04 深刻理解物体的平衡-2020年1月刊高一物理《中学生数理化》

中学生数理代知识用影知巧 深刻理解物体的平衡 ■山东省沂源县第一中学张友国 物体的平衡和非平衡是高中物理研究的 向相反 两类基本问题。物体的平衡是指物体受到几 例2如图1所示,一重为 个力的作用,这几个力的合力为零。根据受10N的小球固定在支杆AB 力个数的不同进行分类,可分为二力平衡 的上端,现用一段绳子水平拉 力平衡、四力平衡或更多力平衡。静止状态小球,使支杆发生弯曲,小球静 和匀速直线运动状态是物体的两种平衡状止时绳子的拉力为7.5N,则支 态。同学们在学习物体的平衡相关知识时往杆对小球的作用力() 往会因为领会不深刻、理解不全面而出现各 种认识上的错误。下面举例说明怎样深刻 B.大小为10N 全面地认识物体的平衡问题。 C.方向与水平方向成53°角斜向右下方 力平衡问题 D.方向与水平方向成53°角斜向左上方 二力平衡是指物体受到两个力作用时合 力为零。物体受到两个力处于平衡状态时, C解坼支杆的弹力三个力作用处于平 两个力必满足大小相等、方向相反。 衡状态,则重力与绳子的拉力的合力与支杆 例1某物体受到重力和竖直向上的拉的作用力大小相等,方向相反。由勾股定理 力作用做匀速直线运动,下列关于物体运动可知,支杆对小球的作用力大小F 方向的说法中正确的是() 102+7.5N=12.5N;支杆对小球作用力 A.运动方向一定竖直向上 的方向与水平向左方向间夹角的正切值 B.运动方向一定竖直向下 C.运动方向一定水平向 tana=7.5=3,即a=53,斜向左上方 D.运动方向可以沿任意方向 答案:D 易错点拨:物体的平衡是指物体在任意 拓展:如图2所示,匀速 方向上的合力都为零,物体的初速度方向在前进的车厢顶部用细线竖直 哪个方向上,物体就沿着这个方向做匀速直 挂一小球,小球下方与一光 线运动。不能片面理解成物体受力平衡做匀 斜面接触。下列说法中正 速直线运动时只能沿几个特定的方向运动。 确的是()。 图 C解圻 物体受到两个力处于平衡 A.细线可能对小球没有拉力作用 状态时,物体可以在任意方向上 B.小球受重力、细线对它的拉力和斜面 做匀速直线运动 对它的支持力 答案:D C.若细线对小球有拉力,则这个拉力是 二、三力平衡问题 细线发生形变产生的 三力平衡是指物体受到三个力作用时合 D.斜面对小球一定有支持力 力为零。物体受到三个力处于平衡状态时, 易错点拨:在对物体进行受力分析时,有 任意两个力的合力与第三个力大小相等、方些题目看上去是三力平衡,实则二力平衡。 地是那如座增中学生表理化 对同学们来说,正确判别二力平衡与三力平静摩擦力的合力方向与物体受到的重力和支 衡存在一定的困难。事实上,如果物体受到持力的合力方向相反,选项B正确,C错误。 三个力作用,且这三个力中的两个力在一条物体受到的支持力方向竖直向上,则物体受 直线上,另一个力不在这条直线上,那么这样到的拉力、重力和静摩擦力的合力方向竖直 的三个力一定不会合力为零使物体平衡。也向下,选项D正确 就是说,物体处于平衡状态时,是不可能受到 答案:ABD 两力共线、另一力不共线这样的三个力的 四、更多力平衡问题 ≌解纤 小球和光滑斜面接触,则斜 更多力平衡是指物体受到四个以上的力 面对小球没有摩擦力。假设斜作用时合力为零。物体受多于四个力处于平 面与小球之间存在弹力,则小球将受到三个衡状态时,任意(N-1)个力的合力与另外 力作用,其中重力和细线的拉力在竖直直线个力大小相等、方向相反 上,弹力垂直于斜面向上(不在竖直直线上) 例4如图4所示,在 这样的三个力的合力不可能为零,与题设车超市内倾角为θ的电梯斜 厢(包括小球)做匀速直线运动相矛盾,因此面上有一车西瓜随电梯匀 斜面对小球没有弹力,小球只受重力和细线速向上运动,在车厢的中央 对它的拉力两个力作用而处于平衡状态,且有一只质量为m的西瓜, 图4 细线对小球的拉力是由于细线发生形变而产则在该西瓜随车厢一起匀速向上运动的过程 生的 中,周围其他西瓜对它的作用力的方向 答案:C 为() 三、四力平衡问题 A.沿斜面向上 四力平衡是指物体受到四个力的作用时 B.沿斜面向下 合力为零。物体受到四个力处于平衡状态 C.竖直向上 时,任意三个力的合力与第四个力大小相等 D.垂直于斜面向上 方向相反,任意两个力的合力与另外两个力 车厢中央的这只西瓜,除受 的合力大小相等、方向相反。 C解圻 重力外,还受到周围其他西瓜的 例3如图3所示,一物 作用力,周围其他西瓜对这只西瓜作用力的 体在粗糙水平地面上受斜向 合力与这只西瓜受到的重力大小相等、方向 上的恒定拉力F作用静止在 相反,即周围其他西瓜对这只西瓜作用力的 地面上,下列说法中正确的 图3 方向竖直向上 答案: A.物体受到的重力和支持力的合力方 向竖直向下 B.物体受到的拉力和