内容正文:
将悬点B 从图中所示位置逐渐移动到C 点的过程中,绳
OB 上的拉力F3 与水平方向的夹角α逐渐增大,根据矢
量三角形图可知绳OA 的拉力F2 逐渐减小,绳OB 上的
拉力F3 先减小后增大.
[答案] 绳OA 的拉力逐渐减小 绳OB 的拉力先减小
后增大
跟踪训练
2.BD [“涂料滚”受三个力的作用,重
力mg、墙壁对“涂料滚”水平向左的弹
力F2′、撑竿对“涂料滚”的推力F1,重
力的大小方向确定,墙壁对“涂料滚”
的弹力方向确定,粉刷工人站在离墙
壁某一距离处缓缓上推“涂料滚”,“涂料滚”受力始终平
衡,这三个力构成矢量三角形,使撑竿与墙壁间的夹角
越来越小,则矢量变化如图所示,由图可知,撑杆与墙壁
间的夹角越来越小,F1、F2′均减小,F2 和F2′等大反向,
因此F1、F2 均减小.故选BD.]
课堂自测夯基础
1.A [人站在自动扶梯上,人受到竖直向下的重力作用和
竖直向上的支持力作用,人相对于扶梯是静止的,没有
运动也没有运动趋势,人不受摩擦力作用,故 A 正确,B
错误;重力和支持力是一对平衡力,人的重力和人对踏
板的压力不是平衡力,C 错误;人对踏板的压力属于弹
力,人 的 重 力 是 万 有 引 力,二 者 是 不 同 性 质 的 力,故 D
错误.]
2.ACD [对球B 受力分析,据共点力平衡可知弹簧和绳
对球B 的作用力大小均为mg,选项 C正确;对同一弹簧
而言,产生的弹力处处相等,故弹簧对球A 的弹力等于
对球B 的弹力,选项B错误;对球A 分析可知,一定受重
力、弹簧的弹力、墙面的支持力作用,可能受地面的支持
力和绳的拉力,地面的支持力和绳的拉力也可能有一个
为0,当地面对球A 的支持力为0时,绳上的拉力最大,
等于重力和弹簧竖直方向的分力之和,即15mg,故选
项 A、D正确.]
3.C [法一:合成法
因c点处于平衡状态,所以任意两个力的合力均与第三
个力大小相等,方向相反,如图甲所示,根据平行四边形
定则将 力 F 与 m1g 合 成,则 sinθ=
m2g
m1g
,而 sinθ=
l
l2+ 3l4( )
2
=45
,所以m1
m2
=54
,选项 C正确.
法二:分解法
因c 点 处 于 平 衡 状 态,所 以 可 在 F、m1g 方 向 上 分 解
m2g,如图乙所示,则同样有sinθ=
m2g
m1g
,所以m1
m2
= 54
,
选项 C正确.
法三:正交分解法
将倾斜绳拉力m1g沿竖直方向和水平方向分解,如图丙
所示,则 m1gsinθ=m2g,同 样 可 得
m1
m2
= 54
,选 项 C
正确.]
4.D [法一 图解法:对球受力分析,如图甲所示.球始终
处于平衡状态,故三个力的合力始终为零,三力构成矢
量三角形.挡板逆时针转动时,N2 方向也逆时针转动,
作出图甲所示的动态矢量三角形.由图甲可见,N1 随β
的增大一直减小,N2 先减小后增大.
法二 正弦定理法:对球受力分析,如图乙所示.球受重
力mg、斜 面 支 持 力 N1、挡 板 压 力 N2.由 正 弦 定 理 得
mg
sinβ
=
N1
sin(180°-α-β)
=
N2
sinα
解得 N1=
sin(α+β)
sinβ
mg=sinαtanβ
+cosα,N2=
sinα
sinβ
mg
故随着β的增大,N1 一直减小,N2 先减小后增大,β=
90°时,N2 达到最小值,为mgsinα.]
5.解析:如图所示,作出小球的受力示意图,注意弹力FN
总与球面垂直,从图中可得到相似三角形.
设球体半径为R,定滑轮到球面最高点的距离为h,定滑
轮与小球间绳长为L,根据三角形相似得
F
L =
mg
h+R
,
FN
R =
mg
h+R
由以上两式得绳中的张力F=mg Lh+R
球面的弹力FN=mg
R
h+R
由于在 拉 动 过 程 中h、R 不 变,L 变 小,故 F 减 小,FN
不变.
答案:F减小 FN 不变
章末易错点突破
专题归纳整合提升
专题1
[例1] [解析] 题图甲和乙中的两个物体 M1、M2 都处
于平衡状态,根据平衡条件,首先判断与物体相连的细
绳,其拉力大小等于物体的重力;分别取C 点和G 点为
研究对象,进行受力分析如图1和2所示,根据平衡规律
可求解.
622
物理必修第一册
(1)图1中轻绳AD 跨过定滑轮拉住质量为M1 的物体,
物体处于平衡状态,轻绳AC段的拉力
FTAC=FTCD =M1g,
图2中由FTEGsin30°=M2g,得FTEG=2M2g.
所以
FTAC
FTEG
=
M1
2M2
.
(2)图1中,三个力之间的夹角都为120°,根据平衡规律
有FNC=FTAC =M1g,方 向 和 水 平 方 向 成 30°,指 向 右
上方.
(3)图2中,根据平衡方程有FTEGsin30°=M2g,
FTEGcos30°=FNG,
所以FNG=
M2g
tan30°= 3M2g
,方向水平向右.
[答案] (1)
M1
2M2
(2)M1g 方向和水平方向成30°指
向右上方 (3)3M2g 方向水平向右
跟踪训练
1.B [甲物体是拴牢在O 点,且甲、乙两物体的质量相等,
则甲、乙绳的拉力大小相等,O 点处于平衡状态,则左侧
绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上,如图所示
根据几何关系有180°=2β+α,
解得β=55°.故选B.]
[例2] B [由于物体受的水平推力为F=kt,由二力平
衡得,墙与物体间的压力FN=kt.当F 比较小时,物体受
到的摩擦力Ff 小于物体的重力G,物体将沿墙壁下滑,
此时物体受到的摩擦力为滑动摩擦力.由Ff=μFN 得,
滑动摩擦力Ff=μkt,当摩擦力Ff 大小等于重力G 时,
由于惯性作用,物体不能立即停止运动,物体受到的摩
擦力仍然是滑动摩擦力.随着摩擦力的增大,摩擦力将
大于重力,物体做减速运动直至静止,摩擦力将变为静
摩擦力,静摩擦力与正压力无关,跟重力始终平衡.]
跟踪训练
2.解析:水平推力F≤25N 之前,物体未动,物体受静摩
擦力FA=F.当F>25N后,FA 发生突变,变成滑动摩
擦力,其大小为FA滑 =μFN=μG=02×10N=2N.作
出图像如图所示.
答案:见解析图
[例3] [解析] 设绳AB 弹力为F1,绳AC弹力为F2,A
的受力情况如图,由平衡条件得
Fsinθ+F1sinθ-mg=0
Fcosθ-F2-F1cosθ=0
由上述两式得F= mgsinθ-F1
F= F22cosθ+
mg
2sinθ
令F1=0,得F 最大值
Fmax=
mg
sinθ=
40 3
3 N
令F2=0,得F 最小值Fmin=
mg
2sinθ=
20 3
3 N
综合得F 的取值范围为20 33 N≤F≤
40 3
3 N.
[答案] 20 33 N≤F≤
40 3
3 N
跟踪训练
3.C [当木板与水平面的夹角为45°时,
两物块刚好滑动,对 A 物 块 受 力 分 析
如图,沿斜面方向,A、B之间的滑动摩
擦力f1=μN=μmgcos45°,根据平衡
条件可知T=mgsin45°+μmgcos45°,
对B 物块受力分析如图,沿斜面方向,B
与斜面之间的滑动摩 擦 力f2=μN′=
μ3mgcos45°,根据平衡条件可知2mgsin45°=T+μmgcos
45°+μ3mgcos45°,两 式 相 加,可 得
2mgsin45°=mgsin45°+μmgcos45°+
μmgcos45°+μ3mgcos45°
解得μ=
1
5
,A、B、D 错 误,C 正 确.故
选 C.]
第四章 第1节
自主预习探新知
基础梳理
知识点1
1.运动 静止 维持 力的作用 速度 直线 方向
2.(1)相同 小球将永远运动下去 (2)维持物体运动的原因
知识点2
1.匀速直线运动 静止 2.改变
知识点3
1.匀速直线运动 静止 2.质量
自我检测
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√
2.(1)D [惯性是物体的固有属性,它指的是物体能够保
持原来的运动状态的一种性质,惯性的大小只与物体的
质量有关,与运动状态无关,故选 D.]
(2)从图(1)可以看出,乘客向前倾,说明乘客相对车厢
有向前运动的速度,所以汽车在减速.从图(2)可看出,
乘客向后倾,说明乘客有相对车厢向后运动的速度,说
明汽车在加速.
合作探究攻重难
探究1
探究导引
提示:这一问题,我们可以这样思考:如果足球不是在草
地上滚动,而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滚
动,它将会滚出比草地上远得多的距离,这说明了由于
阻力的存在才导致足球的运动状态发生了改变,足球在
草地上滚动时所受阻力大,运动状态很快发生改变;足
球在水泥地 面 上 滚 动 时 所 受 阻 力 小,运 动 状 态 改 变 得
722
参考答案
▶[备选答案]
提示:将以下备选答案
前的字母填入左边合
适的位置.
A.kx
B.F合=0
C.平行四边形
D.|F1-F2|≤F≤F1+F2
E.相反
F.相等
G.竖直向下
H.μF正
I.0<F≤Fmax
J.物体形状
K.F=-F′
▶[答案校对]
G J A I H F
E K D C B
[专题1] 对轻杆、轻绳弹力的进一步分析
1.杆的弹力
自由转动的杆:弹力一定沿杆方向,可提供
拉力,也可提供推力.
固定不动的杆:弹力不一定沿杆方向,由物
体所处的状态决定.
2.绳的弹力
(1)“死结”绳:可理解为把绳子分成两段,结点
不可沿绳滑动,两侧看成两根独立的绳子,
弹力大小不一定相等.
(2)“活结”绳:一般是由绳跨过滑轮或绳上挂
一光滑挂钩,实际上是同一根绳子.结点可
沿绳滑动,两侧绳上的弹力大小相等.
[例1] 如图甲所示,轻绳AD 跨过固定的水
平横梁BC 右端的定滑轮挂住一个质量为
M1 的物体,∠ACB=30°;图乙中轻杆 HG
一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G 通
过细绳EG 拉住,EG 与水平方向也成30°,
轻杆的G点用细绳GF 拉住一个质量为M2
的物体,求:
(1)轻绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力
FTEG之比;
(2)轻杆BC对C 端的支持力;
(3)轻杆 HG对G 端的支持力.
[尝试解答]
601
物理必修第一册
[总结提升]
(1)绳杆支架问题中一定先判断绳是
“死结”还是“活结”,杆是“自由杆”还是
“固定杆”,一般选结点为研究对象受力
分析.
(2)杆的弹力与绳的弹力不同,绳的弹力始终
沿绳指向绳收缩的方向,但杆的弹力方向
不一定沿杆的方向,其大小和方向的判断
要根据物体的运动状态来确定,可以理解
为“按需提供”,即为了维持物体的状态,
由受力平衡求解得到所需弹力的大小和
方向.
▶[跟踪训练]
1.如图,悬挂甲物体的细线
拴牢在一不可伸长的轻质
细绳上O 点处;绳的一端
固定在墙上,另一端通过
光滑定滑轮与物体乙相连.甲、乙两物体质
量相等.系统平衡时,O 点两侧绳与竖直方
向的夹角分别为α和β.若α=70°,则β等于
( )
A.45° B.55° C.60° D.70°
[专题2] 摩擦力的“突变”问题
摩擦力突变的常见情况
分类 说明 案例图示
静—静
“突变”
物体在摩擦力和其
他力作用下处于平
衡状态,当作用在
物体上的其他力发
生突变时,如果物
体仍能保持静止状
态,则物体受到的
静摩擦力的大小或
方向将会发生“突
变”
在水平力F 作用下
物体静止于斜面,F
突然增大时物体仍
静止,则所受静摩擦
力大小或方向将“突
变”
静—动
“突变”
物体在摩擦力和其
他力作用下处于静
止状态,当其他力
变化时,如果物体
不 能 保 持 静 止 状
态,则物体受到的
静摩擦力将“突变”
为滑动摩擦力
放在粗糙水平面上
的物体,水平作用力
F 从零逐渐增大,物
体开始滑动时,物体
受到地面的摩擦力
由静摩擦力“突变”
为滑动摩擦力
动—静
“突变”
在摩擦力和其他力
作用下,做减速运
动的物体突然停止
滑行时,物体将不
受摩擦力作用,或
滑动摩擦力“突变”
为静摩擦力
滑块以v0 冲上斜面
做减速运动,当到达
某位置静止时,滑动
摩擦力“突变”为静
摩擦力
动—动
“突变”
某物体相对于另一
物 体 滑 动 的 过 程
中,若突然相对运
动方向变了,则滑
动摩擦力方向发生
“突变”
水平传送带的速度
v1 大于滑块的速度
v2,滑块受到的滑动
摩擦力方向向右,当
传送带突然被卡住
时滑块受到的滑动
摩擦力方向“突变”
为向左
701
第三章 相互作用———力
[例2] 把一重为G的物体,用一个水
平的推力 F=kt(k 为恒量,t为时
间)压在竖直的足够高的平整的墙
面上,如图所示,从t=0开始物体所受的摩
擦力Ff随t的变化关系是图中的哪一个
( )
[尝试解答]
[方法总结] 物体受到的外力发生变化时,
物体受到的摩擦力就有可能发生突变.解决
这类问题的关键:正确对物体进行受力分析
和运动状态分析,从而找到物体摩擦力的突
变“临界点”.
▶[跟踪训练]
2.如图甲所示,A物体放在水平面上,动摩擦
因数为02,物体A重10N,设物体A与水
平面间的最大静摩擦力为25N,若对A施
加一个由零均匀增大到6N的水平推力F,
请在图乙中画出 A所受的摩擦力FA 随水
平推力F变化的图线.
[专题3] 物体平衡中的临界和极值问题
1.临界问题
(1)临界状态:物体的平衡状态将要发生变化
的状态.
(2)当某物理量发生变化时,会引起其他物理
量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰
好出现”或“恰好不出现”,这类问题的描述
中经常出现“刚好”“恰好”等词语.
(3)处理这类问题的最有效方法是假设推理
法,也就是先假设,再根据平衡条件及有关
知识列平衡方程,最后求解.
(4)常见的临界状态
状态 临界条件
两接触物体脱离与不
脱离
相互作用力为0(主
要体现为两物体间
的弹力为0)
绳子断与不断
绳 中 张 力 达 到 最
大值
绳子绷紧与松弛 绳中张力为0
存在摩擦力作用的两
物体间发生相对滑动
或相对静止
静摩擦力达到最大
2.极值问题:也就是指平衡问题中,力在变化
过程中的最大值和最小值问题.解决这类问
题常用以下三种方法:
解析法
根据物体的平衡条件列方程,在解
方程时,采用数学知识求极值或者
根据物理临界条件求极值
801
物理必修第一册
续表
图解法
根据物体的平衡条件作出物体的
受力分析图,画出平行四边形或矢
量三角形进行动态分析,确定最大
值或最小值
极限法
极限法是一种处理临界问题的有
效方法,它是指通过恰当选取某个
变 化 的 物 理 量 将 问 题 推 向 极 端
(“极大”“极小”“极右”“极左”等),
从而把比较隐蔽的临界现象暴露
出来,使 问 题 明 朗 化,便 于 分 析
求解
[例3] 如图所示,物体的质量为2kg,两根
轻绳AB 和AC 的一端连接于竖直墙上,另
一端系于物体上,在物体上另施加一个方向
与水平线成θ=60°的拉力F,若要使两绳都
能伸 直,求 拉 力 F 的 大 小 范 围 (g 取
10m/s2).
[尝试解答]
[总结提升]
解决临界极值问题时应注意的问题
(1)求解平衡中的临界问题和极值问题时,首
先要正确地进行受力分析和变化过程分
析,找出平衡的临界点和极值点.
(2)临界条件必须在变化中去寻找,不能停留
在一个状态来研究临界问题,而是要把某
个物理量推向极端,即极大和极小,并依
此做出科学的推理分析,从而给出判断或
导出一般结论.
▶[跟踪训练]
3.如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木
板上,质量分别为m 和2m 的物块 A、B,通
过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间
的接触面和轻绳均与木板平行.A与B间、
B与木板间的动摩擦因数均为μ,设最大静
摩擦力等于滑动摩擦力.当木板与水平面的
夹角为45°时,物块 A、B刚好要滑动,则μ
的值为 ( )
A.13 B.
1
4 C.
1
5 D.
1
6
901
第三章 相互作用———力