專(zhuān)題力 物體的平衡及實(shí)驗(yàn)

專(zhuān)題力物體的平衡及實(shí)驗(yàn)第1頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日一、力的合成1．力的合成的本質(zhì)就在于保證作用效果相同的前提下，用一個(gè)力的作用代替幾個(gè)力的作用，這個(gè)力就是那幾個(gè)力的“等效力”(合力)．力的平行四邊形定則是運(yùn)用“等效”觀點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的共點(diǎn)力的合成法則．第2頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2．共點(diǎn)的兩個(gè)力合力的大小范圍是|F1－F2|≤F合≤F1＋F23．合力可能比分力大，也可能比分力小，也可能等于某一個(gè)分力．4．共點(diǎn)的三個(gè)力合力的最大值為三個(gè)力的大小之和，最小值可能為零．二、力的分解1．力的分解遵循平行四邊形定則，力的分解相當(dāng)于已知對(duì)角線求鄰邊．2．兩個(gè)力的合力唯一確定，一個(gè)力的兩個(gè)分力在無(wú)附加條件時(shí)，從理論上講可分解為無(wú)數(shù)組分力，但在具體問(wèn)題中，應(yīng)根據(jù)力實(shí)際產(chǎn)生的效果來(lái)分解．第3頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3．正交分解法：把一個(gè)力分解成兩個(gè)互相垂直的分力，這種分解方法稱(chēng)為正交分解法．用正交分解法求合力的步驟：①首先建立平面直角坐標(biāo)系，并確定正方向．②把各個(gè)力向x軸、y軸上投影，但應(yīng)注意的是：與確定的正方向相同的力為正，與確定的正方向相反的為負(fù)，這樣，就用正、負(fù)號(hào)表示了被正交分解的力的分力的方向．③求在x軸上的各分力的代數(shù)和Fx合和在y軸上的各分力的代數(shù)和Fy合．第4頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日三、物體的受力分析1．對(duì)物體受力分析的一般思路(1)明確研究對(duì)象，研究對(duì)象可以是質(zhì)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、物體、物體系．(2)按順序分析物體所受的力，一般可先按重力、彈力、摩擦力的次序分析，再分析其他力．(3)正確畫(huà)出受力圖，注意不同對(duì)象的受力圖用隔離法分別畫(huà)出，對(duì)于質(zhì)點(diǎn)和不考慮力對(duì)物體的形變和轉(zhuǎn)動(dòng)效果的情況，可將各力平移至物體的重心上，即各力均從重心畫(huà)起．(4)檢驗(yàn)，防止錯(cuò)畫(huà)力、多畫(huà)力和漏畫(huà)力．第5頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2．受力分析的注意事項(xiàng)(1)只分析研究對(duì)象所受的力，不分析研究對(duì)象對(duì)其他物體所施的力．(2)只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力．(3)每分析一個(gè)力，都應(yīng)找出施力物體．(4)合力和分力不能同時(shí)作為物體所受的力．四、共點(diǎn)力的平衡1．平衡狀態(tài)物體處于靜止或者保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，叫做平衡狀態(tài)．第6頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2．平衡條件物體所受的合外力為零：F合＝0.平衡條件常用的表達(dá)形式，在正交分解法中有3．平衡特點(diǎn)(1)二力平衡時(shí)，二力等值、反向、共線；(2)非平行三力平衡時(shí)，三力共面、共點(diǎn)且首尾相接圍成三角形；(3)物體在多個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中某一個(gè)力跟其余力的合力大小相等、方向相反、作用在一條直線上．同時(shí)這多個(gè)力可以構(gòu)成一個(gè)封閉多邊形．第7頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4．常用的求解方法(1)解三角形法：這種方法主要用來(lái)解決三力平衡問(wèn)題．根據(jù)平衡條件并結(jié)合力的合成或分解的方法，把三個(gè)平衡力轉(zhuǎn)化為三角形的三條邊，然后通過(guò)解這一三角形求解平衡問(wèn)題．(2)正交分解法：建立直角坐標(biāo)系，把各個(gè)力沿坐標(biāo)軸方向分解，列出沿兩坐標(biāo)軸的方程，此時(shí)平衡條件可表示為：Fx＝F1x＋F2x＋…＋Fnx＝0，F(xiàn)y＝F1y＋F2y＋…＋Fny＝0.第8頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日五、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)原理：使一個(gè)力F的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的作用效果相同，讓同一條一端固定的橡皮條先后伸長(zhǎng)到某點(diǎn)，所以一個(gè)力F就是這兩個(gè)力F1、F2的合力，作出力F的圖示，再作出兩個(gè)力F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出以F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對(duì)角線表示F合，比較F和F合的大小和方向是否相同．(1)兩次拉橡皮條的結(jié)點(diǎn)一定要拉到同一位置．(2)用一個(gè)力F拉橡皮條時(shí)，作出力的圖示，力的方向一定與橡皮條的方向在同一直線上．第9頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(單選Ⅱ)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平測(cè)試)一物體受到兩個(gè)力的作用，大小分別是6N和4N．其合力F大小的范圍是()A．2N≤F≤10NB．4N≤F≤10NC．6N≤F≤10ND．4N≤F≤6N解析：二力合成，合力的范圍|F1－F2|≤F合≤F1＋F2，故2N≤F≤10N.答案：A點(diǎn)評(píng)：本題屬于“理解”層次，理解合力的范圍．第10頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

(單選Ⅰ)如下圖所示，拖拉機(jī)拉著耙耕地，拉力F與水平方向成α角，若將該力沿水平和豎直方向分解，則它的水平分力為()A．FsinαB．FcosαC．FtanαD．Fcotα解析：由力的平行四邊形定則，水平分力為Fcosα.答案：B點(diǎn)評(píng)：熟練應(yīng)用力的合成和分解以及合成與分解中的一些規(guī)律，是解決本題的根本．第11頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

(單選Ⅱ)如圖所示，細(xì)繩OA和OB懸掛著一物體P，細(xì)繩BO水平，那么關(guān)于細(xì)繩AO和BO拉力情況，下列判斷正確的是()A．OA繩拉力小于OB繩的拉力B．OA繩拉力大于OB繩的拉力C．OA繩的拉力和OB繩的拉力均小于重物P的重力D．OA繩的拉力和OB繩的拉力均大于重物P的重力第12頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解析：受力分析如下圖，F(xiàn)OA為直角三角形的斜邊，大于直角邊FOB，而FOA與FOB的合力與G等大反向，F(xiàn)OA＞G，由于角度未知，F(xiàn)OB與G無(wú)法比較．答案：B點(diǎn)評(píng)：本題屬于“應(yīng)用”層次，考查受力分析的方法．第13頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(多選)下面關(guān)于力的說(shuō)法中，正確的是()A．合力小于任何一個(gè)分力是可能的B．力的作用可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)C．物體在受到力作用的同時(shí)一定會(huì)對(duì)其它物體施力D．合力一定大于任何一個(gè)分力解析：合力可以大于、等于或是小于其中某一分力，A正確，D錯(cuò)；力的作用效果有兩條：改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、改變物體的形狀，B正確；力的作用是相互的，有受力物體，必有施力物體，C正確．答案：ABC第14頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(單選Ⅱ)(2010年天津?qū)W業(yè)水平測(cè)試)如下圖所示，在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，將橡皮條的一端固定在水平木板上的A點(diǎn)，另一端系上兩條細(xì)繩，用兩個(gè)彈簧秤分別鉤住兩條細(xì)繩的繩套，互成一定角度地拉橡皮條．下列說(shuō)法正確的是()A．兩條細(xì)繩必須等長(zhǎng)B．兩條細(xì)繩必須垂直C．兩個(gè)彈簧稈的拉力必須等大D．兩個(gè)彈簧稈必須貼近木板表面且與木板平面平行第15頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解析：實(shí)驗(yàn)中兩分力不一定垂直，也不一定等大，為了在紙上作圖減小誤差，兩彈簧秤必須貼近木板平面且與平面平行．答案：D點(diǎn)評(píng)：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，用橡皮條在拉力作用下發(fā)生的形變來(lái)反映力的作用效果，這個(gè)形變包括伸長(zhǎng)量和伸長(zhǎng)方向兩項(xiàng)，伸長(zhǎng)量反映橡皮條所受拉力的大小，伸長(zhǎng)方向反映橡皮條所受拉力的方向．第16頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1．(單選Ⅰ)兩個(gè)力大小分別為2N和4N，作用方向在同一直線上，則它們的合力大小可能是()A．0B．6NC．7ND．8N解析：同一直線上二個(gè)力的合力F，|F1-F2|≤F≤F1＋F2，即2N≤F≤6N，故B對(duì)．答案：B第17頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2．(單選Ⅰ)(2010年廣東佛山學(xué)業(yè)水平模擬)兩個(gè)共點(diǎn)力的夾角θ固定不變，其合力為F，當(dāng)其中一個(gè)力增大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．F一定增大B．F可以不變C．F可能增大，也可能減小D．當(dāng)0＜θ＜90°，F(xiàn)一定減小C第18頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3．(單選Ⅱ)一根輕繩能承受的最大拉力為G，現(xiàn)將一重量為G的物體系在繩的中點(diǎn)，兩手先并攏握住繩的兩端，然后緩慢地左右對(duì)稱(chēng)分開(kāi)，若想繩不斷，兩繩間的夾角不能超過(guò)()A．45°B．60°C．120°D．135°解析：物體受力如圖所示，由幾何知識(shí)，得：2Fcosθ＝G，F(xiàn)＝G，得θ＝60°，即兩繩之間的夾角不能超過(guò)120°，故正確答案為C.答案：C第19頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4．(單選Ⅱ)(2010年廣東水平測(cè)試)如圖所示，用力F把木塊緊壓在豎直墻上不動(dòng)，木塊對(duì)墻的壓力為N，木塊受到的摩擦力為f，受到的重力為G，則()A．N＞FB．N＜FC．f＞GD．f＝G解析：在豎直方向由二力平衡條件得f＝G.答案：D第20頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5．(單選Ⅰ)(2010年深圳學(xué)業(yè)水平模擬)大小分別為5N和15N的兩個(gè)力，同時(shí)作用在一個(gè)物體上，則它們的合力可能是()A．5NB．8NC．15ND．25N解析：合力范圍為10N≤F≤20N，故C對(duì)．答案：C第21頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日一、單項(xiàng)選擇題(Ⅰ)(1－10)1．關(guān)于合力的下列說(shuō)法，正確的是()A．幾個(gè)力的合力就是這幾個(gè)力的代數(shù)和B．幾個(gè)力的合力一定大于這幾個(gè)力中的任何一個(gè)力C．幾個(gè)力的合力可能小于這幾個(gè)力中最小的力D．幾個(gè)力的合力一定大于這幾個(gè)力中最大的力解析：合力可能大于分力，也可能小于分力或等于分力的大小，故C對(duì)．答案：C第22頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、單項(xiàng)選擇題(Ⅱ)(11－16)11．物體同時(shí)受到同一個(gè)平面內(nèi)三個(gè)共點(diǎn)力的作用，下列幾組力的合力不可能為零的是()A．5N,7N,8NB．5N,2N,3NC．1N,5N,10ND．10N,10N,10N解析：A、B、D選項(xiàng)都滿(mǎn)足任意兩個(gè)力之和大于(或等于)第三個(gè)力的條件，而C選項(xiàng)較小的兩個(gè)力之和仍小于最大的力，因此合力不可能為零．故選C.答案：C第23頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星