高中物理粵教版 (2019)必修第一冊(cè)第三章相互作用第六節(jié) 共點(diǎn)力的平衡條件及其應(yīng)用說(shuō)課課件ppt-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

課后素養(yǎng)落實(shí)(十四)　共點(diǎn)力的平衡條件及其應(yīng)用(建議用時(shí)：40分鐘)題組一　共點(diǎn)力的平衡條件1．(多選)如圖甲所示，在半球形的碗中放一木桿，碗的A、B兩點(diǎn)對(duì)桿的支持力分別為F1和F2；圖乙中桿的一端O用鉸鏈固定在墻上，另一端A處用豎直向上的力F將桿拉住，以下說(shuō)法中正確的是(　　)圖甲　　　　　　　　　圖乙A．圖甲中F1與F2沒(méi)有作用在同一點(diǎn)，不是共點(diǎn)力B．圖甲中F1與F2的作用線的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，這兩個(gè)力是共點(diǎn)力C．圖乙中力F與桿的重力G沒(méi)有作用于一點(diǎn)且作用線的延長(zhǎng)線不可能相交，不是共點(diǎn)力D．圖乙中若F垂直于桿向上，則F與G也不是共點(diǎn)力BC　[根據(jù)共點(diǎn)力的定義可知，圖甲中F1與F2不平行，作用線的延長(zhǎng)線一定交于一點(diǎn)，故F1、F2是共點(diǎn)力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；圖乙中F豎直向上，與G平行，則不是共點(diǎn)力，若F垂直于桿向上，則作用線的延長(zhǎng)線必與重力G的作用線的延長(zhǎng)線相交，此時(shí)F與G就是共點(diǎn)力，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．]2．某物體受四個(gè)力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，保持其他三個(gè)力的大小和方向均不變，使另一個(gè)大小為F的力的方向轉(zhuǎn)過(guò)90°，則欲使物體仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，必須再加上一個(gè)大小為多少的力(　　)A．F B．F　　　C．2F　　　　D．3FB　[因其余三個(gè)力的合力F′與F等大反向，當(dāng)F轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，三個(gè)力的合力F′與F夾角為90°，F′與F的合力大小為F，故欲使物體仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，必須再加上一個(gè)大小為F的力．故選項(xiàng)B正確．]3．(多選)一物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用，下面四組組合可能使物體處于平衡狀態(tài)的是(　　)A．F1＝7 N、F2＝8 N、F3＝9 NB．F1＝8 N、F2＝2 N、F3＝11 NC．F1＝7 N、F2＝1 N、F3＝5 ND．F1＝10 N、F2＝10 N、F3＝1 NAD　[三個(gè)共點(diǎn)力若合力為零，則其中任意兩個(gè)力的和大于第三個(gè)．故A、D正確．]4．(多選)如圖所示，用兩根細(xì)線把A、B兩小球懸掛在天花板上的同一點(diǎn)O，并用第三根細(xì)線連接A、B兩小球，然后用某個(gè)力F作用在小球A上，使三根細(xì)線均處于伸直狀態(tài)，且OB細(xì)線恰好沿豎直方向，兩小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)．則該力可能為圖中的(　　)A．F1 B．F2 C．F3 D．F4BC　[由于OB線沿豎直方向，故A、B兩球間細(xì)線中的張力為零，小球A受三個(gè)共點(diǎn)力作用而平衡，即重力G、OA線的拉力FT和另一個(gè)拉力F．G與FT的合力方向介于FT和G的夾角之間，由三個(gè)共點(diǎn)力平衡的條件可知，F與FT、G的合力等大、反向，故力F不可能是F1或F4．選項(xiàng)B、C正確．]題組二　共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用5．(新情境題)如圖所示，用三根等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)鏈懸拉花盆(花盆與墻壁未接觸，連接處間距相等)，已知花盆的重力為G，每根輕質(zhì)細(xì)鏈和豎直方向都成30°角，則每根輕質(zhì)細(xì)鏈對(duì)花盆的拉力大小為(　　)A．G B．G C．G D．GC　[設(shè)每根輕質(zhì)細(xì)鏈對(duì)花盆的拉力大小為F，由平衡條件得：3Fcos 30°＝G，解得：F＝G．故C正確．]6．如圖，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)．若保持F的大小不變，而方向與水平面成60°角，物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)．則物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(　　)A．2－ B． C． D．C　[設(shè)物塊的質(zhì)量為m．據(jù)平衡條件及摩擦力公式有拉力F水平時(shí)，F＝μmg， ①拉力F與水平面成60°角時(shí)，Fcos 60°＝μ(mg－Fsin 60°)， ②聯(lián)立①②式解得μ＝．故選C．]7．(多選)如圖所示，一鐵架臺(tái)放在水平地面上，其上用輕質(zhì)細(xì)線懸掛一小球，開(kāi)始時(shí)細(xì)線豎直．現(xiàn)將水平力F作用于小球上，使其緩慢地由實(shí)線位置運(yùn)動(dòng)到虛線位置，鐵架臺(tái)始終保持靜止．則在這一過(guò)程中(　　)A．水平拉力F變大B．細(xì)線的拉力不變C．鐵架臺(tái)對(duì)地面的壓力變大D．鐵架臺(tái)所受地面的摩擦力變大AD　[對(duì)小球受力分析，受細(xì)線的拉力、重力、F，根據(jù)平衡條件，有：F＝mgtan θ，θ逐漸增大則F逐漸增大，故A正確；由右圖可知，細(xì)線的拉力T＝，θ增大，T增大，故B錯(cuò)誤；以整體為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件得f＝F，則f逐漸增大．FN＝(M＋m)g，FN保持不變．故D正確，C錯(cuò)誤．]8．(多選)如圖所示，測(cè)力計(jì)、繩子和滑輪的質(zhì)量都不計(jì)，摩擦不計(jì)．物體A重40 N，物體B重10 N．以下說(shuō)法正確的是(　　)A．地面對(duì)A的支持力是30 NB．物體A受到的合外力是30 NC．測(cè)力計(jì)示數(shù)20 ND．測(cè)力計(jì)示數(shù)30 NAC　[取B為研究對(duì)象，由B靜止可知繩子的拉力為10 N，再取滑輪為研究對(duì)象，可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為20 N，最后取A為研究對(duì)象，A靜止，合力為零，所以地面對(duì)A的支持力為30 N．故選項(xiàng)A、C正確．]9．如圖所示，與水平面夾角為30°的固定斜面上有一質(zhì)量m＝1.0 kg的物體．物體與細(xì)繩的一端相連，細(xì)繩的另一端通過(guò)摩擦不計(jì)的定滑輪與固定的彈簧測(cè)力計(jì)相連．物體靜止在斜面上，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為6 N．g取10 m/s2，求物體受到的摩擦力和支持力．[解析]　物體受力情況如圖所示．重力沿斜面方向向下的分量Gx＝mgsin 30°＝5.0 N，小于彈簧測(cè)力計(jì)的拉力FT，故摩擦力方向沿斜面向下．根據(jù)共點(diǎn)力平衡：FT＝mgsin 30°＋fFN＝mgcos 30°解得f＝1 N，方向沿斜面向下，FN＝5 N，方向垂直于斜面向上．[答案]　摩擦力大小為1 N，方向沿斜面向下　支持力大小為5 N，方向垂直于斜面向上10．如圖所示，石拱橋的正中央有一質(zhì)量為m的對(duì)稱楔形石塊，側(cè)面與豎直方向的夾角為α，重力加速度為g．若接觸面間的摩擦力忽略不計(jì)，則石塊側(cè)面所受彈力的大小為(　　)A． B． C．mgtan α D．mgcot αA　[對(duì)石塊受力分析如圖所示，由平衡條件得2FNsin α＝mg，解得FN＝．故選項(xiàng)A正確．]11．一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80 cm的兩點(diǎn)上，彈性繩的原長(zhǎng)也為80 cm．將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn)，平衡時(shí)彈性繩的總長(zhǎng)度為100 cm；再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn)，則彈性繩的總長(zhǎng)度變?yōu)?/span>(彈性繩的伸長(zhǎng)始終處于彈性限度內(nèi))(　　)A．86 cm　　B．92 cm　　C．98 cm　　D．104 cmB　[輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在相距80 cm的兩點(diǎn)上，鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn)，平衡時(shí)彈性繩的總長(zhǎng)度為100 cm，以鉤碼為研究對(duì)象，受力如圖所示，由胡克定律F＝k(l－l0)＝0.2k，設(shè)彈性繩與水平方向夾角為α，由共點(diǎn)力的平衡條件和幾何知識(shí)得F＝＝；再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn)，設(shè)彈性繩的總長(zhǎng)度變?yōu)?/span>l′，由胡克定律得F′＝k(l′－l0)，由共點(diǎn)力的平衡條件F′＝，聯(lián)立上面各式解得l′＝92 cm，選項(xiàng)B正確．]12．如圖所示，一質(zhì)量為6 kg的物塊，置于水平地面上．物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，然后用兩根繩分別系在物塊的A點(diǎn)和B點(diǎn)，A繩水平，B繩與水平面成37°，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2．(1)逐漸增大B繩的拉力，直到物塊對(duì)地面的壓力恰好為零，則此時(shí)A繩和B繩的拉力分別是多大？(2)將A繩剪斷，為了使物塊沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在不改變B繩方向的情況下，B繩的拉力應(yīng)為多大？[解析]　(1)FA＝＝80 N，FB＝＝100 N．(2)水平方向：f＝F′Bcos θ，豎直方向：F′Bsin θ＋FN＝mg，得FN＝mg－F′Bsin θ．又f＝μFN，得F′Bcos θ＝μ(mg－F′Bsin θ)，故F′B≈27.3 N．[答案]　(1)80 N　100 N　(2)27.3 N13．一物體置于粗糙的斜面上，給該物體施加一個(gè)平行于斜面的力，當(dāng)此力為100 N且沿斜面向上時(shí)，物體恰能沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)此力為20 N且沿斜面向下時(shí)，物體恰能在斜面上向下勻速運(yùn)動(dòng)，求施加此力前物體在斜面上受到的摩擦力．[解析]　物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)受力分析如圖甲所示．圖甲由共點(diǎn)力的平衡條件得x軸：F1－f1－mgsin α＝0，y軸：mgcos α－FN1＝0，又f1＝μFN1，物體沿斜面向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受力分析如圖乙所示．圖乙由共點(diǎn)力的平衡條件得x軸：f2－F2－mgsin α＝0，y軸：mgcos α－FN2＝0，又f2＝μFN2，f1＝f2＝f，以上各式聯(lián)立得：f1＝f2＝f＝，代入數(shù)據(jù)得f＝ N＝60 N，mgsin α＝40 N，當(dāng)不施加此力時(shí)，物體受重力沿斜面向下的分力mgsin α<f，故物體靜止在斜面上，受到的靜摩擦力f′＝mgsin α＝40 N．[答案]　40 N

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