1、理解重力的关键:
(1)方向竖直向下;
(2)大小与运动状态无关,与高度和纬度有关;
(3)重心不在几何中心的情况下,用二力平衡原理,通过悬挂法求解,
2、弹力大小的计算方法:
(1)一般物体之间的弹力,要利用平衡条件或牛顿第二定律来计算。
(2)弹簧的弹力,由胡克定律(F=kx)计算;
(3)区别杆、绳对物体的作用力:绳对物体的作用力一定沿绳,但杆对物体的作用力不一定沿杆。
3、摩擦力的分析
(1)摩擦力的方向
产生摩擦力的条件之一是有相对运动或相对运动的趋势。摩擦力的方向与相对运动或相对运动的趋势方向相反。
“相对”的含义:“相对”既不是“对”地也不是“对”观察者,“相对”的是跟它接触的物体。相对运动的趋势不如相对运动直观,在难以确定时可用“假设法”,即假设接触面光滑,看物体是否会发生相对运动,若发生相对运动,则该相对运动的方向即为原来相对运动趋势的方向。
(2)摩擦力的大小
①若是滑动摩擦力,可用来计算,公式中所指两接触面间的正压力,并不一定等于物体的重力。
②若是静摩擦力,则不能用来计算,只能根据物体所受外力及所处的状态(平衡或加速),由平衡条件或牛顿运动定律求解。
③若是最大静摩擦力,其大小也与两接触面间正压力的大小成正比,比滑动摩擦力略大。
3、力的合成与分解
(1)求解合力的方法是作图法和计算法,无论用哪种方法,都需先把一个具体的力抽象为一有向线段,然后转化为一个数学问题。这种从具体到抽象的方法是物理学中广泛应用的一种研究方法。
(2)学习中注意区别矢量和标量的根本区别在于它们的运算法则不同,标量用代数法合成,矢量合成是用平行四边形定则。
(3)力的分解是力的合成的逆运算,遵从平行四边形定则和三角形法则。
(4)一个力可以分解成无数多组分力,但加限制条件后可有唯一解。分解时应按力的作用效果进行。
(5)应用平行四边形定则和三角形法则,结合图示,讨论矢量的合成与分解是物理中的重要方法,要学会逐步掌握。
4、共点力作用下物体的平衡
a、静态平衡的解题方法
(1)力的合成法
物体受三力作用而平衡时,其中任意两个力的合力必跟第三个力等值反向。
(2)力的分解法
物体受三力作用而平衡时,根据力产生的效果,分解其中的一个力,从而可求得另外两力。
(3)正交分解法
同一平面上的共点力的合力为零时,则各个力在z轴、y轴上的分量代数和均为零。
B、动态平衡问题的解题方法
(1)图解法:对研究对象进行受力分析,用平行四边形定则画出不同状态下力的矢量图,然后根据有向线段长度的变化判断各力的变化情况。
(2)解析法:对研究对象的任一状态进行受力分析,列出平衡方程、写出函数关系式,再根据自变量的变化进行分析,得出结论。
例1、如图所示,在竖直墙上用绝缘物固定一带电体A,在其正上方的点O用长为L的绝缘丝悬挂一带电小球B,由于带电体间的相互排斥而使丝线成角。后由于漏电使θ减小,问此过程中丝线对带电小球的拉力的变化情况。
解析:由受力分析可知,带电小球B受三个力的作用:重力G、线的拉力T及A的静电斥力F,受力分析如图(a)所示,这三个力组成的力的三角形如图(b)所示,力的三角形与△ABO相似,可得。因OA、0B及G都是恒量,所以在此变化过程中丝线对小球的拉力T保持不变。
答案:拉力T保持不变
例2、如图,位于水平桌面上的物块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连,从滑轮到 P和到Q的两段绳都是水平的。
已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是,两物块的质量都是m,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计。若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动,则F的大小为( )
A、4mg
B、3mg
C、2mg
D、umg
解析:对P物体进行受力分析,受到地面给它的水平向左的滑动摩擦力2mg,绳子给它的水平向左的拉力T,Q物体给它的水平向左的滑动摩擦力mg,P物体做匀速直线运动,受力平衡,所以F=T mg 2mg,又Q物体匀速向左运动,受到拉力和滑动摩擦力,二力平衡,所以T=mg。因此F=mg mg 2mg=4mg,所以A选项正确。
答案:A
例3、有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下。表面光滑。AO上套有小环P,0B上套有小环Q,两环质量均为优,两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡(如图所示)。现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡。那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较,AO杆对P环的支持力和摩擦力的变化情况是( )
A、不变,变大
B、不变,变小
C、变大,变大
D、变大,变小
解析:以两环和细绳整体为对象求,可知竖直方向上始终二力平衡,=2mg不变;以Q环为对象,在重力、细绳拉力F和OB压力/作用下平衡,如图所示,设细绳和竖直方向的夹角为,则P环向左移的过程中将减小,也将减小。再以整体为对象,水平方向只有OB对Q的压力/和OA对P环的摩擦力作用,因此=/也减小。
答案:B
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