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高一物理同步辅导(20讲)13-高一物理实体

作者: 石超 来源:k12zy.com时间:2008-04-01 查看

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高一物理同步辅导教材(第13讲)

本讲内容:

第四章???? 物体的平衡

一、共点力作用下物体的平衡及应用

学习指导:

这两节课文的学习要点有以下几条:

1、弄清共点力和平衡状态这两个概念。

(1)共点力,是指有共同作用点的力,如图1(a)中的mg、N、f(物体看作质点);或者是力的作用线延长交于一点的力,如图1(b)的mg、T1、T2 。

(2)在力学中,平衡状态指物体的加速度为零的状态,包括静止和匀速直线运动。

2、知道共点力作用下物体平衡的条件

这个条件就是“合外力为零”,用数学式表述就是F合=0 (也写成F=0)在不同情况中,又可将其具体化如下:

(1)物体只受两力作用时,这两力大小相等,方向相反,力的作用线在同一直线上。

(2)物体受三个力作用时,任意两个力的合力一定与第3个力等量反向。

(3)物体受多个力作用时,任意(n-1)个力的合力一定与第n个力等量反向。

3、学会处理物体平衡问题的方法

一般解题思路和方法如下:

(1)首先确定研究对象(可以是物体,也可以是一个受力点),将它从结构中“隔离”出来。

(2)分析周边物体对研究对象所施加的作用力,将研究对象所受全部外力弄清楚,用力的图示法表达出来。

(3)根据平衡条件列出解题方程,也就是找出各个力之间的数量关系。常用的列方程方法有:

①正弦定理法(拉密原理法)。主要用于三力平衡且已知各力间夹角的情况,从力与角度间的关系列出有关力之间的数量关系。如在图2中,若三力F1,F2,F3平衡,则有。

②相似三角形法,也主要用于三力平衡。先根据与第三力(常是已知力)等量反向的原则,画出两力的合力,再由平行四边形定则画出两力。然后找与力的三角形相似的结构三角形,由对应边成比例列出有关力的数量关系。通常在已知模型结构的长度尺寸时使用。

③坐标法。在多个共点力平衡时用比较优越,先建立xoy坐标,使尽可能多的力处在坐标轴上,不在坐标轴的力则正交分解到坐标轴上,于是平衡条件F=0可写为Fx=0(表示x方向合力为零);Fy=0(表示y方向合力为零),以此建立方程。

(4)在较复杂的问题中,根据平衡条件列出的方程数若仍少于未知数个数时,常意味着尚需选取研究对象再建方程。倘若方程还不够,请注意最后一个关键方程常隐含在题给的几何条件中。

4、在中学的问题中,两个理想模型是常见的:(1)理想绳,绳上拉力处处相等,拉力沿着绳子方向。(2)理想二力杆。指不计质量且只在两端受力的直杆。二力杆对它物的力以及杆受它物的力总沿着杆子的方向。

典型例题讲评:

[例1] 有一个固定的倾角为30°的斜面,重直于斜面另外固定一块挡板p,在斜面和挡板之间放一个重量为G的圆球(图3),若所有接触面都光滑,求档板和斜面受到的压力的大小。

(思路) 1、问的是档板和斜面受的力,是否选挡板和斜面为研究对象?应选什么为研究对象?(注意应用牛顿第三定律)2、在本题中,球所受各力之间的夹角能否知道?各为多少?3、已知各力所对应的角及重力G,选用什么数学方法可较快得到解答?

[例2] 图4中AC和BC是两条很轻的直杆,在A和B处用光滑的铰链固定于竖直墙上,两杆在C处也由铰链连接,现于C处挂上重10N的灯具,若AC长0.9m,BC长1.2m,AB长0.6m,求AC杆和BC杆受到的力。

(思路) 1、与上例相同,可先求AC、BC杆施出的力。取灯还是取C点为研究对象?2、轻质杆又只是杆两端才有力作用,属二力杆,两杆施于C点的力方向如何?3、本题给出的是结构的长度尺寸,选用什么方法求解力较好?如何应用?

[例3] 如图5所示,在倾角α=37°的斜面上放着质量m=1kg的物块,对它施加一个水平力F=5N时,它恰能沿着斜面匀速下滑,为了使它能匀速沿着斜面上滑,水平力应变成多大?(g=10m/s2)

(思路)1、分析滑块在下滑和上滑时的受力情况后,发现受力超过三个,此时选用坐标法处理较好。根据课文P59[例题2],坐标应如何选取?需要将哪些力正交分解到坐标轴上?2、在本题中,滑块下滑和上滑时所受摩擦力是否一样大?怎样求它们的值?3、对下滑和上滑情况,都按Fx=0和Fy=0布列方程求解水平力。

[例4] 用细绳AC、BC共同悬挂重物P(图6),开始时,AC、BC与水平线夹角分别为α和β,且β>90°-α,现使BC绳与竖直墙的连结点B沿墙面下移,但C点的位置保持不变(BC绳的长度变小),那么,在连结点B移到过C的水平线位置的过程中,BC绳上的拉力将( )

A.逐渐变大 B.逐渐变小

C.先变大再变小 D.先变小再变大

(思路)1、按题意,AC绳与水平线夹角α不 变,而BC绳与水平线夹角β从大于

90°-α起变小到零。2、求出BC绳上拉力与变量β间的函数关系再判断此拉力如何随β角的变化而变化。

[例5] 如图7,重G的球A放在光滑的竖直墙壁和斜面体B之间,斜面倾角为α,与A接触的表面光滑,与水平面接触处粗糙。球与斜面体处于静止状态,试求地面对斜面体的摩擦力。

(思路)1、要求斜面体受的力,首选研究对象取谁?2、列出力平衡方程后发觉方程数不够,该如何处理?

四、巩固练习:

1、图8中AO是一根拉长了的弹簧,BO是一条细线正好拉紧于水平位置。O点下悬挂的物体重5N。弹簧与竖直方向的夹角是30°,倔强系数是200N/m。问弹簧被拉长了多少?

2、如图9所示,质量为m的圆球被一个水平方向的力F顶在斜面上。斜面的倾角为α。若不考虑

?

摩擦力时,球对斜面的正压力大小为多大?

3、氢气球重10N,空气对它的浮力为16N,由于受水平风力作用,使系住气球的轻绳与水平面夹成角度α=53°(图10),试求风力及绳上拉力的大小。

4、重50N的物体在20N的水平拉力作用下,恰能在水平地面上作匀速直线运动。若改用与水平方向成37°角的力拉物体,仍要使物体在水平地面上匀速滑动 ,所需拉力应为多大?

5、图11为一简易起重机,OA是钢绳,跟水平方向成30°角,OB是不计重量的撑杆,跟水平方向成60°角,B处用铰链与水平面固定,若提起货物重5.0×103N,求钢绳和撑杆所受的力。

6、图12中斜面倾角为30°,与斜面底端固定在一起的平板P与斜面夹角也是

30°。嵌入其中的均匀球重10N时,斜面和平板受到的压力分别为多少?

?

7、有半径为R的一只半球体固定在水平面上(图13),半球体顶点C正上方距离为h处有钉子A,A上用长L的细线系住一只重量为G的小球B。如果半球体表面光滑,求小球对半球体表面的压力和细线受的拉力。 本文文档版下载:http://www.k12zy.com/50/26/502652.htm


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文件名称 高一物理同步辅导(20讲)13-高一物理实体
资源类型 论文
资源学科 物理
资源层次 高中
文件类型 doc
文件属性
文档标题 高一物理同步辅导教材(第13讲)
文档大小 119K
文档作者 hqa
文档字数 5911
文档页数 3
创建时间 2005-2-14 7:37:00
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