江苏省扬州高邮市临泽中学2023届高考物理一轮专项复习学案： 物体的平衡

高邮临泽中学高三物理备课组 物体的平衡专项复习 1/15/2023 一、共点力作用下物体的平衡 【例1】如图4－3甲，斜面倾角为θ，质量为m的物体静止在斜面上，物体与斜面的动摩擦因数为μ．求物体受到的摩擦力和支持力． 【分析和解答】此题可按下面步骤解答： ①先判断：物体处于静止状态，所以物体满足平衡条件； ②受力分析：物体受三个力的作用：向下的重力mg，垂直于接触面的支持力N，沿接触面向上的静摩擦力f(如图4－3乙)； ③画出N和mg的合力F，则由平衡条件的推论知F与f等大反向，由此可得F与N垂直．利用直角三角形性质得： f＝F＝mgsinθ；N＝mgcosθ． 【例2】已知一个物体在倾角为θ的斜面上可以匀速下滑，试证明物体和斜面之间的动摩擦因数μ＝tanθ． 【分析和解答】如图4－4所示，物体受重力mg、弹力N及滑动摩擦力f．分解重力，得 平行斜面向下的分力F1＝mgsinθ； 垂直斜面向下的分力F2＝mgcosθ． 由平衡条件，得f＝F1，N＝F2，且f＝μN ∴ μ＝＝tanθ． 讨论：上题中，(1)若物体为一木块，现将其中间挖空，装入铁砂，使其质量增为2m，则此时木块会不会加速下滑？若不挖空木块，而在木块上加一竖直向下的力F情况又怎样？(2)若将斜面倾角θ变大为α，其他条件不变，木块的动摩擦因数μ将如何变化？此时物体运动状态如何？ 【总结与提高】①例题1中物体受到的摩擦力是静摩擦力，因此不能用f＝μN计算，已知条件μ起迷惑作用；但例2中物体受到的摩擦力是滑动摩擦力，可以用f＝μN计算． ②在力的合成或分解图中找角度时，可利用几何上重要的推论：“一个角的两条边与另一个角的两条边分别垂直，则这两个角相等或互为补角．”以后经常用到此推论，请同学们熟记． ③解平衡问题，“正确受力分析”是关键． 【例3】如图4－5所示，放在水平面上的物体受到斜向下的推力F作用，做匀速直线运动，则推力F与物体所受摩擦力的合力方向为： A．向下偏左； B．向下偏右； C．竖直向上； D．竖直向下． 【分析和解答】正确的答案选D．以物体为研究对象，物体受四个力作用如图4－6所示，其中F与f的合力应与G和N的合力大小相等，方向相反，而G和N均在竖直方向上，且N＞G，G和N的合力竖直向上，故F和f的合力方向应为竖直向下． 【总结与提高】物体受多个共点力平衡时，其中几个力的合力必与其余几个力的合力等大、反向，以符合物体所有力的合力为零． ●课堂针对训练● (1)关于物体的平衡状态，下列说法正确的是： A．物体处于平衡状态就是有惯性的状态，物体处于非平衡状态就是没有惯性的状态； B．物体只有在受一对平衡力时，才可以处于平衡状态； C．物体只有处于平衡状态时，物体的运动状态才不变； D．用倾斜的传送带把物体送到高处，只要物体相对于传送带静止，则该物体就一定处于平衡状态． (2)吊在大厅天花板上的电扇重力为G，静止时固定杆对它的拉力为T，扇叶水平转动起来后，杆对它的拉力为T′，则： A．T＝G，T′＝T； B．T＝G，T′＞T； C．T＝G，T′＜T； D．T′＝G，T′＞T． (3)如图4－7所示，三根质量和形状都相同的光滑圆柱体，它们的重心位置不同，搁在两墙上，为了方便，将它们画在同一截面图上，重心位置分别用1、2、3标出，设N1、N2、N3分别为三根圆柱体对墙的压力，则 A．N1＝N2＝N3； B．N1＜N2＜N3； C．N1＞N2＞N3； D．N1＝N3＞N2． (4)如图4－8所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡状态．若将F4的方向沿逆时针方向转过90°而保持其大小不变，其余三个力大小和方向保持不变，则此时物体所受合力的大小为： A．2F4； B．F4； C．F4； D．F4． (5)质量为m的长方形木块静止在倾角为θ的斜面上，那么斜面对木块作用力的方向应该是： A．沿斜面向下； B．垂直斜面向下； C．沿斜面向上； D．竖直向上． (6)如图4－9，水平地面上放着一块木板，上面放一个木块，设木块对木板的压力为N，木块所受摩擦力为f．若使木板的B端逐渐升高时，木块仍静止，则下列说法正确的是： A．N增大，f增大； B．N增大，f减小； C．N减小，f增大； D．N减小，f减小． (7)物体在粗糙的水平面上运动，其s－t图象如图4－10所示，已知沿运动方向的作用力为F，所受的滑动摩擦力为f，则由图可知： A．F＞f； B．F＝f； C．F＜f； D．以上三种情况都有可能． (8)如图4－11所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的光滑小球，球被竖直的木板档住，则球对挡板的压力是多少？ (9)表面光滑，重力不计的尖劈(如图4－12所示)插在缝AB间，在尖劈背上加一竖直向下的压力