人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡教案
展开力和平衡专题
相互作用(重点是共点力的平衡问题)
此部分题目的解题程序
第一步:确定研究对象(整体或隔离)
第二步:对研究对象进行受力分析
受力分析步骤
1、重力
2、已知力
3、接触力
注意:1、分清研究对象的接触力有几个?每个均可能产生弹力N和摩擦力f
注意:2、弹力N和摩擦力f的分解方式:假设有会怎样、假设没有又怎样
第三步:对受力分析的结果进行处理(如何处理很关键) (n为受力分析的个数)
第一类处理方法:共点力的平衡问题
1、n4时,一般用正交分解(同学们是否真正的掌握了正交分解的方法,一定要落实)
2、n=3时,有三种可以选择:
A:其中有两个是垂直关系时(直接三角形三边关系)
B:有一个力大小方向不变,有一个力方向不变(动态三角形)
C:有一个力大小方向不变、另外两个大小方向无法看出变化(相似三角形)
第二类处理方法:非平衡问题(牛顿定律)
1、整体和分割法
2、正交分解在两个方向(要注意用牛顿定律做正交分解时候,有时候把F分解在a方向,有时候把a分解在F方向,具体问题看题意分析)
3、无论整体还是分割俊课使用牛二
4、无论加速度相同还是不同均可以使用牛二
5、要注意临界分析 ;杆、绳、弹簧类问题的分析
6、要注意平面连接体(上下接触、左右接触、绳子连接、弹簧连接、斜面传送带问题)
7、要注意牛二定律解决的两类动力学问题(运动和力之间的相互转化)
第三类处理方法:运动的合成与分解(平抛和圆周运动类)
第四类处理方法:功能关系解决问题
第五类处理方法:电磁场中的运动
备注:1、无论何种方式均需要非常熟练地掌握;力是如何改变运动状态的?
2、要熟练分析运动的过程及过程中的变化。在临界点的瞬时分析
3、严格按照解题步骤去解决物理问题
题型一:常规力平衡问题
【例1】 一个质量m的物体放在水平地面上,物体与地面间的摩擦因数为μ,轻弹簧的一端系在物体上,如图所示,当用力F与水平方向成角拉弹簧时,弹簧的长度伸长x,物体沿水平面做匀速直线运动。求弹簧的进度系数。
【变式训练1】如图,质量为m的物体置于倾角的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数为,如图甲所示,先用平行于斜面的推力F1作用于物体上,能使其沿斜面匀速上滑,如图乙所示,若改用水平推力F2作用于物体上,也能使物体沿斜面匀速上滑,求:F1 与F2的比。
题型二:动态平衡与极值问题
【例2】如图用细线AO BO悬挂重力,BO是水平的,AO与竖直方向成α角,如果改变BO长度使β角减小,而保持O点不动,角α(α<)不变,在β角减小到等于α角的过程中,两细线拉力又和变化。
【变式训练2】如图所示,轻绳的一端系在质量为m的物体上,另一端系在一个圆环上,圆环套在粗糙水平横杆MN上,现用水平力F拉绳上一点,使物体处在图中实线位置.然后改变F的大小使其缓慢下降到图中虚线位置,圆环仍在原来位置不动,则在这一过程中,水平拉力F、环与横杆的摩擦力f和环对杆的压力N的变化情况是( )
A.F逐渐增大,f保持不变,N逐渐增大
B.F逐渐增大,f逐渐增大,N保持不变
C.F逐渐减小,f逐渐增大,N逐渐减小
D.F逐渐减小,f逐渐减小,N保持不变
【变式训练3】
如图所示,小球用细线拴住放在光滑斜面上,用力推斜面向左运动,小球缓慢升高直到细线平行斜面的过程中,细线的拉力将( )
A.先增大后减小 B.先减小后增大 C.一直增大 D.一直减小
【变式训练4】
如图所示,是用来粉刷墙壁的涂料滚示意图.使用时,用撑竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动,把涂料均匀地粉刷到墙壁上.若不考虑撑竿的重量和墙壁的摩擦,而且撑竿足够长.粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚,使撑轩与墙壁间的夹角越来越小.该过程中撑竿对涂料滚的推力为F1,涂料滚对墙壁的压力为F2,则下列说法正确的是( )
A.F1、F2均减小
B.F1、F2均增大
C.F1减小,F2增大
D.F1增大,F2减小
【变式训练5】
在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A, A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中( )
A. F1保持不变,F3缓慢增大
B. F1缓慢增大,F3保持不变
C. F2缓慢增大,F3缓慢增大
D. F2缓慢增大,F3保持不变
【变式训练6】
半圆形支架BAD两细绳OA和OB结于圆心O,下悬重为G的物体,使OA绳固定不动,将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移到竖直的位置C的过程中(如图所示)OB绳所受的力的大小如何变化?( )
A
C
D
B3B3
B2
B1
B
O
A.一直增大 B.一直减小
C.先减小后增大 D.先增大后减小
题型三:连接体的平衡问题
【例3】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,两环间由一根质量可忽略、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N和细绳上的拉力T的变化情况是 ( )
A.N不变,T变大 B.N不变,T变小
C.N变大,T变大 D.N变大,T变小
【变式训练5】
【例4】如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O是球心,碗的内表面光滑.一根
轻质杆的两端固定有两个小球,质量分别是m1,m2.当它们静止时,m1、m2与球心的连线跟水平面分别成60°,30°角,则碗对两小球的弹力大小之比是( )
A.1:2 B.:1 C.1: D .:2
题型四:连接体的平衡问题
【例5】如图所示,轻绳的A端固定在天花板上,B端系一重为G的小球,小球静止在固定的光滑大球表面上,已知AB绳长度为L,大球半径为R,天花板到大球顶点的竖直距离AC=d,且∠ABO>90°.求绳中张力T和大球对小球的支持力N(小球直径忽略不计).
【变式训练6】如图所示,一轻杆两端固结两个小球A和B,A、B两球质量分别为4m和m,轻绳长为L,求平衡时OA、OB分别为多长?(不计绳与滑轮间摩擦)
【变式训练7】如图所示,竖直绝缘墙壁上有一个固定的质点A,在A点正上方的O点用绝缘丝线悬挂另一质点B,OA=OB,A、B两质点因为带电而相互排斥,致使悬线偏离了竖直方向,由于漏电使A、B两质点的带电量逐渐减少,在电荷漏完之前悬线对悬点O的拉力大小( )
A.逐渐减小 B.逐渐增大
C.保持不变 D.先变大后变小
【变式训练8】如图所示,晾晒衣服的绳子轻且光滑,悬挂衣服的衣架的挂钩也是光滑的,轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点,衣服处于静止状态。如果保持绳子A端位置不变,将B端分别移动到不同的位置。下列判断正确的是( )
A.B端移到B1位置时,绳子张力变大
B.B端移到B2位置时,绳子张力变小
C.B端在杆上位置不动,将杆移动到虚线位置时,绳子张力变大
D.B端在杆上位置不动,将杆移动到虚线位置时,绳子张力变小
【变式训练9】如图所示,两个完全相同的光滑球的质量均为m,放在竖直挡板和倾角为α的固定斜面间。若缓慢转动挡板至与斜面垂直,在此过程中( )
A.A、B两球间的弹力逐渐增大
B.B球对挡板的压力逐渐减小
C.B球对斜面的压力逐渐增大
D.A球对斜面的压力逐渐增大
《力 物体的平衡》专题演练
一、 选择题(共30个小题)
1、如图所示,质量为m的物体悬挂在轻质的支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为θ。设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2。以下结果正确的是( )
A. B.
C. D.
2、一质量为M的探空气球在匀速下降,若气球所受浮力F始终保持不变,气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升,则需从气球篮中减少的质量为( )
A.2(M) B .M
C .2M D.0
3、两光滑平板MO、NO构成一具有固定夹角θ0=75°的V形槽,一球置于槽内,用θ表示NO板与水平面之间的夹角,如图5所示。若球对板NO压力的大小正好等于球所受重力的大小,则下列θ值中正确的是( )
A.15° B.30°
C.45° D.60°
4、如图所示,A与B相对静止共同沿固定斜面C匀速下滑,则( )
A
B
C
a
A.A B间无静摩擦力
B.B与斜面间的动摩擦因数=tan
C.B受到的滑动摩擦力的大小为mgsin
D.斜面受到B施加的滑动摩擦力的方向沿斜面向上。
A
B
5、如图所示两完全相同的小球质量均为m,放在竖直挡板和倾角为的固定斜面间,若缓慢转动挡板至与斜面垂直,此过程中( )
A. A、B两球间的弹力逐渐增大
B. B球对挡板的压力逐渐减小
C. B球对斜面的压力逐渐增大
D. A球对斜面的压力逐渐增大
6、 如图所示,由物体A和B组成的系统处于静止状态。A、B的质量分别为mA和mB,且mA>mB。滑轮的质量和一切摩擦可不计。使绳的悬点由P点向右移动一小段距离到Q点,系统再次到达静止状态。则悬点移动前后图中绳与水平方向间的夹角θ将( )
A. 变大
B. 变小
C. 不变
D. 可能变大,也可能变小
7、两个完全相同的小球A、B,质量均为m,用长度相同的细线分别悬挂在天花板上的O点,再用相同长度的细线连接A、B,. 现用一水平向右的力F作用在小球A上,使三线均处于拉直状态,且OB线恰好处于竖直方向,如图所示. 将两小球视为质点,则力F的大小是( )
A. B.
C. D.
8、如图所示,A、B两物体用细绳相连跨过光滑轻小滑轮悬挂起来,B物体放在水平地面上,A、B两物体均静止.现将B物体稍向左移一点,A、B两物体仍静止,则此时与原来相比( )
A.绳子拉力变大
B.地面对物体B的支持力变大
C.地面对物体B的摩擦力变小
D.物体B受到的合力变大
9、如图所示,一物体A置于光滑的水平面上,一弹簧下端固定在物体上,上端固定在天花板上,此时弹簧处于竖直且为自然长度。现对物体施加一水平拉力,使物体沿水平面向右缓慢运动,运动过程中物体没有离开水平面,则关于此运动过程中物体的受力情况,下列说法正确的是( )
A.物体所受拉力F一定增大
B.物体所受弹簧的拉力一定增大
C.地面对物体的支持力一定增大
D.物体所受的合力一定增大
10、如图所示,mgsinθ>Mg,在m上放一小物块时m仍保持静止,则( )
A.绳子的拉力增大
B.M所受合力不变
C.斜面对m的静摩擦力可能减小
D.斜面对m的静摩擦力增大
11、如图所示,光滑的两个球体,直径均为d,置于一直径为D的圆桶内,且d < D < 2d,在桶与球接触的三点A、B、C,受到的作用力大小分别为F1、F2、F3.如果将的直径加大,但仍小于2d,则F1、F2、F3的大小变化情况是 ( )
A.F1增大,F2不变,F3增大
B.F1减小,F2不变,F3减小
C.F1减小,F2减小,F3增大
D.F1增大,F2减小,F3减小
12、完全相同的直角三角形滑块A、B,按图示方式叠放在水平面上,设A、B 接触的斜面光滑,A与桌面的动摩擦因数为.现在B上作用一水平推力F,恰好使A、B一起在桌面上匀速运动,且A、B保持相对静止.则A与桌面的动摩擦因数跟斜面倾角的关系为( )
A.= tan B.=tan
C.= 2tan D.与无关关
13、下面四个图象分别表示四个物体的位移、速度、加速度和摩擦力随时间变化的规律.其中反映物体受力不可能平衡的是 ( )
t
s
O
A
At
t
v
O
B
At
t
a
O
C
At
t
f
O
D
14、如图所示,竖直放置在水平面上的轻质弹簧上放着质量为2kg的物体A,处于静止状态。若将一个质量为3kg的物体B竖直向下轻放在A上的一瞬间,则A对B的压力大小为(取g=10m/s2)( )
A.30N B.0
C.15N D.12N
15、AB、AC两绳相交于A点,绳与绳、绳与天花板间夹角大小如图,现用一力F作用于交点A,与右绳夹角为,保持力F大小不变,改变角大小,忽略绳本身重力,则在下述哪种情况下,两绳所受张力大小相等 ( )
A. B.
C. D.
16、如图所示,楔形木块静置于水平粗糙地面上,斜面与竖直墙之间放置一表面光滑的铁球,斜面倾角为θ,球的半径为R,球与斜面接触点为A.现对铁球施加一个水平向左的力F,F的作用线通过球心O,若缓慢增大压力F,在整个装置保持静止的过程中( )
A.任一时刻竖直墙对铁球的作用力都大于该时刻的水平外力F
B.斜面对铁球的作用力缓慢增大
C.斜面对地面的摩擦力保持不变
D.地面对斜面的作用力缓慢增大
m1
m2
O
17、如图所示,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。一根细线跨过碗口上,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°。两小球的质量比为 ( )
A. B. C. D.
18、如图所示,表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮,两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦),P悬于空中,Q放在斜面上,均处于静止状态。当用水平向左的恒力推Q时,P、Q仍静止不动,则 ( )
P
Q
A.Q受到的摩擦力一定变小
B.Q受到的摩擦力一定变大
C.轻绳上拉力一定变小
D.轻绳上拉力一定不变
19、如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是μmg。现用水平拉力F拉其中一个质量为2 m的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对m的最大拉力为( )
A . B.
C. D.
20、如图所示,斜面体M的底面粗糙,斜面光滑,放在粗糙水平面上。弹簧的一端固定在墙面上,另一端与放在斜面上的物块m相连,弹簧的轴线与斜面平行。若物块在斜面上做简谐运动,斜面体保持静止,则地面对斜面体的摩擦力f与时间t的关系图象应是( )
21、春天有许多游客放风筝,会放风筝的人,可使风筝静止在空中,以下四幅图中AB代表风筝截面,OL代表风筝线,风向水平,风筝可能静止的是( )
风向
A
B
L
D
O
风向
A
B
O
C
B
L
风向
A
B
L
B
O
风向
A
B
L
A
O
22、如图,半径为R的光滑半球放在水平地面上,用长度为l的细绳系一小球,小球质量为m,将小球搁在球面上,在水平推力作用下,半球沿水平面向左缓慢运动,小球在同一竖直面内逐渐上升至半球体的顶点,在此过程中,小球对半球体的压力N和对细绳的拉力T的变化情况是( )
A. N变大 B. N变小
C.T变小 D.T不变
23、如图所示,A、B、C为三个质量相等、材料相同的小物块,在沿斜面向上的拉力作用下,沿相同的粗糙面上滑,其中A是匀速上滑,B是加速上滑,C是减速上滑,而斜面体相对地面均处于静止状态,斜面体甲、乙、丙所受地面的摩擦力分别为、、,该三个力的大小关系是( )
A.== B. >>
C.>> D. >>
24、如图所示,用与竖直方向成角(<45°)的轻绳a和水平轻绳b拉一个小球,这时绳b的拉力为T1;现保持小球位置不动,使绳b在竖直平面内逆时针转过角,绳b的拉力变为T2;再转过角,绳b的拉力变为T3( )
A.T1=T3>T2 B.T1=T3
25、在水平天花板下用绳AC和BC悬挂着物体m,绳与竖直方向的夹角分别为α = 37°和β = 53°,且∠ACB为90°,如图所示.绳AC能承受的最大拉力为100N,绳BC能承受的最大拉力为180N.重物质量过大时会使绳子拉断.现悬挂物的质量m为14kg.(g = 10m/s2,sin37° = 0.6,sin53° = 0.8)则有)( )
A.AC绳断,BC不断
B.AC不断,BC绳断
C.AC和BC绳都会断
D.AC和BC绳都不会断
26、如图,质量为M的楔形物块静置在水平地面上,其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块,小物块与斜面之间存在摩擦.用恒力F沿斜面向上拉小物块,使之匀速上滑.在小物块运动的过程中,楔形物块始终保持静止.地面对楔形物块的支持力为( )
m
F
M
θ
A.(M+m)g B.(M+m)g-F
C.(M+m)g+Fsinθ D.(M+m)g-Fsinθ
27、如图所示,a 、b 是两个位于固定斜面上的完全相同的正方形物块,它们在水平方向的外力F 的作用下处于静止状态.已知a 、b 与斜面的接触面都是光滑的,则下列说法正确的是( )
A.物块a 所受的合外力大于物块b 所受的合外力
B.物块a 对斜面的压力大于物块b 对斜面的压力
C.物块a、b 间的相互作用力等于F
D.物块a对斜面的压力等于物块b 对斜面的压力
28、如图所示,放在水平桌面上的木块A处于静止状态,所挂的砝码和托盘的总质量为0.6kg,弹簧秤读数为2N,滑轮摩擦不计,若轻轻取走盘中的部分砝码,使总质量减小到0.3kg,将会出现的情况是(g=10m/s2)( )
A.弹簧秤的读数将变小
B.A仍静止不动
C.A对桌面的摩擦力不变
D.A所受的合力将要变大
29、如图,斜面固定在地面上,倾角37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8),质量1kg的滑块,以一定的初速度沿斜面向下滑,斜面足够长,滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8。该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是(取初速度方向为正方向)( )
v0
Ff/N
t
O
A
Ff/N
t
O
B
Ff/N
t
O
C
Ff/N
t
O
D
6
6.4
-6
-6.4
6
-6.4
-6
6.4
30、某同学做“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验。他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L,把L-L0作为弹簧的伸长X,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的图线可能是( )
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