圖甲、乙、丙、丁分別畫出了重力為G的木棒在力F1和F2的共同作用下處于平衡狀態(tài),這些力都位于同一平面內(nèi)。根據(jù)每副圖中各個力作用線的幾何關(guān)系,可以把這四種情況的受力分成兩類,你認為哪些情況屬于同一類?你是根據(jù)什么來劃分的?
從圖中可以看出:圖甲和圖丁中木棒所受的力是共點力。圖乙和圖丙中木棒所受的力不是共點力。
定義如果幾個力共同作用在同一點上,或者雖不作用在同一點上,但它們的延長線交于同一點,這幾個力就叫做共點力物體受到幾個力作用時,如果保持靜止或勻速直線運動狀態(tài),我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。例如:桌上的書、屋頂?shù)臒?、隨傳送帶勻速運送的物體、沿直線公路勻速前進的汽車,都處于平衡狀態(tài)
二力平衡:作用在同一物體上的兩個力,如果大小相等、方向相反,并且在同一條直線上,這兩個力平衡。二力平衡時物體所受的合力為0。如果物體受到多個共點力作用,我們可以逐步通過力的合成,最終等效為兩個力的作用。如果合力為零,物體將處于平衡狀態(tài)共點力平衡平衡狀態(tài):物體處于靜止或勻速直線運動的狀態(tài)平衡條件:合外力等于0,即F合=0
例題1(單選題)下列哪組力作用在物體上不能使物體做勻速直線運動( )A.3N, 4N, 8N B.3N,5N, 5NC.2N, 4N, 6N D.6N, 7N, 9N
分析:要使三力的合力為零,則應(yīng)滿足任意兩力之和大于第三力,任意兩力之差小于第三力; 而A中兩最小力的合力只有7N,小于8N,故A合力不可能為零,故A不能使物體做勻速直線運動,而其他各項均有可能合力為零。
例題2(多選題)同一平面內(nèi)幾組共點力中,它們的合力可能使物體處于平衡狀態(tài)的有( )A.5N、9N、15N B.9N、12N、20NC.5N、12N、6N D.10N、14N、24N
分析:A.F1=5N與F2=9N合力的范圍為4N≤F合≤14N, F3=15N和F1與F2的合力大小不能相等,則三個力的合力不能為零,物體處于平衡狀態(tài),故A錯誤;B.F1=9N與F2=12N的合力范圍為3N≤F合≤21N,F(xiàn)3=20N和F1與F2的合力大小能相等,三個力的合力可能為零,物體處于平衡狀態(tài),故B正確; C.F1=5N與F2=12N的合力范圍為≤F合≤ 17N,F(xiàn)3=6N和F1與F2的合力大小不可能相等,則三個力的合力不可能為零,不能使物體處于平衡狀態(tài),故C錯誤;D.F1=10N與F2=14N的合力范圍為≤F合≤ 24N,F(xiàn)3=24N和F1與F2的合力大小可能相等,三個力的合力可能為零,物體處于平衡狀態(tài),故D正確。
例題3(單選題)如圖所示,一個物體沿固定斜面勻速下滑,關(guān)于物體所受的力,下列說法中正確的是( )A.物體所受合力的方 向沿斜面向下 B.物體所受重力和支持力的合力的方向沿斜面向下C.物體所受的重 力和支持力大小相等 D.物體勻速下滑的速度越大,它所受的摩擦力越小
分析:A、物體受到重力、支持力及摩擦力而做勻速直線運動,由共點力的平衡條件可知物體所受合力為零,故A錯誤; B物體受到的摩擦力沿斜面向上,因物體受三個力而處于平衡,故重力與支持力的合力的方向一定與摩擦力方向相反,故二力的合力一定沿斜面向下,故B正確; C在垂直于斜面方向上,物體受到的合力應(yīng)為零,故支持力應(yīng)等于重力垂直于斜面的分力,即支持力小于重力,故C錯誤;D滑動摩擦力F= μFN,故摩擦力與下滑速度無關(guān),只與正壓力及動摩擦因數(shù)有關(guān),故D錯誤。
例題4(單選題)如果兩個力彼此平衡,則它們( )A.必是作用力和反作用力 B.必不是作用力和反作用力C.必是同種性質(zhì)的力 D.可以是作用力和反作用力,也可以不是!
分析:作用力與反作用力是兩個不同物體受到的力,而兩個力彼此平衡,作用力在同一個物體上,所以兩個力彼此平衡,必不是作用力和反作用力,故A錯誤,B正確;平衡力的性質(zhì)可以相同,也可以不同,故C錯誤;兩個力彼此平衡,根據(jù)平衡條件得知,必定作用在同一物體上,必不是作用力和反作用力,故D錯誤。
1.物體之所以處于不同的運動狀態(tài),是由于它們的受力情況不同。要研究物體的運動,必須分析物體的受力情況。正確分析物體的受力情況,是研究力學問題的關(guān)鍵,是必須掌握的基本功。2.受力分析的實質(zhì)就是將某個物體的受力,用力的示意圖畫出來的過程,依據(jù)力的概念、從物體所處的環(huán)境(有多少個物體接觸)和運動狀態(tài)著手,分析它與所處環(huán)境的其它物體的相互聯(lián)系,本身并不復(fù)雜。受力分析有其固定的分析套路。
[第一步]找對象確定所研究的物體,然后找出周圍有哪些物體對它產(chǎn)生作用。不要找該物體施于其它物體的力譬如所研究的物體叫A,那么就應(yīng)該找出“甲對A” 和“乙對A”及“丙對A”的而“A對甲” 或“A對乙”等的力就不是A所受的力.也不要把作用在其它物體.上的力錯誤地認為通過“力的傳遞”作用在研究對象上。.
[第二步]按順序先畫重力:作用點畫在物體的重力次畫接觸力(彈力和摩擦力):繞研究對象逆時針(或順時針)觀察一周, 看對象跟其他物體有幾個接觸點(面),對每個接觸點(面)若有擠壓,則畫出彈力,若還有相對運動或趨勢,則畫出摩擦力;再畫其他場力:看是否有電、磁場力作用,如有則畫出場力。
要熟記:彈力的方向一定與接觸面或接觸點的切面垂直,摩擦力的方向一定沿著接觸面與物體相對運動(或趨勢)方向相反。分析完一個接觸點(面)后再依次分析其他的接觸點(面)。
[第三步]再檢查對物體進行受力分析時,經(jīng)常會出現(xiàn)多力的情況,因此在進行受力分析時應(yīng)注意以下幾點:(1)只分析研究對象所受的力,不分析研究對象對其他物體所施加的力。(2)每分析一個力,都應(yīng)找到施力物體,若沒有施力物體,則該力一定不存在。這是防止“多力”的有效措施之一。檢查一下 畫出的每個力能否找出它的施力物體,特別是檢查一下分析的結(jié)果,能否使對象與題目所給的運動狀態(tài)(靜止或加速)相-致,否則,必然發(fā)生了多力或漏力現(xiàn)象。
[第三步]再檢查(3)合力和分力不能同時作為物體受到的力。(4)只分析根據(jù)力的性質(zhì)命名的力(如重力、彈力、摩擦力),不分析根據(jù)效果命名的力(如下滑力、上升力等)。
整體法:處理方法:將速度相同的幾個相互關(guān)聯(lián)的物體作為一個整體進行分析的方法選用原則:研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)的作用力注意問題:受力分析時不考慮系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力隔離法:處理方法:將所研究的對象從周圍的物體中分離出來進行分析的方法選用原則:研究系統(tǒng)內(nèi)部各物體之間的相互作用力注意問題:一般情況下隔離受力較少的物體
假設(shè)法處理方法:在受力分析時,若不能確定某力是否存在,可先對其作出存在或不存在的假設(shè)的方法選用原則:根據(jù)力存在與否對物體運動狀態(tài)影響的不同來判斷力是否存在注意問題: 一般在分析彈力或摩擦力時應(yīng)用
例題5-1(簡答題)如圖,輕繩OA一端系在天花板上,與豎直方向夾角37°,輕繩OB水平,一端系在墻上,結(jié)點O處掛一重為40N的物體。做出O受力圖。
分析:要求作出O點受到的三個力。
例題5-2(簡答題)如圖,輕繩OA一端系在天花板上,與豎直方向夾角37°,輕繩OB水平,一端系在墻上,結(jié)點O處掛一重為40N的物體。求OA、OB的拉力各為多大?
例題6(單選題)如圖所示,三個相同的物體疊放在水平面上,B物體受到水平拉力的作用,但三個物體都處于靜止狀態(tài),下列判斷正確的是( )A.各個接觸面都是粗糙的 B.A與 B的接觸面可能是光滑的C.C與水平面的接觸面可能是光滑的 D.B與C的接觸面可能是光滑的
分析:AB.以A為研究對象,根據(jù)平衡條件得知,B對4沒有摩擦力,則A與B的接觸面可能是粗糙的,也可能是光滑的,故A錯誤,B正確;C.以ABC三個物體組成的整體為研究對象,根據(jù)平衡條件得到,地面對C的摩擦力大小等于F,方向水平向左,則C與水平面的接觸面一定是粗糙的,故C錯誤;D.以AB組成的整體為研究對象,根據(jù)平衡條件得知,C對B的摩擦力大小等于F,方向水平向左,則BC間一定是粗糙的,故D錯誤。
1.(單選題)如圖所示,與豎直方向成45°角的天花板上有一物塊,該物塊在豎直向上的恒力F作用下恰好能沿天花板勻速上升,則下列說法中正確的是( )A.物塊一定受兩個力的作用 B.物塊一定受三個力的作用C.物塊可能受三個力的作用 D.物塊可能受三個力的作用
分析:物塊沿天花板勻速上升,受力平衡,對物塊受力分析可知,若斜面對物塊沒有向下的壓力,則物塊受到重力和向上的恒力。若斜面對物塊有垂直斜面向下的壓力,則必定有沿斜面向下的摩擦力,則物塊受到重力、向上的恒力、垂直斜面向下的壓力和沿斜面向下的摩擦力,所以物塊可能受到兩個力,也可能受到四個力,故ABC錯誤,D正確。故選D
2.(單選題)如圖所示,一端擱在粗糙水平面上另一端系一根細線(線豎直)處于靜止狀態(tài)的重直桿A受到的作用力個數(shù)為( )A.1 B.2 C.3 D.4
分析:棒保持靜止狀態(tài),合力為零;對棒受力分析,受重力、繩子豎直向上的拉力,地面的支持力,由于繩子豎直向上的拉力,有合力為零,故地面對棒沒有靜摩擦力,因此棒共受到3個力作用,故C正確,ABD錯誤;故選:C
3.(單選題)如圖所示,用等大反向的力F和F‘壓住兩塊木板,中間夾著一個重量為G的立方體金屬塊,它們一起處于靜止狀態(tài),則( )A.木板和金 屬塊之間肯定有摩擦力 B.金屬塊受三個力作用C.若同時增大F和F'木塊和金屬塊之間的摩擦力會增大D.若同時增大F和F',金屬塊所受合力會增大
分析:A.B.由題知,金屬塊處于靜止狀態(tài),受力平衡,受到:重力、左側(cè)木板的壓力和摩擦力,右側(cè)木板的壓力和摩擦力,共5個力作用,故A正確,B錯誤; C.D.若同時增大F和F‘,金屬塊仍處于靜止狀態(tài),合力為零,所受的摩擦力與重力平衡,則知摩擦力保持不變,故C、D錯誤。
4.(單選題)如圖在傾斜的滑桿上套一個質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)通過輕繩拉著一個質(zhì) 量為M的物體,在圓環(huán)沿滑桿向下滑動的過程中,懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向,則( )A.環(huán)只受三個力作用 B.環(huán)一定受四個力作用C.物體做勻加速運動 D.懸繩對物體的拉力小于物體的重力
分析:以物體為研究對象,物體沿滑桿向下做直線運動,加速度為零,或加速度與速度在同一直線上,而物體受到豎直向下重力和繩子豎直向上的拉力,這兩個力的合力必為零,說明物體做勻速直線運動,則環(huán)也做勻速直線運動,環(huán)受到重力、繩子豎直向下的拉力、滑桿的支持力和滑動摩擦力,共四個力作用,故AC錯誤,B正確;D.由平衡得到,懸繩對物體的拉力等于物體的重力,故D錯誤。
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