4.如图所示,两个固定的光滑硬杆OA与OB,夹角为θ,各
套一轻环C、D,且C、D用细绳相连,现在用一水平恒力F沿OB方
向拉环D,当两环平衡时,绳子的拉力是多大? ()
3.如图所示,两个完全相同的小球,重力大小为G,两物体与地面间的动摩擦因数均为μ,一根轻绳的两端固定在两个球上,在绳的中点施加一个竖
直向上的拉力,当绳被拉直后,两段绳的夹角为θ,求当F至少
为多大时,两球将会发生相对滑动?()
2.如图所示,人重600N,木板重400N,人与木板、木板与地面间的动摩擦因数皆为0.2,现在人用水平力拉绳,使他与木块一起向右匀速运动,则(BC)
A.人拉绳的力是200N B.人拉绳的力是100N
C.人的脚给木块摩擦力向右 D.人的脚给木块摩擦力向左
1.如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别细有质量为m1和m2的小球,当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=600.两小球的质量比为(A)
A. B. C. D.
5.解题途径
当物体在两个共点力作用下平衡时,这两个力一定等值反向;当物体在三个共点力作用下平衡时,往往采用平行四边形定则或三角形定则;当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时,往往采用正交分解法.
[典型例题]
例1.一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动。探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷气方向的描述中正确的是
A.探测器加速运动时,沿直线向后喷气
B.探测器加速运动时,竖直向下喷气
C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气
D.探测器匀速运动时,不需要喷气
解:探测器沿直线加速运动时,所受合力F合方向与运动方向相同,而重力方向竖直向下,由平行四边形定则知推力方向必须斜向上方,因此喷气方向斜向下方。匀速运动时,所受合力为零,因此推力方向必须竖直向上,喷气方向竖直向下.选C
例2.重G的均匀绳两端悬于水平天花板上的A、B两点。静止时绳两端的切线方向与天花板成α角.求绳的A端所受拉力F1和绳中点C处的张力F2.
解:以AC段绳为研究对象,根据判定定理,虽然AC所受的三个力分别作用在不同的点(如图中的A、C、P点),但它们必为共点力.
设它们延长线的交点为O,用平行四边形定则
作图可得:
例3.用与竖直方向成α=30°斜向右上方,大小为F的推力把一个重量为G的木块压在粗糙竖直墙上保持静止.求墙对木块的正压力大小N和墙对木块的摩擦力大小f.
解:从分析木块受力知,重力为G,竖直向下,推力F与竖直成30°斜向右上方,墙对木块的弹力大小跟F的水平分力平衡,所以N=F/2,墙对木块的摩擦力是静摩擦力,其大小和方向由F的竖直分力和重力大小的关系而决定:
当时,f=0;当时,,方向竖直向下;当时,,方向竖直向上.
例4.如图所示,将重力为G的物体A放在倾角θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,那么对A施加一个多大的水平力F,可使物体沿斜
面匀速上滑?
例5.如图所示,在水平面上放有一质量为m、与地面的动动摩擦因数为μ的物体,现用力F拉物体,使其沿地面匀速运动,求F的最小值及方向.
(,与水平方向的夹角为θ=arctanμ)
例6.有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙, OB竖直向下,表面光滑.AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环由一根质量可忽略、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,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力FN和摩擦力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
解:以两环和细绳整体为对象求FN,可知竖直方向上始终二力平衡,FN=2mg不变;以Q环为对象,在重力、细绳拉力F和OB压力N作用下平衡,设细绳和竖直方向的夹角为α,则P环向左移的过程中α将减小,N=mgtanα也将减小。再以整体为对象,水平方向只有OB对Q的压力N和OA 对P环的摩擦力f作用,因此f=N也减小.答案选B.
[针对训练]
4.力的平衡:
作用在物体上的几个力的合力为零,这种情形叫做 。
若物体受到两个力的作用处于平衡状态,则这两个力 .
若物体受到三个力的作用处于平衡状态,则其中任意两个力的合力与第三个力 .
3.平衡条件:
物体所受合外力 .其数学表达式为:F合= 或Fx合= Fy合= ,其中Fx合为物体在x轴方向上所受的合外力,Fy合为物体在y轴方向上所受的合外力.
平衡条件的推论
(1)物体在多个共点力作用下处于平衡状态,则其中的一个力与余下的力的合力等大反向.
(2)物体在同一平面内的三个互不平行的力的作用下处于平衡状态时,这三个力必为共点力.
(3)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,这三个力的有向线段必构成封闭三角形,即表示这三个力的矢量首尾相接,恰能组成一个封闭三角形.
2.平衡状态:
一个物体在共点力作用下,如果保持 或 运动,则该物体处于平衡状态.
1.共点力
物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的 或者它们的作用线交于 ,这几个力叫共点力。
2、掌握几种常见的平衡问题的解题方法。
[自主学习]
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