内容正文:
第三讲 共点力的平衡
第1课时 共点力的静态平衡
课前
(1)对物体进行受力分析时,只能画该物体受到的力,该物体对别的物体施加的力不能画在该物体上。 ( )
(2)物体沿光滑斜面下滑时,受到重力、支持力和下滑力的作用。 ( )
(3)(2023·浙江6月选考T2C)足球在飞行时受到脚的作用力和重力。 ( )
(4)物体的速度为零即处于平衡状态。 ( )
(5)物体处于平衡状态时,其加速度一定为零。 ( )
(6)物体受三个力作用处于平衡状态,这三个力必定作用于物体的同一点。 ( )
(7)物体处于平衡状态时,其所受的作用力必定为共点力。 ( )
(8)物体受两个力作用处于平衡状态,这两个力必定等大反向。 ( )
(9)物体受两个力作用处于平衡状态,这两个力必定是同一性质的力。 ( )
(10)物体受三个力F1、F2、F3作用处于平衡状态,若将F2转动90°,则这三个力的合力大小为F2。 ( )
逐点清(一) 物体的受力分析
题点1 假设法分析物体受力
1.如图所示的容器内盛有水,器壁AB部分是一个平面且呈倾斜状,有一个小物块P处于图示位置并保持静止状态,则该物块 ( )
A.可能受三个力作用 B.可能受四个力作用
C.一定受三个力作用 D.一定受四个力作用
题点2 状态法分析物体受力
2.(2025年1月·八省联考内蒙古卷)“那达慕”是国家级非物质文化遗产,套马是“那达慕”大会的传统活动之一,某次套马的情景如图所示。套马者视为质点,可能受重力G、支持力FN、拉力F、摩擦力Ff,其受力示意图可能正确的是 ( )
题点3 转换法分析物体受力
3.(2025·辽宁鞍山模拟)如图所示,物体P(上表面光滑)放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定在物体上,另一端与置于物体上表面的滑块Q相连。若P、Q一起沿斜面匀速下滑,不计空气阻力。则物体P的受力个数为 ( )
A.2 B.3 C.4 D.5
4.(多选)将一长方形木块锯开为相同的A、B两部分后,按图示方式叠放并静止在粗糙水平地面上,A、B接触面与竖直方向的夹角为θ,A、B间的动摩擦因数为μ。若A、B的质量均为m,重力加速度大小为g,则下列说法正确的是 ( )
A.A物体一定受到3个力作用
B.A对B的作用力大小为mgsin θ
C.若地面光滑,B物体还是静止
D.A对B的摩擦力大小为μmgcos θ
点睛与自悟
1.受力分析的三种方法
假设法
在未知某力是否存在时,先对其作出不存在的假设,然后根据该力不存在对物体运动和受力状态的影响来判断该力是否存在
状态法
对处于平衡状态的物体进行受力分析时,根据其平衡条件进行分析;对加速运动的物体进行受力分析时,应用牛顿运动定律进行分析
转换法
在受力分析时,若不能直接确定某力是否存在,则(1)可以转换为分析该力的反作用力,根据其反作用力是否存在,判断该力是否存在;(2)可以转换为分析与该力相关的其他研究对象,通过对其他研究对象进行受力分析,判断该力是否存在
2.受力分析的三点提醒
(1)只分析研究对象受到的力,不要把研究对象受到的作用力与该研究对象对其他物体的作用力混淆;
(2)惯性不是力,不要把物体的惯性当力;
(3)只分析实际受到的力,不要把效果力当性质力去分析。
逐点清(二) 单物体的平衡
方法1 合成法与分解法
1.如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心。一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ。下列关系式正确的是 ( )
A.F= B.F=mgtan θ C.FN= D.FN=mgtan θ
2.(2025·贵州六盘水检测)如图所示,质量为m、截面为等腰直角三角形的匀质柱体MPN静置在两个等高的立柱A、B上,上表面MN处于水平。下列说法正确的是 ( )
A.柱体可能受到2个力的作用
B.柱体可能受到5个力的作用
C.B对PN的支持力大小为mg,方向竖直向上
D.A对PM的支持力大小为mg,方向垂直PM向上
方法2 正交分解法
3.如图所示,质量m=2 kg的三角形木楔置于倾角θ=37°的固定粗糙斜面上,三角形木楔的AB边和AC边长度相等,∠BAC=74°,它与斜面间的动摩擦因数为0.5,水平向右的推力F垂直作用在AB边上,在力F的推动下,木楔沿斜面向上匀速运动。三角形ABC与斜面在同一竖直平面内,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,则木楔匀速运动过程中受到的摩擦力大小为 ( )
A.20.0 N B.12.8 N
C.12.0 N D.8.0 N
方法3 力的三角形法
4.如图所示,将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑、半径为R的半球形容器最底端O'处(O为球心),弹簧另一端与质量为m的小球A相连,小球A静止于P点,OP与水平方向的夹角为θ = 30°;若换成与质量为2m的小球B相连,则小球B静止于M点(图中未画出),下列说法正确的是 ( )
A.容器对小球B的作用力大于2mg
B.弹簧对小球A的作用力大于对小球B的作用力
C.弹簧原长为R+
D.O'M的长度为
点睛与自悟
1.合成法:物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反。
2.分解法:物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按作用效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件。
3.正交分解法:物体受到三个或三个以上共点力的作用而平衡时,将物体所受的力沿互相垂直的方向分解,每个方向上的力都满足平衡条件。
4.力的三角形法:对受三个共点力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移,使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。
逐点清(三) 多物体的平衡
题点1 隔离法的应用
1.(2025·安徽马鞍山模拟)如图,质量均为m的小球A和小球B分别用轻质细线a、b悬于O点,小球A、B用轻质细线c连接。给小球B施加水平向右的拉力F,静止时,细线a与竖直方向夹角为30°,细线b与竖直方向的夹角为60°,细线c刚好水平,重力加速度为g,则拉力F的大小为 ( )
A.mg B.mg
C.mg D.mg
题点2 先隔离后整体
2.两个完全相同的截面为四分之一光滑圆面的柱体A、B按如图所示叠放,A的右侧有一光滑竖直的挡板,A和B的质量均为m。现将挡板缓慢地向右移动,整个过程中B始终保持静止,当A将要落至水平地面时,下列说法正确的是 ( )
A.A对B的压力大小为mg
B.B对地面的压力大小为mg
C.A对竖直挡板的压力大小为2mg
D.B受到水平地面的摩擦力大小为mg
题点3 先整体后隔离
3.(2024·浙江1月选考)如图所示,在同一竖直平面内,小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d,其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上,d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连,调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为50 g,细线c、d平行且与水平成θ=30°(不计摩擦),重力加速度g取10 m/s2,则细线a、b的拉力分别为 ( )
A.2 N 1 N B.2 N 0.5 N
C.1 N 1 N D.1 N 0.5 N
4.如图所示,有2 024个质量均为m的小球(可视为质点),将它们用长度相等的轻绳依次连接,再将其左端固定在天花板上,在恒定的水平风力F作用下所有小球静止,已知连接天花板的轻绳与水平方向的夹角为60°,则第1 012个小球和第1 013个小球之间的轻绳的弹力大小是 ( )
A. B.1 012mg
C. D.2 024mg
点睛与自悟
1.多物体平衡问题的常用
解题方法
(1)整体法:整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法。整体法的优点在于只需要分析整个系统与外界的关系,避开了系统内部繁杂的相互作用。
(2)隔离法:隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来,单独分析该物体的方法。隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物体状态变化的原因以及物体间的相互作用关系表达清楚。
2.整体法和隔离法的选择
技巧
(1)当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时,宜用整体法。
(2)在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时,宜用隔离法。
(3)整体法和隔离法不是独立的,对一些较复杂问题,通常需要多次选取研究对象,交替使用整体法和隔离法。
课下作业:请完成“课时跟踪检测(七)”
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