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专题一运动与力第2课时力与物体的平衡
第2课时 力与物体的平衡 受力分析与力的计算是中学物理的基础,也是高考的基本内容.要明确力是物体间的相互作用,是物体发生形变和物体运动状态变化的原因.力是矢量.要掌握重力、弹力、静摩擦力、滑动摩擦力等几种常见的力的分析与计算.掌握力的合成和分解的原理与方法.理解共点力作用下的物体的平衡条件,并能在具体问题中灵活加以运用. 一、共点力作用下物体的平衡条件是:物体所受的合外力为零,F合=0.我们可将其扩展为: (1)物体受几个共点力的作用而平衡时,其中任意一个力必定与余下的其他力的合力等值反向. (2)几个互不平行的力作用在物体上,物体若平衡,则这几个力必共点. 三、各种场力的特点:(1)电场力与带电粒子所处的运动状态无关,任何带电粒子在电场中总会受到电场力的作用.在匀强电场中的电场力是一个恒力. (2)洛伦兹力与带电粒子所处的运动状态有关,不是任何带电粒子在磁场中都会受到洛伦兹力的作用.当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时,不受磁场力的作用;当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时,所受磁场的作用力最大;洛伦兹力的大小随速度的变化而变化. 一、弹力的分析与计算 某缓冲装置可抽象成如 图所示的简单模型.图中k1、k2为 原长相等,劲度系数不同的轻质弹簧.下列表述正确的是( )A.缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B.垫片向右移动时,两弹簧产生的弹力大小相等C.垫片向右移动时,两弹簧的长度保持相等D.垫片向右移动时,两弹簧的弹性势能发生改变 【命题立意】本题以弹簧串联的缓冲装置的工作过程为背景,考查学生对弹力和胡克定律的理解. 小结与拓展 劲度系数k是反映弹簧发生形变难易程度的物理量.由胡克定律F=kΔx可得,F相同的情况下,k越大,弹簧产生的形变越小.抓住劲度系数的特点,以及弹簧串联作用力等大的特点,是求解该题的关键.弹力的有无及方向的确定往往是涉及弹力问题中的难点,弹力方向的确定方法通常有下面几种:(1)弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状的方向,可为拉力,可为压力. (2)轻绳对物体的弹力方向,沿绳指向绳收缩的方向,即只为拉力.轻绳跨过光滑的滑轮,绳子内部张力处处相等. (3)轻杆的弹力方向可能沿杆也可能不沿杆,杆可提供拉力也可提供压力,这一点跟绳是不同的. (4)支持力或压力的方向,过接触点(面)垂直于接触面(或接触面的切线方向)而指向受力物体. 很多情况接触处的形变不明显,这给判断弹力是否存在带来困难.可用以下方法解决: (1)拆除法.即解除所研究处的接触,看物体的运动状态是否改变.若不变,则说明无弹力;若改变,则说明有弹力. (2)假设法.即假设弹力存在,看物体的受力情况与物体的实际运动状态是否相符. (3)根据物体运动状态和相关规律计算出弹力的大小来判断弹力的有无. 二、摩擦力的分析与计算 如图所示,物块M通过与斜面 平行的细绳与小物块m相连,斜面 的倾角α可以改变,讨论物块M对 斜面的摩擦力大小,则有( )A.若物块M保持静止,则α角越大,摩擦力一定越大B.若物块M保持静止,则α角越大,摩擦力一定越小C.若物块M沿斜面下滑,则α角越大,摩擦力一定越大D.若物块M沿斜面下滑,则α角越大,摩擦力一定越小 【命题立意】本题以粗糙斜面上的物体受力情况的变化为背景,考查学生对滑动摩擦力和静摩擦力的相关知识的理解. 其二,若mgMgsinα,则M所受的静摩擦力方向向向下; 其三,若mg=Mgsinα,则M所受的静摩擦力恰好为零. 由于初状态物块M所受的静摩擦力的大小和方向无法确定,当α角变大时,细绳对M的拉力不变(等于mg),而物块M的重力沿斜面向下的分力Mgsinα随α角增大而变大,所以,M所受的静摩擦力变化情况也不相同. 对应于第一种可能,若物块M保持静止,当α角增大时,摩擦力变大; 对应于第二种可能,若物块M保持静止,当α角增大时,摩擦力先变小,直到为零,再反向增大; 对应于第三种可能,若物块M保持静止,当α角增大时,摩擦力变大;可见,选项A、B均错. 若物块M沿斜面下滑,则物块M受到的是方向沿斜面向上的滑动摩擦力,摩擦力大小f=μMgcosα,可见,α角越大,摩擦力一定越小.选项C错,选项D正确. 小结与拓展 静摩擦力的大小可以在零到最大静摩擦力之间取某一数值,方向也可以改变,具体的取值要由物体所受其他力情况及运动状态来
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