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文檔簡介
解決目標(biāo)及考點(diǎn):【例1】(多選)如圖所示,質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩個(gè)楔形物體疊放在一起,B靠在豎直墻壁上,在水平力F的作用下,A、C.力F增大(A、D.力F增大(A、【解析】隔離A物體,若A、B間沒有靜摩擦力,則A受重力、B對A的支持力和水平力F三個(gè)力作用,選項(xiàng)A正確;將A、B被視為一個(gè)整體,整體在豎直方向上受重力和摩擦力作用,因此墻對B的摩擦力方向只能向上,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若F增大,則F在垂直于B斜面方向的分力增加,導(dǎo)致A對B的壓力增大,選項(xiàng)C正確;對于A,B整體受力分析,由平衡條件知,豎直方向上有f=GA+GB,因此當(dāng)水平力F增大時(shí),墻壁對B的摩擦力不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤?!痉治觥繉蓚€(gè)小球視為一個(gè)整體,左下方的力與右上方的力相互抵消,剩余繩子拉力與重力平衡。因此,整體外部的繩子方向必然與重力方向一致,故選A。如圖2所示,一重力為G的小球通過細(xì)線懸掛在O點(diǎn),細(xì)線保持豎直。小球與傾角為α的光滑斜面接觸,處于靜止?fàn)顟B(tài),且與斜面接觸面很小。現(xiàn)保持小球位置不動(dòng),沿順時(shí)針方向改變拉力方向,直到拉力方向與斜面平行。在這一過程中,斜面保持靜止。【解析】以小球?yàn)檠芯繉ο?,對其受力分析,如圖所示,因保持小球位置不動(dòng),故小球處于動(dòng)態(tài)平衡,由圖知在題設(shè)的過程中,F(xiàn)T一直減小,F(xiàn)N一直增大,當(dāng)細(xì)線與斜面平行時(shí),F(xiàn)T與FN垂直,F(xiàn)T有最小值,且FTmin=Gsinα,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,D正確;以整體為研究對象,細(xì)線拉力在水平方向的分量持續(xù)增加,方向向右,導(dǎo)致地面對斜面的摩擦力增大且方向向左。根據(jù)牛頓第三定律,斜面對地面的摩擦力隨之增大,方向向右。因此,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。要解決這個(gè)問題就要先理清以下幾個(gè)基本概念:系統(tǒng)、內(nèi)力、系統(tǒng)是指研究對象,可以是一個(gè)物體或多個(gè)物體構(gòu)成。在同一個(gè)模型中,系統(tǒng)可能具有多變性。選定系統(tǒng)的目的在于區(qū)分其內(nèi)部與外部。所謂的受力分析,其實(shí)就是對系統(tǒng)進(jìn)行外力的綜合分析,分析過程中不管內(nèi)力是否存在,一律不作考慮。受力分析的一般順序:(1)明確研究對象,研究對象可以是質(zhì)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、物體、物體系。(2)找出所有接觸點(diǎn)。(3)按順序分析物體受力。一般先分析場力(重力、電場力、磁場力等不接觸力).再依次對每一接觸點(diǎn)分析彈力、摩擦力。(4)找出每個(gè)力的施力物體。(5)看受力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否相符。(防“漏”力、(6)正確畫出受力圖。繪制不同對象的受力圖時(shí),采用隔離法分別進(jìn)行。對于質(zhì)點(diǎn)或忽略力對物體形變和轉(zhuǎn)動(dòng)影響的情況,可將各力平移至物體重心,確保所有力從重心出發(fā)。受力分析的步驟:第一步:隔離物體。隔離物體就是把被分析的那個(gè)物體或系統(tǒng)單獨(dú)畫出來,而不要管其周圍的其他物體,這是受力分析的基礎(chǔ)。第二步:在已隔離的物體上畫出重力和其他已知力。重力是一個(gè)已知力,可首先把它畫出來。另外,物體往往在重力及其他主動(dòng)力作用下才與其他物體產(chǎn)生擠壓、拉伸以及相對運(yùn)動(dòng)等,進(jìn)而產(chǎn)生彈力和摩擦力,所以還要分析其他主動(dòng)力。第三步:查找接觸點(diǎn)和接觸面。就是查找被分析物體與其他物體的接觸點(diǎn)和接觸面。彈力和摩擦力屬于接觸力,其他物體對被分析對象的彈力與摩擦力僅通過接觸點(diǎn)或接觸面施加。因此,在分析時(shí)需關(guān)注這些力如何通過接觸點(diǎn)或接觸面作用于被分析對象。壓力、支持力等)和摩擦力只能在被分析物體與其他物體相接觸的點(diǎn)和面上找。查找接觸點(diǎn)和接觸面要全,每個(gè)接觸點(diǎn)或面上最多有兩個(gè)力(一個(gè)彈力,一個(gè)摩擦力)。第四步:分析彈力(拉力、壓力、支持力等)。在被分析物體與其他物體的接觸處,如果有形變(擠壓或拉伸),則該處就有彈力,反之則沒有。在確定彈力存在以后,其方向就比較容易確定了。第五步:分析摩擦力。摩擦力分靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力,它們的產(chǎn)生條件是兩物體接觸處不光滑,除擠壓外還要有相對滑動(dòng)的趨勢或相對滑動(dòng)。為了分析接觸面上是否存在摩擦力,首先需確認(rèn)接觸面是否光滑(這是已知條件),接著檢查是否存在彈力,最后進(jìn)行摩擦力的判斷。當(dāng)物體在接觸面上發(fā)生相對滑動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力,其大小與方向均與相對運(yùn)動(dòng)方向相反。若物體雖無相對滑動(dòng)但有滑動(dòng)趨勢,則會(huì)形成靜摩擦力,其大小和方向與促使物體產(chǎn)生滑動(dòng)趨勢的外力相關(guān)。1.動(dòng)態(tài)平衡:物體受到大小方向變化的力而保持平衡。是受力分析問題中的難點(diǎn),也是高考熱門考點(diǎn)。2.在共點(diǎn)力的平衡中,有些題目中常有“緩慢”一詞,表示物體在受力過程中處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),即每一時(shí)刻下物體都保持平衡。3.基本方法:解析法、考點(diǎn):解題思路:分析斜面和物塊的整體,根據(jù)牛頓第二定律有:F=(M+m)a分析物塊,如果摩擦力斜向上,水平方向上有:FNsinθ-Ffcosθ=ma,豎直方向上有:FNcosθ+Ffsinθ=mg,當(dāng)摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)有:聯(lián)立方程即可解得??键c(diǎn):方法1:【解析】對物體進(jìn)行受力分析,重力G,水平向右的支持力N1,垂直木板的支持力N2,令?yuàn)A角為θ,以G和N1建立坐標(biāo)系進(jìn)行正交分解,可知N1=G/sinθ,N2=G/tanθ,由題可知,θ逐漸增大的過程中sinθ,tanθ都會(huì)增加,所以N1,N2均減小。方法2:C.P、對圓柱體Q受力分析,受到重力、桿MN的支持力和半球P對Q的支持力,如圖
重力的大小和方向都不變,桿MN的支持力方向不變、隨著半球P對Q的支持力方向和大小的變化,根據(jù)平衡條件,可以得出:由于θ角持續(xù)增大,N1和支持力N2均隨之增加。對PQ整體進(jìn)行受力分析時(shí),需考慮總重力、MN桿的支持力N1,地面的支持力N3,地面的靜摩擦力f,如圖
根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,有f=N1=mgtanθ由于θ不斷增大,故f不斷增大,故B正確;物體Q一直保持平衡狀態(tài),所以合力不變。方法3:、變大,變小、、變小,先變小后變大、【解析】以小球?yàn)檠芯繉ο?,分析小球受力情況:重力G,細(xì)線的拉力T和半球面的支持力N,作出N、1、解析法。關(guān)鍵在于把物體受力圖畫出后把要分析的力用已知力來表達(dá),一般以G為已知量。F1=f(θ),如F1=Gsinθ,然后分析模型變化過程中θ的變化對函數(shù)f(θ)帶來的變化。2、圖解法。一般物體受3個(gè)力,其中有一個(gè)力不變,余下兩個(gè)力中一個(gè)方向不定,另一個(gè)大小不定時(shí)可用圖解法。兩個(gè)變化力與不變力構(gòu)成力的三角形,分析角度變化過程中可以判斷變化力的大小如何變化。3、相似三角形法是解平衡問題時(shí)常遇到的一種方法,屬于圖解法的特例情況。正確作出力的三角形后,如能判定力的三角形與圖形中已知長度的三角形(幾何三角形)相似,則可用相似三角形對應(yīng)邊成比例求出三角形中力的比例關(guān)系,從而達(dá)到求未知量的目的。往往涉及三個(gè)力,其中一個(gè)力為恒力,另兩個(gè)力的大小和方向均發(fā)生變化,則此時(shí)用相似三角形分析。解題的關(guān)鍵是正確的受力分析,尋找力三角形和結(jié)構(gòu)三角形相似??键c(diǎn):【例8】如圖所示,有一塊木板靜止在光滑足夠長的水平面上,木板的質(zhì)量為M=4kg,長度為L=1m;木板的右端停放著一個(gè)小滑塊,小滑塊的質(zhì)量為m=1kg,其尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木板長度,它與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.4,已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.求:【解析】(1)m發(fā)生相對滑動(dòng)時(shí)的臨界加速度:a1=μg=0.4×10m/s2=4m/s2,
對整體分析,根據(jù)牛頓第二定律得,F(xiàn)的最小值Fmin=(M+m)a1=5×4N=20N,
則F>20N.
(2)設(shè)m在M上滑動(dòng)的時(shí)間為t,當(dāng)恒力F=28N,木板的加速度:小滑塊在時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)位移s1=a1t2/2
木板的位移s2=a2t2/2,
根據(jù)s2-s1=L代入數(shù)據(jù)解得t=1s.
答:(1)為使木板能從滑塊下抽出來,作用在木板右端的水平恒力F的大小應(yīng)大于20N;
(2)若其他條件不變,在F=28N的水平恒力持續(xù)作用下,需1s1.(多選)如圖7所示,物體的重力為G,保持細(xì)繩AO的位置不變,讓細(xì)繩BO的B端沿四分之一圓周從D點(diǎn)緩慢向E點(diǎn)移動(dòng)。2.(多選)(2016·江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖11所示,質(zhì)量為M的木板C放在水平地面上,固定在C上的豎直輕桿的頂端分別用細(xì)繩a和b連接小球A和小球B,小球A、B的質(zhì)量分別為mA和mB,當(dāng)與水平方向成30°角的力F作用在小球B上時(shí),A、B、C剛好相對靜止一起向右勻速運(yùn)動(dòng),且此時(shí)繩a、4.(2016·江蘇淮安高三考前信息卷)如圖2所示,斜面的傾角為30°,物塊A、B通過輕繩連接在彈簧測力計(jì)的兩端,A、B重力分別為10N、5.如圖5所示,光滑斜面的傾角為30°,輕繩通過兩個(gè)滑輪與A相連,輕繩的另一端固定于天花板上,不計(jì)輕繩與滑輪的摩擦。物塊A的質(zhì)量為m,不計(jì)滑輪的質(zhì)量,掛上物塊B后,當(dāng)動(dòng)滑輪兩邊輕繩的夾角為90°時(shí),A、6.(2016·陜西西郊中學(xué)一模)如圖6所示,在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為M的斜面體(斜面光滑),斜面體上放置一個(gè)質(zhì)量為m的物塊,物塊與固定在墻面上的輕質(zhì)彈簧相連,彈簧的軸線始終與斜面平行。7.(2016·東北三校二聯(lián))如圖7所示,有一傾角θ=30°的斜面體B,質(zhì)量為M。質(zhì)量為m的物體A靜止在B上?,F(xiàn)用水平力F推物體A,在F由零逐漸增加至mg再逐漸減為零的過程中,A和B始終保持靜止。8.(2016·山東棗莊滕州實(shí)驗(yàn)高中??迹┰趶V場游玩時(shí),一小孩將一充有氫氣的氣球用細(xì)繩系于一個(gè)小石塊上,并將小石塊靜止置于水平地面上,如圖9所示。9.如圖10所示,質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長木板上滑行,受向右拉力F作用,木塊相對木板滑動(dòng),木板靜止。已知木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ?,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ?。10.如圖3所示,兩個(gè)物體A、B的質(zhì)量均為1kg,各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.3,同時(shí)用F=1N的兩個(gè)水平力分別作用在A、11.(2016·陜西西安交大附中等五校聯(lián)考)將兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球a、b用細(xì)線相連后,再用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),如圖4所示。13.如圖,一小球放置在木板與豎直墻面之間。設(shè)墻面對球的壓力大小為N1,球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镹2。以木板與墻連接點(diǎn)所形成的水平直線為軸,將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。D.A、15.如圖,用OA、OB兩根輕繩將花盆懸于兩豎直墻之間,開始時(shí)OB繩水平.現(xiàn)保持O點(diǎn)位置不變,改變OB繩長使繩右端由B點(diǎn)緩慢上移至B′點(diǎn),此時(shí)OB′與OA之間的夾角θ<90°.設(shè)此過程OA、OB繩的拉力分別為FOA、T、T減小、T、T、18.如圖,水平面上有一半球體A。現(xiàn)將完全相同的半球體B置于A與豎直墻之間,不計(jì)摩擦。當(dāng)A緩慢向左移動(dòng)(B未接觸地面)時(shí),分析A對B的彈力F1的變化。A.F1變小、B.F1變小、C.F1變大、D.F1變大、【解析】物體保持平衡,TOA與TOB的合力恒等于G,方向豎直向上。當(dāng)細(xì)繩B端從D點(diǎn)緩慢移至E點(diǎn)時(shí),各力變化如圖所示:TOA逐漸增大,TOB先減小后增大。選項(xiàng)A正確。D錯(cuò)誤,B、C正確?!窘馕觥繉π∏駼受力分析,水平方向有Fcos30°=Tbcos30°,得Tb=F,豎直方向有Fsin30°+Tbsin30°=mBg,解得F=mBg,故A正確;對小球A受力分析,豎直方向有mAg+Tbsin30°=Tasin60°,水平方向有Tasin30°=Tbsin60°,聯(lián)立解得mA=mB,故D正確;以A、B、C整體為研究對象受力分析,豎直方向有FN+Fsin30°=(M+mA+mB)g,可見FN小于(M+mA+mB)g,故B錯(cuò)誤;水平方向有Ff=Fcos30°=mBgcos30°=mBg,故C正確?!窘馕觥恳虿恢缽椈商幱谏扉L還是壓縮狀況,故A、B、D錯(cuò)誤;對整體受力分析,地面對斜面體A的摩擦力與推力F的水平分力等大反向,故C正確?!窘馕觥繉ξ矬wA由共點(diǎn)力平衡條件有FT-GAsin30°=0,由牛頓第三定律可知,彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為FT=5N。選項(xiàng)B正確。【解析】先以物塊A為研究對象,由物塊A受力及平衡條件可得繩中張力T=mgsin30°。再以動(dòng)滑輪為研究對象,分析其受力并由平衡條件有mBg=T,解得mB=,A正確。【解析】設(shè)斜面體M的傾角為θ,以物塊m為研究對象可知斜面體對m的支持力為N=mgcosθ,以斜面體M為研究對象進(jìn)行受力分析可知地面對斜面體的摩擦力為f=Nsinθ=mgsinθcosθ,故選項(xiàng)C正確?!窘馕觥恳?yàn)锳、B始終保持靜止,對A、B整體受力分析可知,地面對B的支持力一直等于(M+m)g,A錯(cuò)誤;當(dāng)F=0時(shí),A對B的壓力最小,為mgcos30°=mg;當(dāng)F=mg時(shí),A對B的壓力最大,為mgcos30°+Fsin30°=mg,B正確;當(dāng)Fcos30°=mgsin30°時(shí),即F=mg時(shí),A所受摩擦力為0,當(dāng)F=0時(shí),A所受摩擦力大小為mg,方向沿斜面向上,當(dāng)F=mg時(shí),A所受摩擦力大小為mg,方向沿斜面向下,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤?!窘馕觥恳詺馇?yàn)檠芯繉ο?,受力分析如圖甲所示,受重力G1、空氣的浮力F1、風(fēng)力F、繩子的拉力T。設(shè)繩子與水平方向的夾角為α。以氣球和石塊整體為研究對象,受力分析如圖乙所示。由于風(fēng)力水平作用,地面對石塊的支持力FN=G1+G2-F1保持不變,與風(fēng)力無關(guān)。因此,當(dāng)風(fēng)力增大時(shí),整體在豎直方向上的受力不受影響,風(fēng)力不會(huì)改變整體的豎直平衡,石塊不會(huì)離開地面,故A錯(cuò)誤,B正確。如圖乙所示,整體在豎直方向上有FN+F1=G1+G2,氣球所受的浮力F1。氣球的重力G1和石塊的重力G2都不變,則地面對石塊的支持力FN不變,地面受到小石塊的壓力也不變。在石塊滑動(dòng)前,隨著風(fēng)力F的增加,摩擦力隨之增大?;瑒?dòng)后,摩擦力Ff=μFN保持恒定不變,因此選項(xiàng)D錯(cuò)誤,C正確。9.【答案】AD【解析】木塊在木板上滑動(dòng),受木板的滑動(dòng)摩擦力作用,大小為μ1mg。根據(jù)牛頓第三定律,木塊對木板的滑動(dòng)摩擦力同樣為μ1mg。由于木板靜止,它在水平方向上受木塊的摩擦力μ1mg和地面的靜摩擦力作用,二者平衡,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。增大F后,僅改變木塊加速度大小,木塊對木板的滑動(dòng)摩擦力不變,故木板仍保持靜止,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。10.【答案】C【解析】以A、對B整體進(jìn)行受力分析,發(fā)現(xiàn)地面對B的摩擦力為零。接著,對A單獨(dú)進(jìn)行受力分析,得出Ff=μmg=3N>1N,從而得知B對A的摩擦力與力F大小相等。方向相反,大小為1N,所以選項(xiàng)C正確?!窘馕觥恳詀、b為整體,整體受重力2mg、懸繩Oa的拉力FT及拉力F三個(gè)力而平衡,如圖所示,三力構(gòu)成的矢量三角形中,當(dāng)力F垂直于懸繩拉力FT時(shí)有最小值,且最小值F
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