受力分析 共点力的平衡练习及知识要点

第二章相互作用2012、7第3课时受力分析共点力的平衡例1、以下四种情况中，物体处于平衡状态的是A、竖直上抛物体达最高点时B、做匀速圆周运动的物体C、单摆摆球通过平衡位置时D、弹簧振子通过平衡位置时考点一、平衡状态启示：处于平衡态的物体所受的合力一定为0，但速度不一定为0；速度为0不一定是静止状态。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组成的系统。研究对象确定以后，只分析研究对象所受的外力，不分析研究对象施予外界的力。2．按力的性质，顺序找力：如重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等（切不可按力的作用效果来画力，如向心力、支持力等，这样容易漏分析或重复分析）。3．弹力和摩擦力是接触力，注意观察物体的接触情况。4．注意结合力的相互作用和物体的运动状态（平衡条件和牛顿第二定律）判断是否多力或漏力，没有施力物体的力是不存在的，如惯性不是力。5．需要合成或分解时，必须正确画出相应的平行四边形或三角形（注意实线、虚线和箭头这些细节）。考点二、受力分析例２、如图所示，两个等大、反向的水平力F分别作厢在物体A和B上，A、B两物体均处于静止状态。若各接触面与水平地面平行，则A、B两物体各受几个力（）A．3个、4个B．4个、4个C．4个、5个D．4个、6个考点二、受力分析考点二、受力分析变式、如图，位于水平桌面上的木板P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑传输线到P和到Q的两段绳都水平的。已知Q与P之间动摩擦因数μ，P与桌面之间动摩擦因数为2μ，木板P与物块Q的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为（）A．3μmgB．4μmgC．5μmgD．6μmg考点三、共点力的平衡1、两个力－二力平衡：两个力等大反向２、三个力（１）力的合成：任意两个力的合力与第三个力等大反向；（２）力的分解：将任意一力的分解，两个分力与另两个力分别等大反向；（４）矢量三角形：三个力构成闭合循环的矢量三角形。（３）正交分解；３、四个力－正交分解．例３、所受重力G1＝8N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点上.PA偏离竖直方向37°角，PB在水平方向，且连在所受重力为G2＝100N的木块上，木块静止于倾角为37°的斜面上，如图所示，试求：(1)木块与斜面间的摩擦力；(2)木块所受斜面的弹力.考点三、共点力的平衡考点三、共点力的平衡例4、如图所示，质量M=32kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块：A与质量m=3kg的小球相连。今用跟水平方向成α=300角的力F=310N,拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m相对位置保持不变，取g=10m/s2。求：（1）运动过程中轻绳与水平方向夹角θ；（2）木块与水平杆间的动摩擦因数为μ。启示：只受三个力作用，而且有两个力互相垂直或大小相等时，经常利用力的合成由三角函数求解。考点三、共点力的平衡例５、如图所示，重为G的小球套在固定在竖直面内的半径为R的光滑的大圆环上。劲度为k的轻弹簧上端固定在园环的最高点，下端与小球相连。当小球静止时，弹簧处于伸长状态，与竖直方向间的夹角为θ=30º。求：⑴大圆环对小球弹力的大小F1；⑵弹簧对小球拉力的大小F2；⑶弹簧的原长l0。θRθR启示：受三个力作用，没有互相垂直的两个力或大小相等时，经常利用正交分解或矢量三角形与结构三角形的相似。例6、如图甲所示为杂技表演的安全网示意图，网绳的结构为正方格形，O、a、b、c、d…等为网绳的结点．安全网水平张紧后，若质量为m的运动员从高处落下，并恰好落在O点上．该处下凹至最低点时，网绳dOe、bOg均成120°向上的张角，如图乙所示，此时O点受到的向下的冲击力大小为F，则这时O点周围每根网绳承受的力的大小为()A．FB.F2C．F＋mgD.F＋mg2考点三、共点力的平衡拓展、如图，运动员打开伞后经过一段时间，将在空中保持匀速降落。已知运动员和他身上装备的总重力为G1，圆顶形降落伞伞面的重力为G2，有8条相同的拉线（图中未画出所有拉线，拉线重力不计），一端与飞行员相连（拉线重力不计)，另一端均匀分布在伞面边缘上，每根拉线和竖直方向都成300角。那么每根拉线上的张力大小为（）A、B、C、D、1231G12)(321GG8)(21GG41G考点三、共点力的平衡例7、如图所示，AOB为水平放置的光滑杆，夹角AOB等于60°，杆上分别套着两个质量都是m的小环，两环由可伸缩的轻质弹性绳连接，若在绳的中点施以沿AOB的角平分线水平向右的拉力F，缓慢地拉绳，待两环受力达到平衡时，绳对环的拉力T跟F的关系是（）A．T=Fsin30°B．T＞FC．T＜FD．T=F考点三、共点力的平衡拓展、如图所示，ABCD为一倾角θ＝30°的粗糙斜面，AD边与BC边平行，有一重力Ｇ=10N放在斜面上，当对物体施加一个与AB边平行的拉力Ｆ时，物体恰能做匀速直线运动。已知物体与斜面的动摩擦因数μ=,求(1)物体受到的摩擦力大小；(2)拉力Ｆ的大小；(3)物体运动方向与Ｆ方向之间的夹角。36ＡＢＣＤθＦ考点三、共点力的平衡例9、如图所示，不可伸长的细线一端固定于竖直墙上的O点，拉力F通过一个轻质定滑轮和轻质动滑轮竖直作用于细线的另一端，若重物M在力F的作用下缓缓上升，拉力F的变化情况为（）A、变大B、变小C、不变D、不能确定考点四、动态平衡问题FOM启示：图解方法的适用条件——（1）一个恒力（2）一个方向不变大小变化的力（3）一个大小、方向都变的力变式1、重物通过细线拴在AB细线上的O点，使B点沿竖直墙壁缓慢向下移动到水平位置，保持O点位置不变，如图所示，则OB细线上的拉力（）A、逐渐变大B、逐渐变小C、保持不变D、先变小后变大考点四、动态平衡问题OAB变式2、如图所示，轻绳的一端固定在竖直墙上的A点，另一端B通过动滑轮沿竖直墙壁从P向Q缓慢移动一段距离，动滑轮下吊一重物，不计一切摩擦，则细线上张力的变化情况为（）A、变大B、变小C、不变D、不能确定考点三、共点力的平衡ABMPQ考点四、动态平衡问题例10、如图所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点，另一端B悬挂一重为G的物体，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮A，用力F拉绳，开始时∠BCA＞90°，现使∠BCA缓慢变小，直到杆BC接近竖直杆AC．此过程中，轻杆B端所受的力（）A．大小不变B．逐渐增大C．逐渐减小D．先减小后增大FACB考点五、整体法和隔离法例11、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＝30N，整个系统平衡，则物块3与桌面间的摩擦力为()A．20NB．10NC．0ND．5.86N例12、半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有一固定放置的竖直挡板MN．在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于平衡状态，如图所示是这个装置的截面图．现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，发现P始终保持静止．则在此过程中，下列说法中正确的是（）A．MN对Q的弹力逐渐减小B．P对Q的弹力逐渐减小C．地面对P的摩擦力逐渐增大D．Q所受的合力逐渐增大考点五、整体法和隔离法例13、如图所示，在水平传送带上有质量分别为m1、m2、m3的三个木块1、2、3，1和2及2和3间分别用原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数为μ。现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上，传送带按图示方向匀速运动，当三个木块达到平衡后，1、3两木块之间的距离是考点五、整体法和隔离法A．2L＋μm2＋m3gkB．2L＋μm2＋2m3gkC．2L＋μm1＋m2＋m3gkD．2L＋μm3gk考点六、临界和极值问题例14、如图所示，将质量为m的物体放在竖直弹簧上，处于静止状态，弹簧劲度系数为k。现用竖直向上的力F缓慢将物体提升，直到弹簧对地压力为零，求物体上升的高度。变式1、如图所示，质量为m1的物体A和质量为m2的物体B用竖直弹簧连接，放在水平面上处于静止状态，弹簧劲度系数为k。现用竖直向上的力F缓慢将物体A提升，直到物体B恰好离开地面，求物体A上升的高度。AB考点六、临界和极值问题变式2、如图所示，质量为m1的物体A和质量为m2的物体B用竖直弹簧连接，放在水平面上处于静止状态。A与上方又连接另一弹簧，现用竖直向上的力F作用于弹簧上端P点缓慢提升，直到物体B恰好离开地面，求P点上升的高度。ABPk1k2【思考题】如图所示，倾角为θ的固定光滑斜面底部有一垂直斜面的固定档板C。劲度系数为k1的轻弹簧两端分别与挡板C和质量为m的物体B连接，劲度系数为k2的轻弹簧两端分别与B和质量也为m的物体A连接，轻绳通过光滑滑轮Q与A和一轻质小桶P相连，A和B均静止。现缓慢地向小桶P内加入细砂，当k1弹簧对挡板的弹力恰好为零时，求小桶P内所加入的细砂质量及小桶下降的距离。BACk1QPk2θ考点六、临界和极值问题例15、物体的质量为2kg,两根轻细绳AB和AC的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成θ＝600的拉力F，若要使绳都能伸直，求拉力F的大小范围。考点六、临界和极值问题