专题1：物体的平衡问题.doc

共点力平衡状态的受力分析
五种性质的力
名称
产生原因或条件
方向
大小
重力
地球吸引
总是竖直向下,不一定指向地心
G=mg≈GMm/R2(地面附近),一切物体都受重力作用
弹力
①接触
②弹性形变
①支持力的方向总是垂直于接触面而指向被支持得物体
②压力的方向总是垂直于接触面而指向被压的物体
③绳的拉力总是沿着绳而指向绳收缩的方向
①弹簧弹力大小的计算:胡克定律F=kx
②其他弹力的计算:平衡条件和牛顿第二定律 F=ma
摩擦力
滑动摩擦力
①接触,接触面粗糙
②存在正压力
③与接触面有相对运动
与接触面的相对运动方向相反
f=μFN,只与μ、FN有关
静摩擦力
①接触,接触面粗糙
②存在正压力
③与接触面有相对运动趋势
与接触面相对运动趋势相反
①与产生相对运动趋势的洞里的大小相等
②最大静摩擦力的大小可近似等于滑动摩擦力处理
电场力
点电荷间的库仑力:真空中两个电荷之间的相互作用
作用力的方向沿两点电荷的连线,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引
F=kq1q2/r2
电场对处于其中的电荷的作用
正电荷的受力方向与该处电场强度的方向
F=qE
一致,负电荷的受力方向与该处电场强度的方向相反
磁场力
安培力:磁场对通电导线的作用力
F⊥B,F⊥I,即安培力垂直于电流和磁感应强度所确定的平面,其方向可用左手定则来判断
F= BIL ,安培力的实质是运动电荷受洛伦兹力作用的宏观表现
洛伦兹力:运动电荷在磁场中所受到的力
用左手定则判断洛伦兹力的方向,特别要注意四指应指向正电荷的运动方向一致,若为负电荷,则四指指向运动的反方向相反
带电粒子平行于磁场方向运动时,不受洛伦兹力的作用,垂直于磁场方向运动时,所受洛伦兹力最大,即f洛= qvB
受力分析
把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来,并画出受力图,这个过程就是受力分析。
受力分析的一般顺序:先分析场力(重力、电场力、磁场力),再分析接触力(弹力、摩擦力),最后分析其他力。
受力分析过程如下图所示:
共点力作用下物体的平衡的一般解题思路
整体法与隔离法:对于多个物体的平衡问题,以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法称为整体法(研究系统外的物体对系统的作用力或系统的加速度);把系统分成若干部分并隔离开来,分别以每一部分为研究对象进行受力分析,分别列出方程
,再联立求解的方法叫隔离法(研究系统内物体之间的相互作用力,一般隔离受力较少的物体)。
连接体问题是牛顿第二定律应用中的重点,也是整体法与隔离法应用的典型问题,体现在多个相对静止的物体一起运动时,可以把这些相对静止的物体看作连接体,连接体中的每一部分都具有相同的加速度。同时,有些情况,比如带有滑轮的题目中,也可以把连接体问题看成两个物体具有大小相同的加速度的问题来求解。要点是连接体中,整体的加速度与其中每一个个体的加速度均相同。
在解决连接体问题的过程中选取研究对象很重要。有时以整体为研究对象,有时以单个物体为研究对象。以整体作为研究对象可以将不知道的相互作用力去掉,以单个物体作为研究对象主要解决相互作用力。单个物体的选取应以与它接触的物体最少为最好。
另外需指出的是,在应用牛顿第二定律解题时,有时需要分解力,有时需要分解加速度,具体情况具体分析,不要形成只分解力的认识。
力的合成与分解:(1)力的合成法:根据力的平行四边形定则,先把研究对象所受的某两个力合成,然后根据平衡条件分析求解,物体受三个力作用而平衡时,其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向。(2)力的分解法:根据力的作用效果,把研究对象所受的某一个力分解成两个分力,然后根据平衡条件分析求解。
正交分解法:将各力分别分解到x轴和y轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件,列出方程∑Fx=0∑Fy=0。此方法多用于求三个以上共点力作用下的物体的
平衡,值得注意的是,选择x、y方向时,尽可能使落在x、y轴上的力多一些,被分解的力尽可能是已知力。
【随堂练****br/>如图所示,在高度不同的两水平台阶上放有质量分别为m1、m2的两物体,物体间用轻弹簧相连,弹簧与竖直方向夹角为θ。在m1左端施加水平拉力F,使m1、m2均处于静止状态,已知m1表面光滑,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )。




【解析】对整体受力分析可知,整体受重力、支持力、拉力及摩擦力。要使整体处于平衡,则水平方向一定有向右的摩擦力作用在m2上,且大小与F相同,选项B正确;因m2与地面间有摩擦力,故一定有支持力,选项C错误;再对m2受力分析可