高考物理專題訓(xùn)練17 共點(diǎn)力平衡問題解題方法與技巧

《高考物理專題訓(xùn)練17 共點(diǎn)力平衡問題解題方法與技巧》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、1．平衡問題與正交分解法題型1．物體在粗糙水平面上的勻速運(yùn)動例1．如圖所示，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.3,物體質(zhì)量為m=5.0kg．現(xiàn)對物體施加一個(gè)跟水平方向成θ=37°斜向上的拉力F，使物體沿水平面做勻速運(yùn)動．求拉力F的大?。馕觯何矬w受四個(gè)力：mg、　FN、f、F　．建立坐標(biāo)系如圖所示．將拉力F沿坐標(biāo)軸分解．Fx=FcosθFy=Fsinθ根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件，得X軸：∑Fx=0Fcosθ—f=0………⑴Y軸：∑Fy=0Fsinθ+FN—mg=0………⑵公式　　　　　　　　f=μFN………⑶將⑵⑶代入⑴　Fcosθ=μFN=μ(mg—Fsinθ)解得　　F==歸納解題

2、程序：定物體，分析力→建坐標(biāo)，分解力→找依據(jù)，列方程→解方程，得結(jié)果．變式1：如果已知θ、m、F，求摩擦因數(shù)μ。變式2：如果將斜向上的拉力改為斜向下的推力F，θ、m、μ均不變，則推力需要多大，才能使物體沿水平面做勻速運(yùn)動。結(jié)果F=23.71N討論：當(dāng)θ增大到某一個(gè)角度時(shí)，不論多大的推力F,都不能推動物體。求這個(gè)臨界角。這里的無論多大，可以看成是無窮大。則由上式變形為cosθ—μsinθ=時(shí)當(dāng)F→∞時(shí)，　　→?。啊t令cosθ—μsinθ=0所以有cotθ=μ或tanθ=θ=tan—1變式3．如果先用一個(gè)水平拉力F0恰好使物體沿水平面做勻速運(yùn)動．則這個(gè)F0有多大？現(xiàn)在用同樣大小的力

3、F0推物體，使物體仍然保持勻速運(yùn)動，則這個(gè)推力跟水平方向的夾角多大？解法一：物體受五個(gè)力：mg、FN、f、兩個(gè)F0。由共點(diǎn)力平平衡條件得當(dāng)只有一個(gè)F0沿水平方向作用時(shí)，物體勻速運(yùn)動F0=f=μmg水平方向∑Fx=0　　　F0+F0cosθ—f=0豎直方向∑Fy=0FN—F0sinθ—mg=0解得μ=cotθθ=cot—1μ.解法二：物體保持原來的速度勻速運(yùn)動，則施加推力F0后，增加的動力部分跟增加的阻力部分相等，則有　　　F0cosθ=△f=μFsinθ所以得cotθ=μ題型2．物體在粗糙斜面的勻速運(yùn)動例2．（見教材P65例2）物體A在水平力F1=400N的作用下，沿傾角θ=60

4、°的斜面勻速下滑，如圖⑴所示，物體A受的重力G=400N.．求斜面對物體A的支持力和A與斜面間的動摩擦因數(shù)μ．解析：物體勻速下滑，摩擦力f沿斜面向上，物體受力：mg，F(xiàn)N，f．F．如圖所示．建立坐標(biāo)系，分解mg和F．由共點(diǎn)力平衡條件得x軸　mgsin60°—f—Fcos60°=0………⑴y軸FN—mgcos60°—Fsin60°=0………⑵公式f=μFN………⑶由⑴　　f=mgsin60°—Fcos60°=400×/2—400×0.5=146N由⑵　　FN=mgcos60°+Fsin60°=546N由⑶μ=f/FN=146/546=0.27．變式1．如果m、θ=60°、μ=0..

5、27保持不變，要使物體沿斜面向上勻速運(yùn)動，需要多大的水平推力？解析：物體沿斜面向上做勻速運(yùn)動，只將動摩擦力f改為沿斜面向下。物體勻速下滑，摩擦力f沿斜面向上，物體受力：mg，F(xiàn)N，f．F．如圖所示．建立坐標(biāo)系，分解mg和F．由共點(diǎn)力平衡條件得x軸　　Fcos60°—f—mgsin60°=0………⑴y軸FN—mgcos60°—Fsin60°=0………⑵公式f=μFN　　　　　　　　　　　　　　　　………⑶[來源:學(xué)

6、科

7、網(wǎng)Z

8、X

9、X

10、K]由以上三式得F=1481.5N變式2．如果物體A的質(zhì)量m，A與斜面間的動摩擦因數(shù)μ，斜面傾角θ=60°是已知，假設(shè)物體的滑動摩擦力等于它的最大靜摩

11、擦力，則水平推力F多大時(shí)，物體能保持不動．解析：⑴用滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，當(dāng)物體恰好不下滑時(shí)，最大靜摩擦力fmax=μFN,方向沿斜面向上，物體受力：mg，F(xiàn)N，fmax．F．如圖⑴所示．建立坐標(biāo)系，分解mg和F．由共點(diǎn)力平衡條件得x軸　mgsinθ—fmax—Fcosθ=………0⑴y軸FN—mgcosθ—Fsinθ=0………⑵公式f=μFN………⑶由⑴⑵⑶解得F=⑵當(dāng)物體恰好不上滑時(shí)，fmax沿斜面向上，物體受力如圖⑵所示，在兩坐軸上的方程如下x軸　　Fcosθ—fmax—mgsinθ=0………⑷y軸FN—mgcosθ—Fsinθ=0………⑸公式f=μFN………　　　　　

12、　　⑹由以上三式解得F=要使物體能在斜面上保持靜止，則水平推力F的取值范圍是　　　≤　F≤變式練習(xí)：如果推力F沿斜面向上，要使物體在斜面上保持靜止，則這個(gè)推力的取值范圍如何？題型3．物體沿豎直墻壁運(yùn)動例3．物體與豎直墻壁之間的動摩擦因數(shù)為μ，用一個(gè)斜向上的推力F可以使物體沿豎直墻壁做勻速運(yùn)動，物體質(zhì)量為m．求F的大?。馕觯侯}中沒有指明運(yùn)動方向，所以有兩種可能情況。⑴物體沿墻壁向上做勻速運(yùn)動，受力情況及力的分解如圖⑴所示。由共點(diǎn)力平衡條件得x軸　F1sinθ=FN………1⑴y軸