内容正文:
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类型1 水平面上的物体的平衡及受力分析
核心母题1 请在图中画出物块处于下列状态时受力的示意图。
(1)静止在水平地面上;
(2)在光滑地面上向右做匀速直线运动;
(3)在粗糙地面上向右做减速直线运动。
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【解题模板】
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【变式1】 物体压缩弹簧
①如图甲所示,物块正在水平地面上向右滑动并压缩弹簧,请在O点画出物块水平方向受力的示意图。
②如图乙所示,物块正在光滑的水平面上向左滑动并压缩弹簧,请在O点画出物块受力的示意图。
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【变式2】传送带上的物体
①如图甲所示,物块在水平传送带上,与传送带一起以速度v向右匀速运动,请画出物块的受力示意图。
②(2023·鄂州)如图乙所示,现将一袋大米无初速度地放在向右匀速运动的输送带上,米袋将先随输送带做加速运动,后随输送带一起匀速运动。画出米袋加速过程中受力的示意图(不计空气阻力)。
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【变式3】 结合图像进行分析
如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,F
的大小与时间t的关系、物体运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示。
由图像可知:当t=1 s时,物体处于_____状态,物体受到的摩擦力为__ N。
t=3 s时,物体受到的摩擦力为__ N。
静止
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类型2 斜面上的物体的平衡及受力分析
核心母题2 请在图中画出物块处于下列状态时受力的示意图。
(1)图甲:静止在斜面上;
(2)图乙:沿光滑斜面下滑;
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(3)图丙:沿粗糙斜面匀速下滑;
(4)图丁:由于惯性沿粗糙斜面向上运动。
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【解题关键】根据接触面是否光滑和运动状态判断物体是否受摩擦力。
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【变式1】 物体压缩弹簧
(2023·通辽)如图所示,物体A与弹簧连接(弹簧被压缩),静止在光滑的斜面上,请画出物体A的受力示意图。
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【变式2】 用挡板挡物体
如图所示,斜面上的小球A被挡板B挡住,请画出小球A所受力的示意图。
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类型3 竖直面上的物体的平衡及受力分析
核心母题3 如图所示,用力F将物体紧压在竖直的墙壁上,请在图中画出物体所受力的示意图。
【解题关键】 根据有无压力判断物体是否受摩擦力。
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【变式1】 物体匀速下滑
①如图甲所示,一个重为G的木块沿着粗糙竖直墙壁下滑,请画出木块的受力示意图。
②如图乙所示,一个磁性黑板擦紧贴于竖直黑板面上,刚好能沿黑板面竖直匀速下滑。请画出磁性黑板擦在竖直方向上所受到的力。
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【变式2】 平衡条件的应用
(2024·凉州期末)如图所示,当右端挂4 N的物体A时,物体B在平面桌上恰好能向右做匀速运动,若现在要使物体B向左做匀速直线运动,则应对物体B施加的力为( )
A.水平向左,4 N
B.水平向右,4 N
C.水平向左,8 N
D.水平向右,8 N
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类型4 空中、绳、杆模型
核心母题4(1)如图甲所示,请画出用脚踢飞出去的足球在空中飞行时所受力的示意图。
(2)用手把小球压在弹簧上,弹簧被压缩到A点,松手后小球向上运动,如图乙所示。请在图乙中画出小球离开弹簧后所受到的力的示意图(O为小球的重心,空气对小球的作用力忽略不计)。
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【解题关键】 球脱离施力物体后,不再受其作用力。
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【变式1】 物体压缩弹簧
如图所示,将一个小球放在竖直放置的弹簧上,用手向下压小球,松手后,小球在弹簧弹力作用下向上加速运动,不考虑空气阻力,请画出此时小球的受力示意图。
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【变式2】 绳拉物体模型
①(2024·济宁高新一模)如图甲为一摆球从左侧A点摆到右侧最高点B的过程图,请在图中画出摆球动能最大位置的受力示意图。(忽略空气阻力)
②(2024·济宁梁山一模)如图乙所示,用轻质绳子悬挂一小球,小球与光滑轨道接触且处于静止状态,绳子竖直。在图中画出小球的受力示意图。
③(2024·济宁泗水三模改编)在图丙中,一个小球挂在墙上,画出小球的受力示意图和小球对墙面的压力的示意图。
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④用绳系住氢气球,在风力的作用下静止在如图丁所示的位置。请补全气球受力的示意图。
⑤(2024·济宁太白湖一模)如图戊所示,小钟同学在做模拟引力实验时,用一根细线拴一块橡皮甩起来,使橡皮绕手做圆周运动,请你画出橡皮的受力示意图。
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【变式3】 硬杆模型
如图所示,道路旁的路灯在斜杆的支撑下,处于静止状态,请在图中画出此时路灯的受力示意图(图中O点为路灯的重心)。
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【变式4】 结合惯性知识分析
如图,一辆汽车沿平直公路向右行驶,车顶悬挂的小球A某时刻状态如图,车厢地板上的木箱B始终相对车厢静止。请画出木箱B的受力示意图。
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类型5 叠加物体模型
核心母题5 如图所示,两个匀质长方体A、B叠放在水平桌面上,水平拉力F作用在物体B上,使物体A、B一起沿水平桌面做匀速直线运动。(作图时物体用“·”表示)
(1)请作出物体A受力的示意图。
(2)请作出物体B受力的示意图。
(3)将A、B看成一个整体进行受力分析。
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【解题模板】
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【变式1】 改变拉力的位置
如图所示,完全相同的A、B两个长方体物块叠放在水平地面上,在拉力F作用下,物块A、B一起向右做匀速直线运动。下列说法正确的是( )
A.物块A受到的重力和B对A的支持力是一对相互作用力
B.物块B受到的重力和地面对B的支持力是一对平衡力
C.物块A对B的摩擦力方向水平向右,大小等于F
D.物块B对地面的摩擦力方向水平向左,大小等于F
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【变式2】 改变拉力的个数
如图所示,A、B两个物体叠放在水平面上,同时用力F1、F2分别作用于A、B两个物体上,A、B始终处于静止状态,其中力F1=3 N,方向水平向左,力F2=5 N,方向水平向右。下列分析正确的是( )
A.A和B之间摩擦力为0
B.地面对B的摩擦力为2 N,方向水平向左
C.地面对B的摩擦力为5 N,方向水平向左
D.B对A的摩擦力为5 N,方向水平向右
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【解析】 AD.根据物体间力的作用是相互的,A受到B的摩擦力方向为水平向右,大小为3 N,所以B上表面受到A的摩擦力方向为水平向左,大小是3 N,故AD错误。
BC.B处于静止状态,水平方向上受到A对B水平向左的摩擦力、地面对B水平向左的摩擦力、水平向右的拉力F2,这三个力是平衡力,所以地面对B水平向左的摩擦力与A对B水平向左的摩擦力之和等于水平向右的拉力F2,所以B下表面受到地面的摩擦力大小为5 N-3 N=2 N,方向向左,故C错误,B正确。
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