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第四章本章小结与复习
一、物体的受力分析1.受力分析的方法:整体法与隔离法项目整体法隔离法概念将几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力研究系统内物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物体
2.受力分析时需要注意的问题(1)只分析所受的力在进行受力分析时,一定要注意,我们分析的是物体“受到”的力,而不是物体对外施加的力,也不要把作用在其他物体上的力,错误地认为通过“力的传递”而作用在研究对象上。(2)只分析外力对几个物体的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现;当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成了外力,要画在受力分析图上。(3)合力与分力进行受力分析时,同一物体受到的合力与分力是“等效替代”的关系,不能同时出现。
(4)力与物体的运动状态分析物体受力时,要注意物体所处的状态,物体所处的状态不同,其受力情况一般也不相同。如:放在水平传送带上的物体随传送带一起运动时,若传送带加速运动,物体受到的摩擦力向前;若传送带减速运动,物体受到的摩擦力向后;若传送带匀速运动,物体不受摩擦力作用。
典例1如图所示,截面为三角形的木块a上放置一铁块b,三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的竖直面上,现用竖直向上的作用力F推动木块与铁块一起向上匀速运动,运动过程中铁块与木块始终保持相对静止,则下列说法正确的是()A.木块a与铁块b间一定存在摩擦力B.木块与竖直墙面间一定存在水平弹力C.木块与竖直墙面间一定存在摩擦力D.竖直向上的作用力F大小一定大于铁块与木块的重力之和A解析铁块b匀速运动,故铁块b受重力、斜面对它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的静摩擦力,选项A正确;将a、b看作一个整体,竖直方向有F=Ga+Gb,选项D错误;整体水平方向不受力,故木块与竖直墙面间不存在水平弹力,没有弹力也就没有摩擦力,选项B、C均错误。
方法技巧受力分析时如何防止“多力”或“丢力”?(1)防止“多力”的有效途径是找出力的施力物体,若某力有施力物体则它实际存在,无施力物体则它不存在。另外合力与分力不要重复分析。(2)按正确的顺序(即一重、二弹、三摩擦、四其他)进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施。
针对训练1(多选)半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN,在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态。这个装置的纵截面图如图所示。若用外力使MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止。在此过程中,下列说法正确的是()A.Q所受的合力始终为零B.地面对P的摩擦力逐渐增大C.P、Q间的弹力先减小后增大D.MN对Q的弹力逐渐减小AB
解析先对Q受力分析,受重力、P对Q的支持力和MN对Q的支持力,如图甲所示。根据共点力平衡条件,有,N2=mgtanθ。再对P、Q整体受力分析,受重力、地面支持力、MN挡板对其向左的支持力和地面对其向右的摩擦力,如图乙所示。根据共点力平衡条件,有f=N2,N=(M+m)g,故f=mgtanθ;MN保持竖直且缓慢地向右移动过程中,角θ不断变大,故f变大,N不变,N1变大,N2变大,P、Q受到的合力始终为零。故选A、B。甲乙
二、分析平衡问题的基本思路和方法1.分析平衡问题的基本思路(1)明确平衡状态(合力为零)。(2)巧选研究对象(整体法和隔离法)。(3)受力分析(画出规范的受力分析图)。(4)列平衡方程(灵活运用力的合成法、正交分解法、矢量三角形法及数学解析法)。(5)求解或讨论(解的结果及物理意义)。
2.分析平衡问题的基本方法(1)力的合成法——一般用于受力个数为三个时(2)力的分解法——一般用于受力个数为三个时(3)正交分解法——一般用于受力个数三个以上时(4)图解法——一般用于受三个力,一个力恒定不变,一个力方向不变,另一个力变化。
典例2如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O。轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲、乙均处于静止状态。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,tan37°=0.75,g取10N/kg,求:(1)轻绳OA、OB受到的拉力各多大;(试用三种方法求解)(2)物体乙受到的摩擦力多大?方向如何?
针对训练2物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为,重力加速度g取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1500N,则物块的质量最大为()A解析因为物块在拉力作用下沿斜面向上做匀速运动,所以F-mgsinθ-μmgcosθ=0,而F≤1500N。因此,即A正确,B、C、D错误。
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