物体平衡.docx
- 文档编号:12207460
- 上传时间:2023-04-17
- 格式:DOCX
- 页数:41
- 大小:342.89KB
物体平衡.docx
《物体平衡.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《物体平衡.docx(41页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
物体平衡
3.7物体的平衡
(1)
一、自主学习
【学习目标】
1.知道什么叫共点力作用下的平衡状态。
2.掌握共点力的平衡条件。
3.会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题。
【问题思考】
1.如何从二力平衡和力的合成知识推出共点力作用下物体平衡的条件?
2.物体在三个力作用下处于平衡状态,那任意两个的合力与第三个力的关系如何?
如果物体在n个力作用下处于平衡状态,那么任意一个力跟其余所有力的合力关系如何?
【小试身手】
1.物体在共点力作用下,下列说法正确的是()
A.物体的速度在某时刻为零,物体就一定处于平衡状态
B.物体相对另一物体保持静止时,物体一定处于平衡状态
C.物体所受的合力为零时,就一定处于平衡状态
D.物体做匀加速运动时,物体处于平衡状态
2.一个静止在斜面上的物体,关于所受各力大小关系,下列说法中正确的是()
A.重力、弹力的合力与摩擦力的大小相等,方向相反
B.重力沿斜面的分力大小等于摩擦力的大小
C.重力、弹力的合力是摩擦力的平衡力
D.重力垂直斜面的分力是斜面所受的正压力
3.一物体位于光滑水平面上,同时受到三个水平共点力F1、F2和F3作用,其大小分别为:
F1=42N,F2=28N,F3=20N,且F1的方向指向正北,下列说法中正确的是()
A.这三个力的合力可能为零
B.F1、F2两个力的合力大小可能为20N
C.若物体处于匀速直线运动状态,则F2和F3的合力大小为42N,方向指向正北
D.若物体处于静止状态,则F1和F3的合力大小一定为28N,
二、合作学习
【例1】如图所示,重为G的物体放在水平面上,推力F与水平面夹角为α,物体做匀速直线运动,已知物体与地面间动摩擦因数为μ,则物体所受摩擦力大小为( )
A.μG B.μ(G+Fsinα)
C.Fcosα D.μFsinα
【例2】重500N的物体,在与水平方向成θ=37°的拉力F=250N作用下,沿水平面向右作匀速直线运动。
求物体与水平面的动摩擦因数。
(sin370=0.6cos370=0.8)
【例3】如图所示,质量为m、横截面为直角三角形的物块ABC,∠ABC=α,AB边靠在竖直墙面上,F是垂直于斜面BC的推力.现物块静止不动,则摩擦力的大小是多少?
三、巩固练习
【基础训练】
1.一个物体处于平衡状态,下列说法正确的是()
A.该物体一定静止B.该物体所受的合力一定为零
C.该物体可能有很大的速度D.该物体可能受很多力
2.如图所示,物体A被水平外力压紧在竖直墙壁上静止不动,下列说法正确的是()
A.物体A受外力F、重力和静摩擦力三个力的作用
B.外力F增大时,物体A受到的静摩擦力保持不变
C.外力F增大时,物体A受到的静摩擦力增大
D.外力F和物体A对竖直墙壁的作用力是一对平衡力
3.如图所示,物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动,则物块受的摩擦力f与拉力F的合力方向应该是()
A.水平向右B.竖直向上
C.向右偏上D.向左偏上
4.如图所示,三根质量和形状都相同的光滑圆柱体,它们的重心位置不同,搁在两等高的墙上,为了方便将它们画在同一幅图上,重心位置分别用1、2、3表示。
设N1、N2、N3分别为三根圆柱体对墙的压力,则()
A.N1=N2=N3B.N1 C.N1>N2>N3D.N1=N3>N2 5.如图所示,一木块放在水平面上,在水平方向共受到三个力,即F1、F2和摩擦力作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=2N。 若撤去力F1,则木块在水平方向受到的合力为() A.10N,方向向左B.6N,方向向右 C.2N,方向向左D.零 6.如图所示,质量为m的物体放在倾角为θ的光滑斜面上,并用一根沿斜面的弹簧把它拉住,则当物体静止时,弹簧对物体的拉力大小是,斜面对物体的支持力大小是。 7.用自然长度为15cm的弹簧水平拉一物体在水平面上匀速移动,此时弹簧长为17cm。 已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,则将该物体用此弹簧竖直悬挂,静止时,弹簧的长度是多少? (设弹簧形变大小始终没有超过弹性限度) 8.如图所示,质量为2kg的物体放在水平面上,它与地面间的动摩擦因数为μ=0.2,今用一个与水平方向夹角α=30°的拉力作用在物体上,物体作匀速直线运动,试求拉力的大小。 (g=9.8m/s2) 9.当物体从高空下落时,空气阻力随速度的增大而增大,因此经过一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的终极速度.已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v,且正比于球半径r,即阻力f=krv,k是比例常数。 已知水的密度ρ,重力加速度g。 试求出半径为r的球形雨滴在无风情况下的终极速度vr。 的表达式。 【思维提升】 10.用细线拴住的氢气球重力不计,空气对它的浮力为6N,由于受到水平方向的风力作用,使系气球的细线与水平面间成60°的夹角,如图所示,求细线的张力为多大? 气球所受的风力为多大? 11.在液体中下落的物体最终会达到一个恒定的速度,即收尾速度。 一个半径为r的球体在液体中下落的收尾速度为 ,其中η、g、ρ、ρ′分别为液体的粘滞系数(与液体种类相关的常数)、重力加速度(本题中为已知量)、球体的密度、液体的密度。 某同学为了测定某已知密度的液体的粘滞系数,选定了下列器材: 一只1000mL的量筒,一块停表,一把刻度尺,直径已知的不同铝球若干个。 ⑴实验时,该同学首先将直径为10.00mm的铝球重复从装满被测液体的量筒液面上自由落下,测定它通过量筒刻线750mL到500mL和450mL到200mL的两段时间,列表如下: 小球下落的位置/mL 时间t/s 平均时间t/s 750~500 1.74;1.72;1.72 1.73 450~200 1.73;1.72;1.73 1.73 由以上测量数据得到的结论是。 ⑵为了测出液体的粘滞系数,在上述测量的基础上,还需要测量什么数据? 用测量的物理量表示出液体的粘滞系数的表达式。 ⑶实验时为什么要准备“不同铝球若干个”? 四、学习反思 知识点 分栏 共点力的平衡条件 共点力的平衡条件应用 综合 习题号 错题号 反思 3.8物体的平衡 (2) 一、自主学习 【学习目标】 1.会对物体进行受力分析,会使用合成法或分解法处理共点力的平衡问题。 2.知道解决共点力平衡问题的一般步骤。 【问题思考】 1.利用正交分解法处理共点力作用下物体的平衡问题时的步骤有哪些? 【小试身手】 1.静止在斜面上的物体的重力可分解为沿斜面向下的分力F1和垂直斜面向下的分力F2,关于这两个分力的说法中,正确的是 () A.F1作用在物体上,而F2作用在斜面上B.F2的性质是弹力 C.F2的施力物体是地球D.F1和F2是物体重力的等效替代,实际存在的就是重力 2.在水平力F作用下,重为G的物体匀速沿墙壁下滑,如图所示,若物体与墙壁之间的动摩擦因数为μ,则物体所受的摩擦力的大小为( ) A.μFB.μF+GC.GD. 3.一架梯子斜靠在光滑竖直的墙上,下端地面水平粗糙,梯子受力情况是: () A.两个竖直的力,一个水平的力B.一个竖直的力,两个水平的力 C.三个竖直的力,两个水平的力D.两个竖直的力,两个水平的力 二、合作学习 【例1】如图所示,在竖直墙壁的顶端有一直径可以忽略的定滑轮,用 细绳将质量m=2kg的光滑球沿墙壁缓慢向上拉,开始时绳与墙的夹角为30°,终了时绳与墙的夹角为60°。 在拉动过程中,试求: ⑴拉力F的最大值和最小值分别是多少? ⑵球对墙的压力的大小是怎样变化的? 【例2】如图所示: 重为G=10N的小球在竖直挡板作用下静止在倾角为θ=30o的光滑斜面上,已知挡板也是光滑的,求: (1)挡板对小球弹力的大小; (2)斜面对小球弹力的大小。 【例3】如图所示,用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O,并用第三根细线连接A、B两小球,然后用某个力F作用在小球A上,使三根细线均处于直线状态,且OB细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态。 则该力可能为图中的( ) A.F1B.F2C.F3D.F4 三、巩固练习 【基础训练】 1.质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀速下滑时,下列说法正确的是() A.物体受重力、下滑力、斜面的支持力和摩擦力四个力的作用 B.斜面体对物体的作用力方向竖直向上,大小等于mg C.物体受到的摩擦力的大小为mgsinθ,方向沿斜面向上 D.物体所受的合力为零 2.如图所示,位于斜面上的木块在沿斜面向上的力F的作用下,处于静止状态。 则斜面作用于木块的静摩擦力() A.方向可能沿斜面向上B.方向可能沿斜面向下 C.大小可能等于零D.大小不可能等于F 3.如图所示,质点受F1、F2、F3三个共点力的作用,它们的大小都是10N,为了使该质点处于平衡状态,需再加一个力作用在物体上,则这个力的大小为N,方向为。 4.如图所示,物体在5个力F1、F2、F3、F4、F5的作用下保持平衡状态。 (1)若撤去F5,而其余4个力保持不变,则剩余四个力的合力的大小为___________,方向____________. (2)若将F5逆时针转过90°且大小保持不变,那么5个力的合力大小变为___________. 第3题图第4题图第5题图 5.如图所示,起重机用钢绳把钢管水平吊在空中,钢管重为G,求钢绳所受拉力和图中θ角的函数关系。 6.质量为10kg的物体放在粗糙木板上,当木板倾角为37°时,物体恰能匀速下滑(g=10m/s2),求: ⑴物体与木板间的动摩擦因数; ⑵当木板倾角变为30°时,物体受到的摩擦力为多大? ⑶当木板倾角变为45°时,物体受到的摩擦力为多大? 7.如图所示,在水平面上有一个重11N的物体,当它受到与水平面成夹角为370向右的5N拉力时,恰能做匀速直线运动,求物体与水平面间的动摩擦因数。 当这个力撤去后,物体继续向右运动时,求物体所受的合力的大小和方向(cos37°=0.8,sin37°=0.6) 8.如图所示,在一细线的C点系住一重物P,细线两端A、B分别固定在墙面上,使得AC保持水平,BC与水平方向成30°角.已知细绳最大只能承受200N的拉力,那么C点悬挂物的重量最多为多少N? 这时细绳的哪一段即将断裂? 【思维提升】 9.将一个质量为m的物体放在斜面上,并沿斜面方向向上施加一个拉力F,为了使物体能在斜面上处于静止,所用拉力的最小值为F1,最大值为F2,如图所示。 则物体受到的最大静摩擦力为多少? 10.在学校的建筑工地上,同学们发现大小不同的黄沙堆都是圆锥形,并且这些圆锥的形状都是相同的。 ⑴想一想,为什么这些圆锥的顶角都是相同的? ⑵如果测出一堆黄沙的圆锥体底的周长为12.5m,高为1.5m,试求黄沙之间的动摩擦因数。 四、学习反思 知识点 分栏 共点力的平衡条件 共点力的平衡条件应用 综合 习题号 错题号 反思 3.9物体的平衡(3) 一、自主学习 【学习目标】 1.利用平行四边形的矢量作图讨论动态平衡问题 2.利用相似三角形求解物体的平衡问题。 【问题思考】 1.处理动态平衡的问题可以用解析法,也可以用图示法? 如何通过图示法分析动态平衡问题? 有什么优点? 【小试身手】 1.物块静止在固定的斜面上,分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F,A中F垂直于斜面向上。 B中F垂直于斜面向下,C中F竖直向上,D中F竖直向下,施力后物块仍然静止,则物块所受的静摩擦力增大的是() 2.如图所示,一块长直木板上放一铁块,从水平位置开始缓慢地抬起长木板,铁块受到的摩擦力大小() A.随抬起角度的增大而增大B.随抬起角度的增大而减小 C.始终大小不变D.随抬起角度的增大,先增大后减小 二、合作学习 【例1】如图所示,在“共点力合成”实验中,橡皮条一端固定于P点,另一端连接两个弹簧秤,分别用F1与F2拉两个弹簧秤,将这端的结点拉至O点.现让F2大小不变,方向沿顺时针方向转动某一角度,要使这端的结点仍位于O点,则F1的大小及图中β角相应作如下哪些变化才有可能() A.增大F1的同时增大β角 B.增大F1而保持β角不变 C.增大F1的同时减小β角 D.减小F1的同时增大β角 【例2】如图所示,电灯悬挂于两墙之间,更换绳OA使连接点A向上移,但保持O点位置不变,则A点向上移时,绳OA的拉力() A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小D.先减小后增大 【例3】如图所示,竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定点A,在Q的正上方 的P处用绝缘细线悬挂另一质点B,A、B两质点因带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,由于漏电使A、B两质点的电荷量减少,在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力将() A.变小B.变大C.不变D.先变小后变大 三、巩固练习 【基础训练】 1.如图所示,一质量均匀的木棒,靠在固定光滑圆球上处于静止状态.木棒和地面间的动摩擦因数为μ,则木棒受到的作用力为() A.重力、地面和球给它的支持力 B.重力和地面给它的摩擦力 C.重力、地面给它的摩擦力和球对它的支持力 D.重力、地面的支持力、球对它的支持力以及地面给它的摩擦力 2.一个物体静止在倾斜放置的木板上,倾角为θ,如图所示,当木板的倾角逐渐增大而物体仍静止在木板上时() A.物体所受重力、支持力和静摩擦力的合力逐渐增大 B.物体所受重力和静摩擦力的合力逐渐增大 C.物体所受重力和支持力的合力逐渐增大 D.物体所受支持力和静摩擦力的合力不变 3.国家大剧院外部呈椭球型.假设国家大剧院的屋顶为半球形,一保洁人员为执行保洁任务,必须在半球形屋顶上向上缓慢爬行(如右图所示),他在向上爬的过程中( ) A.屋顶对他的摩擦力不变B.屋顶对他的摩擦力变大 C.屋顶对他的支持力不变D.屋顶对他的支持力变大 4.如图所示,用等长的OA、OB两细线悬挂一重物,若保持重物和OA绳位置不变,使细线OB的一端沿一半圆弧从C缓慢地移动到D,则在移动过程中,OB线拉力的大小变化是() A.变大B.先变大后变小 C.变小D.先变小后变大 5.如图所示,人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船,若水的阻力恒定不变,则在船匀速靠岸的过程中() A.绳的拉力不断增大B.绳的拉力保持不变 C.船受到的浮力不变D.船受到的浮力减小 6.两光滑平板MO、NO构成一具有固定夹角θ0=75°的V形槽,一球置于槽内,用θ表示NO板与水平面之间的夹角,如图所示。 若球对板NO压力的大小正好等于球所受重力的大小,则θ=。 7.如图所示,一个重为5N的砝码,用细线悬挂在O点,现在用力F拉砝码,使悬线偏离竖直方向30°时处于静止状态,拉力F的最小值为N。 8.如图所示,物重30N,用OC绳悬挂在O点,OC绳能承受最大拉力为20 N,再用一绳系OC绳的A点,BA绳能承受的最大拉力为30N,现用水平力拉BA,可以把OA绳拉到与竖直方向成多大角度 【思维提升】 9.如图所示,在倾角为的光滑斜面上,用光滑的竖直挡板将质量为m的小球挡住,试求: ⑴小球对斜面及挡板的压力; ⑵挡板应怎样放置,才能使? 最小压力是多少? 10.如图所示,在半径为R的光滑半球顶点的正上方h高处的O点,用一根长为l的细线悬挂着一个质量为m的小球A,求: (1)半球对小球的支持力和细线对小球的拉力; (2)若l逐渐变短直至变为h,问此过程中,半球对小球的支持力如何变化? 细线对小球的拉力如何变化? 11.如图所示,一个重为G的小球套在竖直放置的半径为R的光滑大圆环上,一个劲度系数为K,自然度为L,(L<2R)的轻弹簧,其一端与小球相连,另一端固定在大环的最高点。 求小球处于静止时,弹簧与竖直方向的夹角。 四、学习反思 知识点 分栏 共点力的平衡条件 共点力的平衡条件应用 综合 习题号 错题号 反思 3.10物体的平衡(4) 一、自主学习 【学习目标】 1.运用整体和隔离体的思想解答连接体平衡问题 【问题思考】 1.什么是整体法? 什么是隔离法? 各在什么情况下使用? 【小试身手】 1.如图所示,甲、乙两物体叠放在水平面上,用水平力F拉物体,它们仍保持静止状态,甲、乙间接触面也为水平,则乙物体受力的个数为() A.3个B.4个 C.5个D.6个 2.在粗糙的水平面上放一三角形木块a,若物体b在a的斜面上匀速下滑,则有: () A.a保持静止,而且没有相对于水平面运动的趋势; B.a保持静止,但有相对于水平面向右运动的趋势; C.a保持静止,但有相对于水平面向左运动的趋势; D.因未给出所需数据,无法对a是否运动或有无运动趋势作出判断。 3.A、B、C三物体质量分别为M、m、m0,作如图所示的连接,绳子不可伸长,且绳子和滑轮的摩擦均不计,若B随A一起沿水平桌面向右做匀速运动,则可以断定( ) A .物体A与桌面之间有摩擦力,大小为m0g B.物体A与B之间有摩擦力,大小为m0g C.桌面对A、B对A,都有摩擦力,方向相同,大小均为m0g D.桌面对A、B对A,都有摩擦力,方向相反,大小均为m0g 二、合作学习 【例1】质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上,如右图,a受到斜向上与水平面成θ角的力F作用,b受到斜向下与水平面成θ角等大的力F作用,两力在同一竖直平面内,此时两木块保持静止,则( ) A.b对a的支持力一定等于mg B.水平面对b的支持力可能大于2mg C.a、b之间一定存在静摩擦力 D.b与水平面之间可能存在静摩擦力 【例2】如图所示,物体A重40N,物体B重20N,A与B、B与地的动摩擦因数相同,物体B用细绳系住,当水平力F=32N时,才能将A匀速拉出,求接触面间的动摩擦因数. 【例3】两刚性球a和b的质量分别为ma和mb、直径分别为da和db(da>db)。 将a、b球依次放入一竖直放置、内径为的平底圆筒内,如图所示。 设a、b两球静止时对圆筒侧面的 压力大小分别为f1和f2,筒底所受的压力大小为F.已知重力加速度大小为g。 若所以接触都是光滑的,则() A.F=(ma+mb)g,f1=f2B.F=(ma+mb)g,f1≠f2 C.mag<F<(ma+mb)g,f1=f2D.mag<F<(ma+mb)g,f1≠f2 三、巩固练习 【基础训练】 1.如图所示,在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连接起来,木块与地面间的动摩擦因数为μ。 现用一水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是() A. B. C. D. 2.如图所示,质量m=10kg和M=20kg的两物块,叠放在 动摩擦因数为μ=0.50的粗糙水平面上,质量m的物块通过处于水平位置的轻弹簧与竖直墙连接,初始弹簧处于原长,弹簧的劲度系数k=250N/m。 现将一水平力F作用在物块M上,使其缓慢地向墙壁靠近,当移动40cm时,两物块间开始滑动,此时水平推力F的大小为() A.100NB.250NC.200ND.300N 3.如图所示,质量均为m的四块砖,用竖直夹板A、B用力夹住,处于静止状态,则() A.夹板A对砖1的摩擦力为2mg,方向向上 B.第2、3两砖间无摩擦力的作用 C.砖3对砖4的摩擦力为mg,方向向上 D.砖4对夹板B的摩擦力为2mg,方向向上 4.如图所示,物体A、B和C叠放在水平桌面上,水平力Fb=5N、Fc=10N分别作用于物体B、C上,A、B和C仍保持静止,以F1、F2、F3分别表示A与B、B与C、C与桌面之间的摩擦力的大小,则() A.F1=5N,F2=0N,F3=5NB.F1=5N,F2=5N,F3=0N C.F1=0N,F2=5N,F3=5ND.F1=0N,F2=10N,F3=5N 5.如图所示,放在粗糙水平面上的三角形木块,在它的两个粗糙的斜面上分别放有两个质量为m1和m2的物体(m1 A.有摩擦力作用,方向向右B.有摩擦力作用,方向向左 C.有摩擦力作用,但方向未知D.没有摩擦力作用 6.如图所示,A、B、C三物体均重10N,A与地面及A、B、C之间的动摩擦因数均为0.2,当在A、B上分别作用1N的水平力F时,地面对A的摩擦力为______N,A对B的摩擦力为______N,B对C的摩擦力为______N。 7.如图所示,三个大小、质量完全相同的小球a、b、c置于光 滑的斜面上,挡板P垂直斜面,则挡板对小球a的弹力F1、a对b的弹力F2、b对c的弹力F3之比为,斜面对小球a、b、c的弹力N1、N2、N3之比为。 8.如图所示,A、B质量之比mA/mB=5/3,它们与水平面间的动摩擦因数相等,在水平推力F作用下向右匀速运动,求B对A的作用力大小. 9.如图所示,物块A单独放在倾角θ=37°的斜面上时,正好能匀速下滑。 A系上细线通过光滑滑轮挂上物体B,且将斜面倾角改为30°时,A又正好能沿斜面匀速上滑,则A与B的质量之比为多少? 【思维提升】 10.有一个直角支架AOB,AO是水平放置,表面粗糙.OB竖直向下,表面光滑.OA上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环间由一根质量可以忽略,不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图所示。 现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较,AO杆对P的支持力FN和细绳上的拉力F的变化情况是() A.FN不变,F变大B.FN不变,F变小 C.FN变大,F变大D.FN变大,F变小 11.如图所示,一段橡皮绳的一端系于O点,另一端系一木块,橡皮绳的原长为OA,垂直时物块对地有压力,橡皮绳的伸长与拉力成正比,在A点有一光滑钉子,现将物块向右拉动,则在物块由B点运动到C点的过程中地面对物块的摩擦力将() A.变大B.变小C.不变D.先变大后变小 12.如图所示,质量为m=5kg的物体置于一粗糙斜面体上,现用一平行于斜面的力F=30N推物体,使物体沿斜面向上匀速运动。 斜面体质量为M=10kg,倾角为300,始终保持静止,取g=10m/s2,求地面对斜面体的摩擦力大小及支持力的大小。 四、学习反思 知识点 分栏 共点力的平衡条件 共点力的平衡条件应用 综合 习题号 错题号 反思 3.11物体的平衡(5) 一、自主学习 【学习目标】 1.会分析处理涉及滑轮和弹簧的常见平衡问题 2.知道绳子问题中“死结”和“活结”问题的区别。 【问题思考】 1.动滑轮和定滑轮在改变力中的区别有哪些? 2.弹簧在伸长和压缩两种状态下弹力有什么区别? 【小试身手】 1.图是某同学对颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物体 平衡