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专题 1 :物体的平衡问题学辅教育成功就是每天进步一点点共点力平衡状态的受力分析一、五种性质的力学海无涯多歧路“学辅”相伴行万里 1 二、受力分析 1. 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。 2. 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。 3. 受力分析过程如下图所示: 三、共点力作用下物体的平衡的一般解题思路 1. 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,分别学海无涯多歧路“学辅”相伴行万里 2 学辅教育成功就是每天进步一点点列出方程, 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。 2. 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。 3. 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。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****例1、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()。 A. 弹簧弹力的大小为 m1g cos? B. 地面对 m2 的摩擦力大小为 F C. 地面对 m2 的支持力可能为零 与 m2 一定相等【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;因学海无涯多歧路“学辅”相伴行万里 3 学辅教育成功就是每天进步一点点 m2 与地面间有摩擦力, 故一定有支持力, 选项 C 错误; 再对 m2 受力分析可知,弹簧弹力水平方向的分力应大小等于 F ,故弹力 T=F/sin θ;因竖直方向上的受力不明确, 故无法确定两物体的质量关系, 也无法求出弹簧弹力与重力的关系,选项 A、D 错误。【答案】 B 【点评】①通常情况下, 要研究系统内某个物体的受力, 一般采用隔离法。②不需要研究系统的内力, 只需要研究系统所受的外力时, 常常使用整体法。③整体法与隔离法是相辅相成的, 在解题时应灵活运用。在复杂的问题中,一般先用整体法,后用隔离法。④当研究某个物体的受力存在困难时, 可转换研究对象, 去分析这个力的反作用力,从而使问题得到解决。例2、( 单选) 如图所示, 一光滑斜面固定在地面上, 重力为 G 的物体在一水平推力 ,则() = Gcos θ = Gsin θ C .物体对斜面的压力 FN = Gcos θ GD .物体对斜面的压力 FNcos θ【解析】物体所受三力如图所示,根据平衡条件, F、 FN ′的合力与重力等大反向,有 FG= Gtan θ, FN = FN ′= cos θD 选项正确例3、如图所示, 质量 m=8 kg 的物体放在倾角θ=53 ° 的固定斜面上, 取 g=10 m/s2 。(1) 若物体与斜面间的动摩擦因数μ= ,对物体施加一水平向右的力