上海市2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期合格考總復(fù)習(xí)2：受力分析

力學(xué)（二）受力分析◎目標(biāo)導(dǎo)航一、力的基本概念二、重力三、彈力四、靜摩擦力和滑動摩擦力五、力的合成和分解六、共點力的平衡◎知識精講一、力的基本概念定義：力是物體相互間的機械作用。(1)力不能離開物體而獨立存在，有力就一定有“施力”和“受力”兩個物體。(2)力的作用效果：①形變；②改變運動狀態(tài)。(3)力的相互性：力的作用是相互的。(4)力的三要素：大小，方向，作用點。【例1】．下列關(guān)于力的說法，正確的是（）A．射出的炮彈向前飛行的過程中，受到推力和重力的作用 B．物體相互作用時，先有施力物體，后又受力物體 C．力是使物體發(fā)生形變或使物體運動狀態(tài)改變的原因 D．被踢出后的足球在地面上向前滾動，是由于受到向前的牽引力作用二、重力（1）定義：重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。（2）重力方向：豎直向下。（3）重力大?。褐亓跟物體的質(zhì)量m成正比，即G＝mg．（4）重心：重力的等效作用點。（5）重心位置：形狀規(guī)則，質(zhì)量均勻的物體重心在其幾何中心；不規(guī)則薄板狀物體可用懸掛法測量。【例2】：有一質(zhì)量均勻分布的圓形薄板，若將其中央挖掉一個小圓，則薄板的余下部分（）A．重力減小，重心隨挖下的小圓板移走了 B．重力和重心都沒改變C．重力減小，重心位置沒有改變 D．重力減小，重心不存在了三、彈力（1）定義：發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對跟它接觸的物體產(chǎn)生的力叫彈力．（2）彈力的產(chǎn)生條件：①彈力的產(chǎn)生條件是兩個物體直接接觸，②并發(fā)生彈性形變．（3）彈力的方向：力垂直于兩物體的接觸面．①支持面的彈力：支持力垂直于支撐面，指向被支持的物體；壓力總是垂直于支撐面指向被壓的物體．②彈簧兩端的彈力方向：指向彈簧恢復(fù)原狀的方向．其彈力可為拉力，可為壓力．③輕繩對物體的彈力方向：沿繩指向繩收縮的方向，即只為拉力．④輕桿彈力：如果桿能自由轉(zhuǎn)動則沿桿，不能自由轉(zhuǎn)動則任意方向都有可能．（4）胡克定律在彈簧彈性限度內(nèi)，彈力的大小跟伸長或縮短的長度成正比。即：F＝-kx（△F＝k△x），k叫彈簧的勁度系數(shù)，負(fù)號表示彈力和改變量的方向相反。（5）彈力判斷方法：①假設(shè)法：假設(shè)接觸面上沒有彈力，能維持原狀則無彈力，不能維持原狀則有彈力。②通過力的平衡來間接判斷彈力是否存在或大小?！纠?】．下列各圖中接觸面均光滑，其中A、B物體間無彈力的是（）A．B． C． D．【例4】．如圖，豎直墻面上固定了一彈性桿，彈性桿的頂端固定一小球，則彈性桿對小球的作用力方向為（）A．① B．② C．③ D．④四、靜摩擦力和滑動摩擦力1．滑動摩擦力（1）定義：一個物體在另一個物體表面上發(fā)生相對滑動時，受到另一個物體阻礙它相對滑動的力。（2）產(chǎn)生條件：①接觸面粗糙；②有彈力；③有相對運動．（3）方向：總跟接觸面相切，并且跟物體的相對運動方向相反．（跟受其他力的方向無關(guān)）（4）大?。篎f＝μFN，F(xiàn)f表示滑動摩擦力大小，F(xiàn)N表示正壓力的大小，μ叫動摩擦因數(shù)．（5）效果：總是阻礙物體間的相對運動，但并不總是阻礙物體的運動，可能是動力，也可能是阻力．2.靜摩擦力（1）定義：互相接觸的兩物體存在相對運動的趨勢，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動趨勢的力．（2）產(chǎn)生條件：①相互接觸且發(fā)生彈性形變；②有相對運動趨勢；③接觸面粗糙；（3）方向：總是與物體的相對運動趨勢方向相反，并與接觸面相切。（4）大?。孩凫o摩擦力的大小在0～最大靜摩擦力Fm之間變化②最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力，如無特殊說明，可認(rèn)為它們數(shù)值相等．（5）作用效果：總是起著阻礙物體間相對運動趨勢的作用。3.摩擦力的判斷方法（1）定義法：根據(jù)摩擦力的產(chǎn)生條件判斷是否存在和方向。（2）假設(shè)法：假設(shè)不存在摩擦力，推導(dǎo)出不符合事實的結(jié)論，從而判斷摩擦力的存在。（3）力的平衡：間接判斷摩擦力的存在或大小?！纠?】．用手握一個啤酒瓶子，使瓶子豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài)，則手與瓶子間的摩擦力變化情況是（）A．如果手的握力加倍，摩擦力也將加倍 B．如果手的握力加倍，摩擦力保持不變 C．如果手的握力減小，摩擦力一定減小 D．如果瓶子的重力增加但瓶子仍保持靜止，則摩擦力大小保持不變【例6】．如圖所示，重力G＝100N的物體，在動摩擦因數(shù)為0.1的水平面上向左運動，同時受到大小為20N，方向向右的水平力F的作用，則物體所受摩擦力的大小為N，合力的大小為N．【例7】．如圖所示，物體A重40N，物體B重20N，A與B、A與地面間的動摩擦因數(shù)均為0.4，當(dāng)用水平力向右拉動物體A時，試求：（1）A與B之間的摩擦力是什么摩擦力？A與地之間的摩擦力是什么摩擦力？（2）B物體所受的是摩擦力的大小和方向；（3）A物體所受的地面摩擦力的大小和方向．五、力的合成和分解1.力的合成（1）定義：一個力（F）作用的效果跟幾個力（F1、F2…）共同作用的效果相同，這個力（F）叫做那幾個力的合力．那幾個力叫做這個力的分力．（2）關(guān)系：等效替代關(guān)系（注意不是物體又多受了一個合力）．（3）矢量相加法則：平行四邊形法則或三角形法則。（4）兩個力的合力的大小跟二力夾角的變化①隨二力夾角增大而減小；②范圍為：|F1﹣F2|≤F≤F1+F2；③注意：合力不一定比分力大．特例：兩個力大小相等，夾角為120°，則合力在平分線上，大小和任一力相等。（5）共點力：作用在同一個物體上的同一點，或作用線交于一點，則稱為共點力．共點力分析可以平移，不影響作用效果。2.力的分解（1）力的分解定義：已知一個力求它的分力的過程叫力的分解．（2）力的分解法則：滿足平行四邊形定則．（3）分解力的方法①按實際作用效果分解力②正交分解法：將一個力在直角坐標(biāo)系中將一個力（矢量）沿著兩軸方向分解③已知合力、一個分力F1的方向與另一分力F2的大小，求F1的大小和F2的方向a．當(dāng)F2＜Fsinα?xí)r，圓與F1無交點，說明此時無解，如圖（a）所示．b．當(dāng)F2＝Fsinα?xí)r，圓與F1相切，此時有一解，如圖（b）所示．c．當(dāng)F≥F2＞Fsinα?xí)r，圓與F1有兩個交點，此時有兩解，如圖（c）所示．d．當(dāng)F2＞F時，圓與F1作用線只有一個交點，此時只有一解，如圖（d）所示．【例8】如圖所示，大小分別為F1、F2、F3的三個力恰好圍成一個閉合的三角形，且三個力的大小關(guān)系是F1＜F2＜F3，則下列四個圖中，這三個力的合力最大的是（）A.B．C．D．【例9】如圖所示，被輕繩系住靜止在光滑斜面上的小球．若按力的實際作用效果來分解小球受到的重力G，則G的兩個分力的方向分別是圖中的（）A．1和4 B．3和4 C．2和4 D．3和2【例10】將一個有確定方向的力F＝10N分解成兩個分力，已知一個分力有確定的方向，與F成30°夾角，另一個分力的大小為6N，則在分解時（）A．有無數(shù)組解 B．有兩組解 C．有唯一解 D．無解六、共點力的平衡（1）共點力的平衡：如果物體受到共點力的作用，且處于平衡狀態(tài)，就叫做共點力的平衡。（2）共點力的平衡條件：F合＝0；其正交分解式為F合x＝0；F合y＝0?！熬徛苿印币话憧衫斫鉃閯討B(tài)平衡。（3）三力平衡：三個力平移后構(gòu)成一個首尾相接、封閉的矢量三角形。（4）受力分析順序：先重力（電場力等）、再彈力，后摩擦力。（5）隔離法與整體法①整體法：以幾個物體構(gòu)成的整個系統(tǒng)為研究對象進行求解。②隔離法：從系統(tǒng)中選取一部分進行各自受力分析。（6）相似三角形：利用力的矢量三角形和物理三角形相似求解。【例11】如圖所示，一光滑斜面固定在地面上，重力為G的物體在一水平推力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。若斜面的傾角為θ，則（）A．F＝Gcosθ B．F＝GsinθC．物體對斜面的壓力FN＝Gcosθ D．物體對斜面的壓力FN＝G/cosθ【例12】有一個直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑。AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡（如圖所示）?，F(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對P環(huán)的支持力N和細(xì)繩上的拉力T的變化情況是（）A．N不變，T變大 B．N不變，T變小C．N變大，T變大 D．N變大，T變小【例13】超市貨架陳列著四個完全相同的籃球，不計摩擦，擋板均豎直，4個球中對圓弧面壓力最小的是（）A．球① B．球② C．球③ D．球④◎鞏固練習(xí)1．下述各力中，根據(jù)力的性質(zhì)命名的有（）A．彈力 B．拉力 C．動力 D．支持力2．關(guān)于重力的說法，正確的是（）A．重力的方向總是垂直于接觸面 B．重力的方向總是垂直向下的 C．重力是根據(jù)力的效果命名的 D．重力的方向一定是豎直向下的3．如圖所示，“馬踏飛燕”是漢代藝術(shù)家高超的藝術(shù)技巧的結(jié)晶，是我國古代青銅藝術(shù)的稀世之寶，駿馬之所以能用一只蹄穩(wěn)穩(wěn)地踏在飛燕上，是因為（）A．馬蹄大 B．馬是空心的 C．馬的重心在飛燕上 D．馬的重心位置所在的豎直線通過飛燕4．如圖所示，汽車輪胎壓在路面上，輪胎發(fā)生了形變，以下說法正確的是（）A．汽車輪胎形變，使輪胎產(chǎn)生對地面向下的彈力 B．汽車輪胎形變，使輪胎產(chǎn)生對地面向上的彈力 C．汽車輪胎形變，使地面產(chǎn)生對輪胎向上的彈力 D．汽車輪胎形變，使地面產(chǎn)生對輪胎向下的彈力5．用手握一個啤酒瓶子，使瓶子豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài)，則手與瓶子間的摩擦力變化情況正確的描述是（）A．如果手的握力加倍，摩擦力也將加倍 B．如果手的握力加倍，摩擦力保持不變 C．如果手的握力減小，摩擦力一定減小 D．如果瓶子的重力增加但瓶子仍保持靜止，則摩擦力大小保持不變6.磁懸浮列車在勻速行駛的過程中，置于車內(nèi)水平桌面上的書本（）A.只受重力B.只受重力和支持力C.只受重力和摩擦力D.受重力、支持力和摩擦力7.如圖，在水平桌面上放置一張白紙，用杯子壓住白紙。現(xiàn)向右輕輕拉白紙，白紙未被拉動。下列說法正確的是（）A. 杯子受到向右的摩擦力 B.杯子受到向左的摩擦力C. 桌面受到向右的摩擦力 D.桌面受到向左的摩擦力8.一則網(wǎng)絡(luò)報道：近日，在某地長峪村山腳下的造林現(xiàn)場，工作人員操控六旋翼無人機，將樹苗運送到200m高的山上，實施雨季荒山造林。該無人機凈重10kg，采用大容量電池進行供電，續(xù)航時間可達(dá)2h以上。在運送大質(zhì)量樹苗容器時還可以2-4臺無人機協(xié)同運載。如右圖，在運送此株較重的樹苗時，采用兩臺元人機協(xié)同工作。如圖所示，已知兩條輕繩之間的夾角為600，假設(shè)樹苗質(zhì)量為m，當(dāng)無人機和樹苗勻速移動時每條輕繩的張力為()A.mgB.QUOTE3232mgC.QUOTE3333mgD.QUOTE1313mg9.如圖所示為飛艇拖曳掃雷器具掃除水雷的模擬圖，當(dāng)飛艇勻速飛行時，繩子與豎直方向恒成θ角，已知掃雷器具質(zhì)量為m，重力加速度為g，掃雷器具所受浮力不能忽略，則掃雷器具受個力作用，海水對掃雷器具作用力的水平分力（選填“大于”“小于”或“等于”）繩子拉力。10.如圖所示為“中國天眼”維護時的示意圖。為不損傷望遠(yuǎn)鏡球面，質(zhì)量為m的工作人員被懸在空中的氮氣球拉著，當(dāng)他在離底部有一定高度的望遠(yuǎn)鏡球面上緩慢行走時，氮氣球?qū)ζ溆写笮『銥镼UOTE35mg35mg、方向豎直向上的拉力作用。若將人視為質(zhì)點，此時工作人員受到的合力大小為，對球面的作用力大小為.02.04.06.08.0x/cm2.04.06.002.04.06.08.0x/cm2.04.06.08.010.0F/N（1）在測量前，力傳感器_________（選涂：A．需要 B．不需要）調(diào)零；（2）根據(jù)F–x圖中的數(shù)據(jù)點完成F–x圖線；（3）由所得F–x圖線可以判斷：當(dāng)該橡皮筋的伸長量為4.0cm時，橡皮筋上的彈力為______N。（4）該皮筋的彈力變化規(guī)律____（選涂：A．遵循B．不遵循）胡克定律。12.如圖（a）所示的“Y”型彈弓由弓與彈