夹300角且绷紧，小球A处于静止，则需对小球施加的最小力等于（）A.mg3B.mg23C.mg21D.mg336.如图5—1所示，电灯的重力为GN10，AO绳与顶板间的夹角为45，BO绳水平，则AO绳所受的拉力F1和BO绳所受的拉力F2分别为多少？AO╯300-4-物体受力分析1.明确研究对象在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体。在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决.研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力.2.按顺序找力必须是先场力（重力、电场力、磁场力），后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）.3.只画性质力，不画效果力画受力图时，只能按力的性质分类画力不能按作用效果（拉力、压力、向心力等）画力，否则将出现重复.4.需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形（或三角形）【典型例题】1．如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持静止。物体B的受力个数为A．2B．3C．4D．52、A、B、C三物块质量分别为M、m和m０，作如图所示的联结。绳子不可伸长，且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。若B随A一起沿水平桌面作匀速运动，则可以断定()(A)物块A与桌面之间有摩擦力，大小为m０g(B)物块A与B之间有摩擦力，大小为m０g(C)桌面对A，B对A，都有摩擦力，两者方向相同，合力为m０g(D)桌面对A，B对A，都有摩擦力，两者方向相反，合力为m０g3、如图19-8所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动。由此可知，A、B间的滑动摩擦系数μ1和B、C间的滑动摩擦系数μ2有可能是()。(A)μ1＝0,μ2＝0(B)μ1＝0,μ2≠0(C)μ1≠0,μ2＝0(D)μ1≠0,μ2≠04．用轻弹簧竖直悬挂的质量为m物体，静止时弹簧伸长量为L0．现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L0斜面倾角为30°，如图所示．则物体所受摩擦力A．等于零B．大小为mg/2，方向沿斜面向下C．大于为32mg，方向沿斜面向上D．大小为mg，方向沿斜面向上5．如图所示，两个等大的水平力F分别作用在物体B、C上．物体A、B、C都处于静止状态．各接触面与水平地面平行．物体A、C间的摩擦力大小为f1，物体B、C间的摩擦力大小为f2，物体C与地面间的摩擦力大小为f3，则（）A.0,0,0321fffB.0,,0321fFffC.0,0,321ffFfD.FfFff321,,02m30°ABF