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正文內(nèi)容

20xx教科版高中物理必修1第四章物體的平衡(編輯修改稿)

2025-01-13 03:14 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 狀態(tài)的某一物體或某一點(diǎn)。 ② 解題的依據(jù)不同:力的分解法是根據(jù)某個(gè)力的作用效果,而平衡法是根據(jù)物體的受力平衡條件。 在上例中,若物體甲 的質(zhì)量為 m1″ = 2 kg,物體乙與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ =,則欲使物體乙在水平面上不滑動(dòng),物體乙的質(zhì)量至少是多少? 解析: OB 繩的拉力 TOB″ = m1″ g tan θ = 210 34 N= 15 N。物體乙所受最大靜摩擦力 fmax′ = TOB″ = 15 N,由 fmax′ = μm 2″ g得 m2″ = fmax′μg = 10 kg= 5 kg 答案: 5 kg [例 2] 如圖 4- 2- 4所示,人重 600 N,木板重 400 N,人與木板、木板與 地面間動(dòng)摩擦因數(shù)皆為 ,現(xiàn)在人用水平力拉繩,使他與木板一起向右勻速運(yùn)動(dòng),則 ( ) 圖 4- 2- 4 A.人拉繩的力是 200 N B.人拉繩的力是 100 N C.人的腳給木板的摩擦力向右 D.人的腳給木板的摩擦力向左 [思路點(diǎn)撥 ] 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)人與木板均處于平衡狀態(tài)。 (2)人與木板間的摩擦力為靜摩擦力。 [解析 ] 取人和木板作為一個(gè)整體,向右運(yùn)動(dòng)過程中受到的摩擦力 f= μN(yùn) = μ (G1+ G2)= 200 N,由平 衡條件得,兩繩的拉力均為 100 N, B正確。 再取木板研究,受到人的摩擦力 f′ = f- F 拉 = 200 N- 100 N= 100 N,方向向右。 C正確。 [答案 ] BC [借題發(fā)揮 ] 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí),組成系統(tǒng)的每一個(gè)物體都處于平衡狀態(tài)。一般地,當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)各部分間的相互作用時(shí)用隔離法;求系統(tǒng)受到外力作用時(shí)用整體法。整體法的優(yōu)點(diǎn)是研究對象少,未知量少,方程數(shù)少,求解較簡捷。在實(shí)際應(yīng)用中往往將二者結(jié)合應(yīng)用。 m的物體用兩塊同樣的木板 A、 B夾住,使系統(tǒng)靜止,如圖 4- 2- 5 所示,所有接觸面均在豎直平面內(nèi),求兩物體之間的摩擦力。 圖 4- 2- 5 解析:先對兩個(gè)物體組成的整體受力分析可得 2f= 2mg。解得木板對物體的摩擦大小 f= mg,方向豎直向上,再隔離物體 1分析可得,此時(shí)木板對物體 1的摩擦力與物體 1的重力平衡,故兩物體之間無摩擦力。 答案: 0 [例 3] 用兩根細(xì)繩 OA、 OB懸掛一個(gè)重物 G,如圖 4- 2- 6 所示,其 中繩 OA 沿水平方向, OB 沿斜上方?,F(xiàn)保持 O 位置不動(dòng),逐漸向上移動(dòng) A 點(diǎn)直至細(xì)繩 OA 變?yōu)樨Q直。在這個(gè)過程中, OA、 OB 繩上的拉力如 圖 4- 2- 6 何變化? [思路點(diǎn)撥 ] 解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn): (1)重物對 O點(diǎn)拉力的作用效果是對 BO、 AO 繩產(chǎn)生拉力。 (2)沿 AO、 BO方向分解重物的拉力。 (3)改變 A點(diǎn)位置,分解重物的拉力。 [解析 ] 如圖所示, A A2為繩 OA由水平方向變?yōu)樨Q直方向的過程中,繩的 A端先后經(jīng)過的幾個(gè)位置。重物對 O點(diǎn)的拉力 F的大小等于重物的重力 G,方向豎直向下。當(dāng) A 先后經(jīng)過各個(gè)位 置時(shí),將拉力F 沿細(xì)繩的方向分解,由圖知 OA 受到的拉力先減小后增加, OB 繩受到的拉力一直減小。 [答案 ] OA繩上的拉力先減小后增加, OB繩上的拉力一直減小 [借題發(fā)揮 ] (1)對研究對象進(jìn)行受力分析,再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出力的矢量關(guān)系圖,然后根據(jù)有向線段的長度變化判斷各個(gè)力的變化情況,這種方法叫做圖解法。 (2)利用圖解法分析力的變化規(guī)律時(shí),應(yīng)當(dāng)分析清哪個(gè)力是恒定不變的,哪個(gè)力是方向一定的,哪個(gè)力的大小和方向均改變,同時(shí)要分析出現(xiàn)最小值的力的條件。 2.如圖 4- 2- 7 所示,是給墻壁粉刷涂料用的涂料滾的示意圖,使用時(shí),用撐桿推著粘有涂料的涂料滾沿墻壁上下緩慢滾動(dòng),把涂料均勻粉刷到墻上,撐桿的重量和墻壁的摩擦力都忽略不計(jì)。而且撐桿足夠長,粉刷工人站在離墻壁一定距離處緩慢上推涂料滾,關(guān)于該過程中涂料滾對撐桿的壓力 F涂料滾對墻壁的壓力 F2,以下說法正確的是 ( ) 圖 4- 2- 7 A. F1增大, F2減小 B. F1減小, F2增大 C. F F2均增大 D. F F2均減小 解析:涂料滾的重力可分解為使涂料滾壓墻的分力和使涂料滾壓桿的分力,如圖所示,慢慢上推涂料滾時(shí),重力不變,重力的水平分力的方向不變,斜向下的分力與豎直方向的夾角減小,由圖可得 FF2均減小。故 D正確。 答案: D [隨堂基礎(chǔ)鞏固 ] 4- 2- 8為節(jié)日里懸掛燈籠的一種方式, A、 B點(diǎn)等高, O為結(jié)點(diǎn),輕繩 AO、 BO長度相等,拉力分別為 FA、 FB,燈籠受到的重力為 G。下列表述正確的是 ( ) A. FA一定小于 G 圖 4- 2- 8 B. FA與 FB大小相等 C. FA與 FB是一對平衡力 D. FA與 FB大小之和等于 G 解析: A、 B等高,且兩繩 AO、 BO長度相等,由平衡條件可知 FA、 FB大小相等,它們的合力大小等于 G,而 FA與 G的大小關(guān)系不能確定,故 B項(xiàng)正確。 答案: B 4- 2- 9所示,用斜向下的推力 F推木箱,木箱恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),則推力 F與木箱所受的摩擦力的合力的方向是 ( ) A.向下偏左 圖 4- 2- 9 B.向下偏右 C.豎直向下 D.水平向左 解析:根據(jù)物體的平衡條體, F與摩擦力的合力與重力和彈力的合力等大反向,故 C正確。 答案: C 4- 2- 10所示, A、 B、 C為三個(gè)完全相同的物體,當(dāng)水平力 F作用于 B時(shí),三個(gè)物體可一起勻速運(yùn)動(dòng),撤去力 F后,物體仍可一起向前運(yùn)動(dòng),設(shè)此時(shí) A、 B間的水平 作用力為 f1, B、 C間的水平作用力為 f2,則f1和 f2的大小為 ( ) 圖 4- 2- 10 A. f1= f2= 0 B. f1= F3 f2= 2F3 C. f1= 0 f2= F D. f1= F f2= 0 解析:設(shè)每個(gè)物體的質(zhì)量為 m,根據(jù)平衡條件,水平面對 C的滑動(dòng)摩擦力 f= F,撤去拉力 F 后三物體的加速度大小 a= F3m。選擇 A、 B為研究對象,據(jù)牛頓第二定律, B、 C間的摩擦力 大小 f2= 2ma= 2m F3m= 2F3 ,以 A為研究對象, A、 B間的摩擦力大小 f1= ma= m F3m= F3,故 B正確。 答案: B 4- 2- 11 所示,懸掛著的小球重 6 N,在均勻的水平風(fēng)力作用下偏離了豎直方向 θ = 37176。 角而處于靜止?fàn)顟B(tài)。求風(fēng)對小球的作用力 F 和繩子的拉力 T。 (sin 37176。 = , cos 37176。 = , tan 37176。 = ) 圖 4- 2- 11 解析:小球受力如圖所示。小球平衡,有 Tcos 37176。 = G, Tsin 37176。 = F 由以上兩式解得: T= N, F= N 答案: N N [課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 ] 一、選擇題 (本題共 8小題,每小題 5分,共 40分 ) 1 所示,放在水平桌面上的木塊受到 F1= 8 N, F2= 3 N 兩水平推力作用而靜止,若撤去 F1,則木塊在水平方向上受到的合力為 ( ) 圖 1 A. 0 N B. 3 N,方向 為水平向左 C. 2 N,方向?yàn)樗较蛴? D. 8 N,方向?yàn)樗较蜃? 解析:木塊原來處于靜止?fàn)顟B(tài),則所受摩擦力為靜摩擦力,取向右為正方向,由平衡條件得 F1- F3- f= 0,得靜摩擦力 f= 5 N,方向?yàn)樗较蜃?。撤?F1 后, F2 使木塊產(chǎn)生向左的運(yùn)動(dòng)趨勢,由于 F25 N,故木塊仍靜止,故此時(shí)木塊在水平方向上受到的合力為 0 N(此時(shí)靜摩擦力 f′ = 3 N,方向?yàn)樗较蛴遗c F2平衡 )。故選 A。 答案: A 2所示,質(zhì)量為 m的物體,在沿斜面向上的拉力 F作用下,沿質(zhì)量為 M的斜面體勻速下滑,此過程中斜面體仍靜止 ,則水平面對斜面體 ( ) 圖 2 A.無摩擦力 B.支持力為 (M+ m)g C.有水平向左的摩擦力 D.支持力小于 (M+ m)g 解析:由于 m沿斜面勻速下滑,把 m、 M看做整體進(jìn)行受力分析,則由平衡條件: N= (M+ m)g- Fsin θ , F 靜 = Fcos θ ,方向水平向左。故選項(xiàng) C、 D正確。 答案: CD 3所示,輕質(zhì)光滑小滑輪兩側(cè)用細(xì)繩連著兩個(gè)物體 A和 B,物 體 B放在水平地面上, A、 B均靜止,已知 A和 B的質(zhì)量分別為 mA、 mB, B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ ,繩與水平方向的夾角為 θ = 30176。 ,則 ( ) 圖 3 A.物體 B對地面的壓力可能為零 B.物體 B受到的摩擦力為 μ (mBg- mAg sin θ ) C.物體 B受到的摩擦力為 mAgcos θ D.天花板通過斜繩對小滑輪的拉力大于 mAg 解析:由題意知物體 B受摩擦力作用,故它對地面的壓力不可能為零, A錯(cuò)。根據(jù)平衡條件,物體 B受到的摩擦力 f= mAgcos θ , B錯(cuò), C對。 A、 B間的細(xì)繩拉力 F= mAg,小滑輪上方斜繩的拉力 T= 2Fcos 30176。 = 2mAg 32 = 3mAg, D對。 答案: CD F作用下,重為 G的物體勻速沿墻壁下滑,如圖 4所示。若物體與墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ ,則物體所受的摩擦力的大小為 ( ) A. μF B. μF + G C. G D. F2+ G2 圖 4 解析:物體共受四個(gè)力的作用,即推力 F、重力 G、墻的彈力 N、沿墻向上的滑動(dòng)摩擦力 f。由平衡條件可知, f= G, N= F, f= μN(yùn) = μF 。 答案 : AC 5所示,人在岸上通過定滑輪用繩牽引小船,若水的阻力恒定不變,則船在勻速靠岸的過程中,下列說法中正確的是 ( ) A.繩的拉力不斷增大 B.繩的拉力保持不變 圖 5 C.船受到的浮力不斷減小 D.船受到的浮力保持不變 解析:小船受力情況如圖所示,建立如圖所示坐標(biāo)系,并對 T進(jìn)行正交分解,則 Tx= Tcos θ , Ty= Tsin θ 。所以水平方向: f= Tcos θ ,豎直方向: F+ Tsin θ = G,所以 T= fcos θ ,船在靠岸的過程中, θ角增大, cos θ 減小,從而 T 增大,故選項(xiàng) A是正確的, B是錯(cuò)誤的。 F= G- ftan θ ,船在靠岸的過程中, θ 角增大, tan θ 增大,所以 F減小,選項(xiàng) C是正確的, D是錯(cuò)誤的。 答案: AC 6 所示,輕繩的一端水平系在豎直的墻壁上,另一端系住一個(gè)小球,小球放在傾角為 θ 的光滑斜面上,當(dāng)輕繩在墻上的系點(diǎn)沿墻逐漸上移時(shí),繩的拉力將 ( ) A.逐漸增大
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