物体平衡状态下三个力的作用

2023-10-21 理论教育版权反馈

【摘要】：物体在三个力的作用下处于平衡状态,任意两个力的合力和第三个力大小相等,方向相反。

1.力。(C)

2.重力。(B)

3.弹力。(B)

4.滑动摩擦力。(B)

5.静摩擦力。(A)

6.力的合成。(C)

7.力的分解。(C)

8.平行四边形法则。(C)

9.标量和矢量。(B)

10.同一直线上矢量的合成。(C)

近三年四川省对口升学本章考点内容及考题分析

本章为力学基础,要重视基本物理概念的理解,是全书的基础。本章重点掌握力的基本概念、重力、弹力、摩擦力;理解力的合成和分解,掌握物体的受力分析,力的正交分解,会用平行四边形法则解题,特殊角的力的合成。

1.力是物体对物体的作用,可以通过接触发生作用而产生力(弹力、摩擦力),也可以不通过接触发生作用产生力(重力、电磁力、分子力);力的产生要具备两个条件:①多个物体;②相互作用。

2.力的作用效果:①形变;②物体运动状态发生改变(速度大小的改变、运动方向的改变)。

3.力的分类只需要记住按照性质分类(重力、弹力、摩擦力、电磁力、分子力),其余就为效果力。

4.标量和矢量

(1)矢量既有大小又有方向,如位移、速度、力、动量等。

(2)标量只有大小没有方向,要注意区别位移和路程。

5.三大力(按照定义、产生条件、力的三要素去掌握)

(1)重力是地球对物体引力的分力,不是引力。产生条件:在地球周围的有质量的物体。重力的作用点叫重心,可以在物体上也可以在物体外。形状规则、质量均匀的几何体重心在其几何中心,质量均匀的薄片可以使用悬挂法找重心。重心可以改变,改变物体的形状和质量分布重心就可能改变。重力的作用方向是竖直向下(不是垂直于接触面)。重力的大小G=mg。

(2)弹力是发生弹性形变的A物体要恢复原来的形状,给与之相接触的给A施加外力的B物体的作用力。产生条件:相互接触,相互挤压。弹力的作用点在两物体的接触面上,画图时画在物体的重心上。弹力的方向与施加外力的方向相反,绳子上的弹力沿着绳子的收缩方向,杆上的弹力可以朝向各个方向。弹力的大小F=k|x-x0|,注意理解k只与弹簧本身的材料、粗细、直径等有关,只要生产出来k就不变了,与它受不受力,受多大力(弹性限度内)无关,学会弹力F及k的相关计算。

(3)摩擦力是两个相互接触、相互挤压的粗糙面接触物体有相对运动(相对运动趋势)而产生的力。产生条件:相互接触,相互挤压,接触面粗糙,有相对运动(相对运动趋势),所以有弹力的地方有可能有摩擦力,有摩擦力的地方一定有弹力。滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反。滑动摩擦力的大小Ff=μFN,一要注意理解FN不是重力,只是可能和重力相等,例如自然放在水平面上的物体对地面的压力FN=G,但有其他不在水平面方向上的拉力时和斜面上物体所受压力就不等于物体的重力,需要通过受力分析求得。二要理解μ是由接触面的材料粗糙程度决定的,与Ff和FN的大小无关。静摩擦力主要运用二力平衡的知识来求解。摩擦力总是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势,不是阻碍物体的运动。摩擦力可能做动力,也可能做阻力。

6.力的合成与分解

(1)合力与分力的概念:如果几个力共同作用在物体上产生的效果与一个力单独作用在物体上产生的效果相同,则把这个力叫作这几个力的合力,而那几个力叫作这一个力的分力。

(2)一般情况:互成角度的两个力合成时,以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向,遵循平行四边形法则。

(3)特殊情况:沿同一直线方向相同的两个力,其大小等于这两个力的大小之和;沿同一直线方向相反的两个力,其大小等于这两个力之差的绝对值。

(4)合力与分力的关系:合力与分力是一种等效代替关系。合力可以比分力大,可以比分力小,还可以和分力相等,也可以为零。共点力二力合成|F1-F2|≤F≤|F1+F2|,可以运用余弦定理求解。力的分解重点要掌握斜面上物体的正交分解,注意找角度。

7.物体的受力分析,一要掌握物体的受力分析一般步骤:确定研究对象,按照一重力,二弹力,三摩擦力,四其他力。重点掌握斜面上的物体的受力分析,学会在图中找角度进行计算。

【例1】一块砖平放在长木板的中间,木板放在水平地面上,现缓缓抬起木板的一端,而保持另外一端不动。关于砖所受到的摩擦力F的大小,叙述正确的是( )

A.随木板倾角的增大而减小

B.砖滑动前,F随木板倾角的增大而增大;砖滑动后,F随木板倾角的增大而减小

C.砖滑动前,F随木板倾角的增大而减小;砖滑动后,F随木板倾角的增大而增大

D.随木板倾角的增大而增大

【答案】 B

【解析】本题考查摩擦力和滑动摩擦力及斜面上的物体的受力分析。为静摩擦力时F=mgsinθ,θ增大→sinθ增大(θ为锐角)→F增大;为滑动摩擦力时F=μmg cosθ,θ增大→cosθ减小(θ为锐角)→F减小。(此题也可用极限思考法求解)

【例2】关于两个大小不变的共点力与其合力的关系,下列说法正确的是( )

A.合力随两力的夹角增大而增大

B.合力的大小不能小于分力中最小者

C.两个分力的夹角小于180°时,合力大小随夹角减小而增大

D.合力随两力的夹角减小而减小

【答案】 C

【解析】本题考查的物理知识:①力的合成中合力大小随分力夹角大小变化的关系,可以运用平行四边形定则求解(抽象思维,可用模型或者画图理解),也可以用余弦定理求解;②合力和分力的大小关系。

【例3】 (2016年高考题)质量为m的长方形木块静止在倾角为θ的斜面上,斜面对木块的支持力和摩擦力的合力的方向应该是( )(www.chuimin.cn)

A.沿斜面向下 B.垂直于斜面向上

C.竖直向下 D.竖直向上

【答案】 D

【解析】本题考查物体的平衡和力的合成。物体在三个力的作用下处于平衡状态,任意两个力的合力和第三个力大小相等,方向相反。

【例4】 (2016年高考题)最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。( )

【答案】 A

【解析】本题考查最大静摩擦力和滑动摩擦力的关系。

【例5】摩擦力总是阻碍物体的运动。( )

【答案】 B

【解析】考查的物理知识为:摩擦力总是阻碍物体的相对运动,不是阻碍物体的运动。摩擦力可能作动力,也可能作阻力。

一、单项选择题

1.两个物体相互接触,关于接触处的弹力和摩擦力,以下说法正确的是( )

A.一定有弹力,但不一定有摩擦力

B.如果有弹力,则一定有摩擦力

C.如果有摩擦力,则一定有弹力

D.如果有摩擦力,则其大小一定与弹力成正比

2.三个共点力F1,F2,F3,其中F1=1 N,方向正西;F2=1 N,方向正北。若三力的合力是2 N,方向正北,则F3应是( )

A.1 N,东北 B.2 N,正南 C.2 N,东北 D.2 N,东北

3.有一木块静止在水平桌面上,关于它的受力下列说法正确的是( )

A.木块对桌面的压力就是木块所受的重力,施力物体是地球

B.木块对桌面的压力是弹力,是由于桌面发生形变而产生的

C.木块对桌面的压力在数值上等于木块受的重力

D.木块保持静止是由于木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力保持平衡

4.质量为m的长方形木块静止在倾角为θ的斜面上,斜面对木块支持力和摩擦力的合力方向应该是( )

A.沿斜面向下 B.垂直于斜面向上 C.竖直向上 D.竖直向下

5.两个共点力,一个是40 N,另一个未知,合力大小是100 N,则另一个力可能是( )

A.20 N B.40 N C.80 N D.150 N

二、判断题(正确的选“A”,错误的选“B”)

1.滑板运动是日常生活中常见的一种运动,滑板能够向前运动的主要原因是身体对滑轮产生的压力所引起的。( )

2.由磁铁间有相互作用力可知,力可以离开物体而独立存在。( )

3.滑动摩擦力的方向一定与物体相对滑动的方向相反。( )

4.作用在物体上的力,不论作用点在什么位置,产生的效果均相同。( )

5.只有静止的物体才受到重力。( )

三、填空题

1.两个共点力的合力最大值为25 N,最小值为15 N,则这两个力分别为_________N、________N。

2.两共点力F1、F2大小均为60 N,夹角为60°,则合力大小为________N。

3.当两个大小相等的分力夹角为_________时,它们的合力大小和分力相等。

4.弹簧不挂物体时长为0.1 m,受10 N的拉力时长为0.15 m,这时没有超过它的量程。如果受6 N的拉力,弹簧的伸长量为_________cm,这时弹簧的长度为_________cm。

5.重为400 N的木箱放在水平地面上,动摩擦因数为0.25,用70 N的水平力推木箱,木箱受到的摩擦力为_________N。用150 N的水平力推木箱_________(能或不能)推动木箱,木箱受到的摩擦力为_________N。(设最大静摩擦力和滑动摩擦力相等)

四、分析计算题

1.一个宇航员,在地球上重650 N,他的质量多大?他乘宇宙飞船到了月球,他的体重还是650 N吗?这时他的质量是多少?(g=10 N/kg)

2.悬挂在天花板下重60 N的小球,在均匀的水平风力作用下偏离了竖直方向θ=30°角。求风对小球的作用力和绳子的拉力。

物体平衡状态下三个力的作用

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