
靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)
一、整體法與隔離法在平衡問(wèn)題中的應(yīng)用對(duì)于由多個(gè)物體組成的系統(tǒng)進(jìn)行受力分析時(shí),一般要使用整體法和隔離法。所謂整體法,是把兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體組成的系統(tǒng)作為一個(gè)整體來(lái)研究的分析方法。所謂隔離法,是將所確定的研究對(duì)象從周圍物體中隔離出來(lái)的分析方法,目的是便于進(jìn)一步對(duì)該物體進(jìn)行受力分析,得出與之關(guān)聯(lián)的力。整體法和隔離法是相互依存、相互補(bǔ)充的,兩種方法相互配合、交替使用,能更有效的解決有關(guān)系統(tǒng)的問(wèn)題。一般只涉及系統(tǒng)外部對(duì)系統(tǒng)的作用力時(shí),優(yōu)先選用整體法;而涉及系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用力時(shí),必須選用隔離法。
二、共點(diǎn)力的平衡1.分析平衡問(wèn)題的基本思路(1)明確平衡狀態(tài)(合力為零)。(2)巧選研究對(duì)象(整體法和隔離法)。(3)受力分析(畫(huà)出規(guī)范的受力分析圖)。(4)列平衡方程(靈活運(yùn)用力的合成法、正交分解法、矢量三角形法及數(shù)學(xué)解析法)。(5)求解或討論(解的結(jié)果及物理意義)。
2.分析平衡問(wèn)題的基本方法(1)力的合成法——一般用于受力個(gè)數(shù)為三個(gè)時(shí)(2)力的分解法——一般用于受力個(gè)數(shù)為三個(gè)時(shí)(3)正交分解法——一般用于受力個(gè)數(shù)三個(gè)及其以上時(shí)(4)圖解法——一般用于受三個(gè)力,一個(gè)力恒定不變,一個(gè)力方向不變,另一個(gè)力變化。
3.共點(diǎn)力平衡的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化
思路引導(dǎo):作出小滑塊的受力圖,可采用合成法,效果分解法、正交分解法、力的封閉三角形法等求解此題。
三、平衡問(wèn)題中的臨界極值問(wèn)題1.臨界問(wèn)題(1)問(wèn)題界定:物體所處平衡狀態(tài)將要發(fā)生變化的狀態(tài)為臨界狀態(tài),涉及臨界狀態(tài)的問(wèn)題為臨界問(wèn)題。(2)問(wèn)題特點(diǎn)①當(dāng)某物理量發(fā)生變化時(shí),會(huì)引起其他幾個(gè)物理量的變化。②注意某現(xiàn)象“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件。(3)分析方法:基本方法是假設(shè)推理法,即先假設(shè)某種情況成立,然后根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)進(jìn)行論證、求解。
2.極值問(wèn)題(1)問(wèn)題界定:物體平衡的極值問(wèn)題,一般指在力的變化過(guò)程中涉及力的最大值和最小值的問(wèn)題。(2)分析方法①解析法:根據(jù)物體的平衡條件列出方程,在解方程時(shí),采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值或者根據(jù)物理臨界條件求極值。②圖解法:根據(jù)物體的平衡條件作出力的矢量圖,畫(huà)出平行四邊形或者矢量三角形進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,確定最大值或最小值。
(2021·廣州市廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué))如圖一個(gè)小球A的質(zhì)量為m=2 kg,兩根伸直的輕細(xì)繩b和c的一端連接于豎直墻上,另一端系在小球A上,在小球A上施加一個(gè)方向與水平線成θ=60°拉力F,重力加速度g取10 m/s2,(以下計(jì)算結(jié)果均可含根號(hào))(1)若細(xì)繩b恰沒(méi)有拉力,求F的大?。?2)若細(xì)繩c恰沒(méi)有拉力,求F的大小。
一、高考真題探析 (2020·山東卷,8)如圖所示,一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上,質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B,通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)滑輪連接,A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。
思路引導(dǎo):本題中有兩個(gè)物體,要選好研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象畫(huà)出正確的受力分析圖,由合成法或正交分解法列方程求解。
解析:當(dāng)木板與水平面的夾角為45°時(shí),兩物塊剛好滑動(dòng),對(duì)A物塊受力分析如圖,沿斜面方向,A、B之間的滑動(dòng)摩擦力Ff1=μFN=μmgcs 45°根據(jù)平衡條件可知T=mgsin 45°+μmgcs 45°
?解析:由題意可知所受重力G豎直向下,空氣阻力Ff與速度方向相反,升力F2與速度方向垂直,發(fā)動(dòng)機(jī)推力F1的方向沿噴口的反方向,對(duì)比圖中選項(xiàng)可知只有A選項(xiàng)符合題意。
3.(2020·全國(guó)卷Ⅲ,17)如圖,懸掛甲物體的細(xì)線拴牢在一不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩上O點(diǎn)處,繩的一端固定在墻上,另一端通過(guò)光滑定滑輪與物體乙相連,甲、乙兩物體質(zhì)量相等,系統(tǒng)平衡時(shí),O點(diǎn)兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為α和β,若β=55°,則α等于( )A.45° B.55° C.60° D.70°
解析:根據(jù)平行四邊形法則作圖,如圖所示由于甲、乙質(zhì)量相等,通過(guò)矢量的合成法則,結(jié)合幾何關(guān)系,則有∠r+∠r+∠α=180°,因∠β=∠r=55°,則∠α=70°,故選D。
4.(2020·海南高考)如圖,上網(wǎng)課時(shí)小明把手機(jī)放在斜面上,手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)。則斜面對(duì)手機(jī)的( )A.支持力豎直向上B.支持力小于手機(jī)所受的重力C.摩擦力沿斜面向下D.摩擦力大于手機(jī)所受的重力沿斜面向下的分力
解析:設(shè)手機(jī)的質(zhì)量為m,斜面傾角為θ。對(duì)手機(jī)進(jìn)行受力分析,如圖所示由圖可知支持力方向垂直斜面向上,摩擦力方向沿斜面向上,根據(jù)平衡條件則有Ff=mgsin θ,F(xiàn)N=mgcs θ,因cs θ
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