人教版必修第一冊(cè)第三章5.共點(diǎn)力的平衡學(xué)案

5.共點(diǎn)力的平衡.共點(diǎn)力平衡的兩種狀態(tài)：(I)；(2)o.在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是o.思考：如何確定二力平衡？.請(qǐng)判斷下列說(shuō)法正確的是。①共點(diǎn)力就是作用在同一點(diǎn)的力。②處于平衡狀態(tài)的物體的合力一定為零。③物體平衡的條件是：合力為0,速度為0o④合力不變的物體一定處于平衡狀態(tài)。⑤物體處于平衡狀態(tài)速度一定不變。1.若某一物體受共點(diǎn)力作用處于平衡狀態(tài)，則該物體一定是()A.靜止的B.做勻速直線運(yùn)動(dòng)C.各共點(diǎn)力的合力可能不為零D.各共點(diǎn)力的合力為零.下列說(shuō)法中正確的是0A.物體受到共點(diǎn)力的作用一定平衡B.物體所受的合力為零時(shí)不一定處于平衡狀態(tài)C.物體所受的合力為零時(shí)一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D.物體速度為零時(shí)合力不一定為零.一人站在體重計(jì)上稱體重，保持立正姿勢(shì)稱得體重為G,當(dāng)其緩慢地把一條腿平直伸出臺(tái)面，體重計(jì)指針?lè)€(wěn)定后讀數(shù)為G,貝!]()A.G>G'B.G<G'C.G=GfD.無(wú)法判定.生活中電工師傅經(jīng)常會(huì)爬上梯子對(duì)電路進(jìn)行檢修，如圖所示。假設(shè)電工師傅在梯子上是勻速運(yùn)動(dòng)的，則梯子對(duì)電工師傅的作用力方向0斜面向下，由平衡條件可得mAgsin。+產(chǎn)F,則/增大時(shí)，摩擦力逐漸增大，所以B錯(cuò)誤；對(duì)物體A分析，斜面對(duì)物體A的作用力大小等于斜面對(duì)物體A的支持力與斜面對(duì)物體A的摩擦力的合力，由于斜面對(duì)物體A的支持力保持不變，但是摩擦力可能先減小后增大，則斜面對(duì)物體A的作用力可能先減小后增大，所以C錯(cuò)誤；把物體A與斜面看成一個(gè)整體，在水平方向有/地=Fcos0,則當(dāng)小桶B和沙子的總質(zhì)量達(dá)到1kg時(shí)地面對(duì)斜面的摩擦力大小為了地=niBgcos37°=1x10x0.8N=8N,所以D錯(cuò)誤。.A、B、D以懸掛點(diǎn)為研究對(duì)象，畫(huà)出受力分析圖如圖所示"Ji"二3o由于兩側(cè)繩子的拉力大小相等，可以推知兩側(cè)繩子與豎直方向的夾角0相等。由平衡條件得2Fcos9=F\=mg,設(shè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng),左、右兩側(cè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng)i、Li,兩桿之間的寬度為d,所以Lisin8+bsin。=d,則sin。=—~—=v,由此可見(jiàn),0只由d、L決定，與其L\+LzL他因素?zé)o關(guān)，尸的大小與繩子在8、&的位置無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A、B正確；將桿移動(dòng)到虛線位置時(shí)，d變小，0變小，繩子張力變小，選項(xiàng)D正確。.【解析】⑴對(duì)木塊受力分析，當(dāng)尸二25N時(shí)，木塊受到的最大靜摩擦力25/naxl=//F=yN>G故木塊保持靜止,根據(jù)平衡條件可知力=G=6N⑵對(duì)木塊受力分析，當(dāng)尸二12N時(shí)，木塊受到的最大靜摩擦力啟”2=//F=4N<G故木塊向下滑動(dòng),受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力即力=4/=4N⑶若力產(chǎn)方向改為斜向上與豎直方向夾角為。二37。，要使木塊保持靜止，若木塊剛好不向上滑動(dòng),受力分析得Ficos37o=〃Rsin37o+G解得Fi=1()N若木塊剛好不向下滑動(dòng),受力分析得F2cos37。+〃心吊37。=6解得出二6N所以取值范圍為6N<F<10N答案：(1)6N(2)4N(3)6N<F<10NA.豎直向下B.豎直向上C.平行梯子向上D.垂直梯子向上5.如圖所示，一質(zhì)量為m的木塊靜止在傾角為6的斜面上。重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是()A.斜面對(duì)木塊的支持力大小為mgsin6B.斜面對(duì)木塊的摩擦力大小為mgtan0C.增大木塊質(zhì)量，木塊就會(huì)沿斜面向下滑動(dòng)D.斜面對(duì)木塊的支持力與摩擦力的合力和重力平衡6.如圖所示是某幼兒園的一部直道滑梯，其滑道傾角為仇一名質(zhì)量為根的幼兒在此滑道上勻速下滑。若不計(jì)空氣阻力，則該幼兒()A.所受摩擦力為mgsin6B.所受摩擦力為mgcos3C.對(duì)滑道壓力為mgsin0D.對(duì)滑道壓力為mgtan0.如圖所示，將一個(gè)大小為6N的力/沿相互垂直的x軸和y軸分解。已知力尸與R軸的夾角”60。，則力尸在x軸上的分力F,的大小為0A.2NB.3NC.6ND.12N.如圖所示，對(duì)稱晾掛在光滑等腰三角形衣架上的衣服質(zhì)量為M.衣架頂角為12()。，重力加速度為g，則衣架右側(cè)對(duì)衣服的作用力大小為().當(dāng)MgC.岸MgD.Mg.如圖所示,48兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于8物體受力情況,下列說(shuō)法正確的是()A.B物體一定受到四個(gè)力B.B物體可能不受地面的支持力作用c.B物體可能不受地面的靜摩擦力作用D.8物體可能受三個(gè)力，也可能受四個(gè)力10.如圖所示，〃、b兩物體在豎直向上的恒力F作用下，一起沿粗糙豎直墻面勻速向上運(yùn)動(dòng)，〃、b兩物體的質(zhì)量分別為M、m,重力加速度為g,則()A.〃物體與墻壁間存在彈力和摩擦力作用B.人物體受四個(gè)力的作用C.。物體對(duì)b物體的作用力大小為mgD.恒力/大于(M+Mg.生活中常用如圖所示的情景懸吊重物，現(xiàn)使懸繩和豎直方向成。角，8。沿水平方向。求：⑴畫(huà)出圖中結(jié)點(diǎn)。的受力示意圖；⑵若懸吊物質(zhì)量為m,重力加速度為g,則繩AO和BO對(duì)結(jié)點(diǎn)。的拉力各為多大。.如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)和細(xì)繩重力不計(jì),不計(jì)一切摩擦，物體重G二5N,彈簧測(cè)力計(jì)A和B的讀數(shù)分別為()A.5N,ONB.5N,IONC?5N,5ND.ION,5N.如圖所示，水平天花板下用三根細(xì)繩懸掛一個(gè)物體，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，繩04、OB、OC上的力分別為Fa.Fb、FCo已知繩03與水平方向的夾角分別為6()。和30%下列關(guān)系式正確的是()A..Fa<FbC.Fb>FcD.Fa>Fc.如圖所示，一輛運(yùn)送西瓜的車輛遇紅燈停在傾角為。的坡面上,在車廂的中央有一個(gè)質(zhì)量為m的西瓜，則該西瓜受到周圍其他西瓜對(duì)它的作用力為()A.大小為mgsin0,方向沿斜面向上B.大小為mg,方向豎直向上C.大小為mgcos6,方向垂直斜面向上D.條件不足，無(wú)法判斷.體育器材室里,籃球擺放在如圖所示的球架上。已知球架的寬度為d,每個(gè)籃球的質(zhì)量為m,直徑為D(D>d),不計(jì)球與球架之間的摩擦，重力加速度為g。則每個(gè)籃球?qū)σ粋?cè)球架的壓力大小為()1日mgDA?.力-mgD網(wǎng)L?/U?2^D2-cP16.某同學(xué)參加了“筷子夾玻璃珠”游戲。如圖所示，夾起玻璃珠后，左側(cè)筷子與豎直方向的夾角0為銳角，右側(cè)筷子豎直，且兩筷子始終在同一豎直平面內(nèi)。保持玻璃珠靜止，忽略筷子與玻璃珠間的摩擦。下列說(shuō)法正確的是0A.兩側(cè)筷子對(duì)玻璃珠的合力比重力大B.兩側(cè)筷子對(duì)玻璃珠的合力比重力小C.左側(cè)筷子對(duì)玻璃珠的彈力一定比玻璃珠的重力大D.右側(cè)筷子對(duì)玻璃珠的彈力一定比玻璃珠的重力大.(多選)半圓柱體P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的豎直擋板MN,在。和MN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖所示是這個(gè)裝置的縱截面圖，若用外力使MN保持豎直，緩慢地向右移動(dòng)，在Q落到地面以前，發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止，在此過(guò)程中()A.MN對(duì)Q的彈力逐漸增大B.地面對(duì)P的摩擦力逐漸增大C.P、。間的彈力先減小后增大D.Q所受的合力逐漸增大.T勿塊的質(zhì)量為m,與粗糙的水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為4,如圖所示，現(xiàn)在用與水平面成。角斜向上的拉力「(大小未知)拉著物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則恒力廠的大小為0TOC\o"1-5"\h\zmgA.D.〃sina+cosa//sina+cosalimgmg?JLx?〃sina-cosasina-cosa19.一輕桿B。，其。端用光滑較鏈固定在豎直輕桿AO±,B端掛一重物，且系一細(xì)繩，細(xì)繩跨過(guò)桿頂A處的光滑小滑輪，用力/拉住，如圖所示?，F(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉，使桿B0與桿4。間的夾角6逐漸減小，則在此過(guò)程中，拉力F及桿B0所受壓力Fn的大小變化情況是()A/n先減小，后增大B.入始終不變C.尸先減小，后增大D.廠始終不變.如圖所示,質(zhì)量為1kg的物體A靜止放在傾角為37。的斜面上，物體A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.8,用一細(xì)繩將小桶B通過(guò)定滑輪與物體A相連，在不斷向小桶B中加沙子的過(guò)程中，人B與斜面始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，忽略滑輪與繩間的摩擦，則下列說(shuō)法正確的是0A.地面對(duì)斜面的支持力不斷減小B,斜面對(duì)物體A的摩擦力不斷減小C.斜面對(duì)物體A的作用力不斷減小D.當(dāng)小桶B和沙子的總質(zhì)量達(dá)到1kg時(shí)，地面對(duì)斜面的摩擦力大小為4N.(多選)如圖所示，晾曬衣服的繩子輕且光滑，懸掛衣服的衣架的掛鉤也是光滑的，輕繩兩端分別固定在兩根豎直桿上的A、B兩點(diǎn)，衣服處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果保持繩子4端的位置不變，將B端分別移動(dòng)到不同的位置，下列判斷正確的是0A.B端移動(dòng)到Bi位置時(shí)，繩子張力不變8端移動(dòng)到以位置時(shí)，繩子張力不變c.B端在桿上位置不變，將桿移動(dòng)到虛線位置時(shí)，繩子張力變大D.8端在桿上位置不變，將桿移動(dòng)到虛線位置時(shí)，繩子張力變小22用水平力F將木塊壓在豎直墻上，如圖所示。已知木塊重G=6N,木塊與墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為4=3,假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。則：⑴當(dāng)F=25N時(shí)，木塊受到的摩擦力為多大？⑵當(dāng)尸二12N時(shí)，木塊受到的摩擦力為多大?（3）若力/方向改為斜向上與豎直方向夾角為。二37。，如圖中虛線所示，要使木塊保持靜止,求F大小的取值范圍。（sin37。=0.6,cos37。=0.8）5.共點(diǎn)力的平衡必備知識(shí)落實(shí)I.（1）保持靜止⑵勻速直線運(yùn)動(dòng).合力為0.作用在同一物體上的兩個(gè)力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直線上，這兩個(gè)力平衡。.②⑤知能素養(yǎng)進(jìn)階?1D物體受共點(diǎn)力作用處于平衡狀態(tài)的條件是：合外力為零，此時(shí)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，D正確。.D物體受到共點(diǎn)力的作用，合力可以不為零，合力不為零時(shí)物體不處于平衡狀態(tài),A錯(cuò)誤；物體所受的合力為零時(shí)一定處于平衡狀態(tài),B錯(cuò)誤；物體所受的合力為零時(shí)可能處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可能處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，C錯(cuò)誤；若向前運(yùn)動(dòng)的物體受向后的拉力做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度變?yōu)榱銜r(shí)，合力并不為零，故D正確。.C腿平直伸出后，身體重心所在的豎直線必過(guò)與臺(tái)面接觸的腳，即重心仍在臺(tái)面內(nèi)。重心是重力的等效作用點(diǎn)，兩種情況下對(duì)臺(tái)面的壓力是相同的，C正確。4.B電工師傅勻速爬行，則為平衡狀態(tài)，合力為零，電工師傅在豎直方向只受到重力和梯子的作用力，重力豎直向下，故梯子對(duì)電工師傅的作用力與重力平衡，方向豎直向上。.D將重力進(jìn)行分解可得斜面對(duì)木塊的支持力大小為N=mgcos0,斜面對(duì)木塊的摩擦力大小為六mgsin〃，故A、B錯(cuò)誤；由題意可得〃吆sin0<jnmgcosG,增大木塊質(zhì)量，設(shè)增加mo,此時(shí)重力沿斜面向下的分力為O+〃砧）gsinG,最大靜摩擦力為〃（m+〃?（））gcos9，仍滿足（加+〃如）gsin啊+mo）gcos0,所以木塊仍靜止，故C錯(cuò)誤；由于木塊處于平衡狀態(tài)，所以斜面對(duì)木塊的支持力與摩擦力的合力和重力等大反向，即平衡，故D正確。.A幼兒在此滑道上勻速下滑，受力平衡，根據(jù)平衡條件可得所受摩擦力為mgsin〃，故A正確、B錯(cuò)誤；幼兒對(duì)軌道的壓力等于重力在垂直于斜面方向的分力，即為mgcos。，故C、D錯(cuò)誤。.B將一個(gè)大小為6N的力尸沿相互垂直的x軸和y軸分解。力F與x軸的夾角3=60。,則力尸在x軸上的分力E的大小為以二Feos60°=6x1N=3Nz故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。8.B以衣服為研究對(duì)象，受力分析如圖所示,由幾何關(guān)系得F與豎直方向的夾角成30。，由共點(diǎn)力的平衡條件可得2Fcos30°=MgF二坐Mg故選B。9.A對(duì)A物體受力分析可知，繩子拉力一定不為零，故B物體一定受繩子拉力，繩子拉力沿水平向左的分力不為零，因此8物體一定受到水平向右的靜摩擦力，因?yàn)橛心Σ亮Υ嬖?，所以一定受支持力，B物體還受重力作用，故一定受到四個(gè)力（重力、支持力、摩擦力、繩子拉力），故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。故選A。.C對(duì)物體a、h整體受力分析，受重力、恒力F,由于水平方向豎直墻面對(duì)a沒(méi)有彈力，墻面對(duì)a也就沒(méi)有摩擦力；由受力平衡得F二（M+m）g,A、D錯(cuò)誤；對(duì)物體b受力分析，8物體受到重力，a給它的支持力和靜摩擦力，由平衡條件得，支持力和靜摩擦力的合力與b物體受到的重力等大反向,即a物體對(duì)b物體的作用力大小為mg,B錯(cuò)誤，C正確。?【解析】（1）對(duì)結(jié)點(diǎn)。受力分析如圖：⑵據(jù)平衡條件可得P、B的合力與〃吆等大反向，由平行四邊形定則可知：R二‘F1="吆tan6答案：（1）圖見(jiàn)解析（2）瞪/咫tan6.C分別對(duì)兩圖物體分析，物體受重力和繩子的拉力，繩子的拉力等于彈簧測(cè)力計(jì)的拉力，所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都等于物體的重力，等于5N,故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。.A對(duì)結(jié)點(diǎn)受力分析如圖所示，因三力的合力為零，故兩繩子拉力的合力與物體的重力大小相等，方向相反；由幾何關(guān)系可以知道：Fa：Fb：Fc=sin60°:sin30。：1二?。?:2,A對(duì)。I4.B由西瓜靜止，可知合外力為零，受到的力由兩部分組成，一是重力，二是周圍西瓜對(duì)它的作用力。由二力平衡可以知道周圍西瓜對(duì)它的作用力應(yīng)與重力等大反向，即方向豎直向上，大小為772g,B正確。.C以任意一個(gè)籃球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析受力情況，如圖所示，設(shè)球架對(duì)籃球的支持力N與豎直方向的夾角為小由幾何知識(shí)得cos。二（f）D=d根據(jù)平衡條件得2Ncos。二機(jī)g,解得N=—D=d根據(jù)平衡條件得2Ncos。二機(jī)g,解得N=—,則得籃球?qū)σ粋?cè)球架的壓力大小為N'=N=2、D2-cl2%,故選項(xiàng)C正確。2\lD2-cP.C對(duì)玻璃珠受力分析如圖，可知兩側(cè)筷子對(duì)玻璃珠的合力等于重力，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由Fn右=,八左二懸銅■得：右側(cè)Idll(7bill(7筷子對(duì)玻璃珠的彈力不一定比玻璃珠的重力大，故選