二、课堂学习
1.讨论有疑问的问题,向老师提出不理解之处。
2. 合力一定大于每一个分力吗?________________________________。
3.两个共点力,大小都是50N,如果要使这两个力的合力也是50N,这两个力之间的夹角应为( )
A.30° B.45° C.90° D.120°
4.有三个共点力,它们的大小分别是4N,5N,8N,随着它们之间的夹角变化,它们合力的最大值为______,最小值为______。
5.有三个共点力,它们的大小分别是2N,5N,8N,它们合力的最大值为______,最小值为______。
6.质点受到五个力:F1、F2、F3、F4、F5,图中作出了五个力的图示,两条实线和四条虚线正好构成一个正六边形。已知F3=10N。则这五个力的合力大小为__________,沿_______的方向。
7.如图所示,在一根绳子的中间吊着一个重物G,将绳的两端点往里移动,使θ角增大,则绳上拉力的大小将( )
A.拉力减小 B.拉力增大 C.拉力不变 D.无法确定
8.如右图所示,有2n个大小为F的共点力,沿着顶角为120°的圆锥体的母线方向。相邻两个力的夹角都是相等的。这2n个力的合力大小为( )
A.nF B.2nF C.2(n-1)F D.2(n+1)F 9.在研究两个共点力合成的实验中得到如下图所示的合力F与两个分力的夹角?的关系图。求:⑴两个分力大小各是多少?⑵此合力的变化范围是多少?
第5课时 力的分解
一、课前自主学习
㈠课本导读
例1.如图1所示,物体质量为m,受到一个与水平方向成θ角,大小为F的拉力作用,物体静止在水平面上。求水平面对物体的支持力和摩擦力大小。
解析:对物体受力分析如图2。为了解决这个问题,我们把F用两个分力F1、F2等效替代后变成图4所示情况后,就可以用初中所学知识求解了。
在图4中,由受力平衡可知:f = F1 , FN+F2 = mg 又由三角函数知识可知(如图2):F1=Fcosθ , F2=Fsinθ 由以上各式解得:f = Fcosθ , FN = mg - Fsinθ
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2.__________________________________的过程,叫做力的分解。力的分解是力的合成的____________,同样遵守_______________定则。
3.(如图3.5-2,课本P64)同一个力,如果没有其它限制,可以分解为_______________对大小、方向不同的分力。一个已知力究竟怎样分解,要根据____________确定。
例2.如图5所示,重G=20N的物体静止在倾角为θ=37°的斜面上,求斜面对物体的支持力FN,和斜面对物体的摩擦力F。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
⑴对物体进行受力分析。
⑵想一想,重力产生了哪两个效果?重力该怎样分解?(也可以这样想:怎样分解重力可以使问题简单化?)
⑶分解之后,物体所受力变成两对平衡力。由平衡知识列式,求出FN、F。
例3.如图6所示,物体质量为m,推力大小为F,推力与水平方向的夹角为α ,物体静止在水平面上,求地面对物体的支持力FN,地面对物体的摩擦力f。
⑴对物体进行受力分析。
⑵想一想,推力产生了哪两个效果?推力该怎样分解?(也可以这样想:怎样分解推力可以使问题简单化?)
⑶分解之生,物体所受到的力全在彼此垂直的两条直线上,这两条直线上的力各自平衡。由平衡知识列式,求出FN、f。
4.求两个力合力的两种方法:
⑴平行四边形定则(如图5): 两分力_______端重合,以两分力为邻边作平行四边形,两分力之间的________表示合力。
⑵三角形定则(如图6):两分力________相连,两力的始端和末端的连线表示合力。三角形定则与平行四边形也没有本质的区别,但有时用三角形定则讨论问题比平行四边形定则方便。
例4.如图7所示,放在水滑水平面上的物体,物体受到一个向正东方向的力F1=10N作用,现在要在物体上添加一个平行于水平面的力F2,要求F1、F2的合力沿OO′方向,图中θ=30°则的F2的大小应是_______N,方向______________。
5.矢量的定义:既有_______又有_______,相加时遵从_________________定则(或____________定则)的物理量叫做矢量。
电流强度是矢量吗?_________。 ㈡课前自测题
1.下列说法中正确的是( )的两个分力
A.一个2 N的力可分解为7 N和4 N的两个分力 B.一个2 N的力可分解为9 N和9 N
C.一个6 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力 D.一个8 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力
2.在光滑的斜面上自由下滑的物体所受的力为( )A.重力的斜面的支持力
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B.重力、下滑力和斜面的支持力C.重力和下滑力
D.重力、下滑力、斜面的支持力和紧压斜面的力
3.如图10所示,甲中已知力F和它的一个分力F1,乙图中已知力F和它的两个分力的方向,用作图法分别画出未知的分力。
4.如图11所示,重G=100N的物体放在水平桌面上,用与水平方向37°角、大小为F=10N的拉力向右拉它时,物体仍处于静止状态,此时物体所受的静摩擦力和物体所受的桌面压力大小分别为( )(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
A.6N,100N B.8N,100N C.6N,96N D.8N,94N 5.如图所示,用绳子AC 和BC 悬一重为100N的物体,绳子AC和BC与天花板的夹角分别为30°和60°,求每条绳子的拉力分别是多少?
二、课堂学习
1.讨论有疑问的问题,向老师提出不理解之处。
2.如图13所示,小球的质量为m,斜面倾角为θ,挡板竖直,小球光滑,求竖直挡板对小球的支持力及斜面对小球的支持力。
3.如图14所示,用轻绳将质量为m的光滑小球挂在竖直光滑墙上,轻绳与墙壁的夹角为θ,求墙壁对小球的支持力和绳子对小球的拉力。
4.如图所示细绳AC、BC和CD所能承受的最大拉力相同,若逐渐增加重物G的重力,下列说法正确的是( )
A.BC段先断 B.AC段先断
C.CD段先断 D.条件不足,无法判断
第6课时 物体受力平衡专题
一、课前自主学习
1.物体不受任何外力时,将保持___________状态或________状态。力是改变物体运动状态的原因。我们身边的物体都受到了外力,为什么有些物体还会保持匀速直线运动状态或静止状态?_____________。
2.物体受到了外力,但保持______________状态或_______状态,这时我们说物体受到的几个力平衡。匀速直线运动状态或静止状态称为平衡状态。
3.简单的平衡问题:
⑴物体只受两个力,处于平衡状态,这两个力必大小________,方向________,并且在同一________上。
例1.如图1所示,挂在天花板上的电灯。
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受力平衡方程(两个力的大小关系):___________________________。 ⑵物体受到的力在两条直线上,处于平衡状态。这时物体受到两对平衡力。
例2.如图2所示,一物体在水平拉力F的作用下沿水平面匀速运动。物体所受的力在两个彼此垂直的方向上。
在两个方向上分别列平衡方程:①水平方向:_______________________; ②竖直方向:_______________________。 例3.如图3所示,物体受到F1、F2、F3、F4四个力作用,物体处于平衡状态。物体所受的力在两条直线上,但这两条直线不垂直。这时这两对力仍是平衡力吗?
⑴F1与F2如果不平衡,其合力必在F1、F2所在直线上。 ⑵F3与F4如果不平衡,其合力必在F3、F4所在直线上。
⑶在这两条直线上,某一方向或两个方向合力都不为零,这四个力的合力必不为零,物体也不可能处于平衡状态。
在两个方向上分别列平衡方程:①_______________________; ②_______________________。
4.我们解决较复杂的受力平衡类问题时,基本思路是用力的合成、分解的等效替代的思想,把复杂问题转化为熟悉的简单问题。
例4.如图4所示,物体重G=10N,绳OA水平,绳OB与竖直方向夹角为37°,求绳OA、绳OB的张力。
受力分析:以结点O为研究对象,O点受到F1、F2、F3三个力作用,其中F3=10N竖直向下。物体所受到的力在三条直线上,不属于以上三种情况。
处理方法一(合成法): 用F1、F2的合力F替代F1、F2,把物体受到的三个力变成两个力(如右图乙)。
由受力平衡可知:F = F3 由三角函数知识可得(如右图甲): 绳OA的张力:F1 = F tan37° 绳OB的张力:F2= F /cos37° 解得:F1 =7.5N F2 =12.5N 处理方法二(分解法):把F2用两个分力F4、F5替代,把三力变成四力(如右图乙)。
由受力平衡可知:F1 = F4 F5 = F3 由三角函数知识可得(右图甲): F2 = F 5/cos37° F4 = F2sin37° 解得:F1 =7.5N F2 =12.5N 处理方法三(分解法):把F3用两个分力F4、F5替代,把三力变成四力(如右图乙)。
由受力平衡可知:F1 = F4 F2 = F5 由三角函数知识可得(右图甲): F4= F3tan37° F5 = F3/cos37°
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解得:F1 =7.5N F2 =12.5N
5.力的正交分解法
把力沿两个互相垂直方向(x、y轴方向)进行分解的方法叫做力的正交分解法。 当物体受四个或四个以上的力时一般采用正交分解法。(物体受两个或三个力时也可以用此法)
用正交分解法解题的步骤如下:
⑴选择x、y轴的方向。通常选择共点力和作用点为坐标原点,直角坐标x、y轴的选择应便尽量多的力在坐标轴上,尽量不分解未知量。(坐标方向的选取可以不唯一)
⑵等效替代。把不在坐标轴上的力都分解到坐标轴上。
⑶列等式。分别在x、y轴两个方向上由平衡列式或由牛顿第二定律列等式。 6.解平衡问题的基本步骤:
⑴选择恰当的研究对象,对研究对象进行受力分析。 ⑵对其中一部分力进行等效替代(合成或分解)。 ⑶由平衡条件(三角函数知识)列等式求解。
例5.如图所示,在倾角为θ的斜面上,放一质量为m的光滑小球,球被竖直的木板挡住,则挡板对球的支持力和斜面对球的支持力分别是多少?
解:小球受力如图所示,FN1、FN2的合力F与重力平衡,即:F=mg
由三角函数知识可知:FN1?Ftan? FN2?F/cos?
由以上各式解得:FN1?mgtan? FN2?mg/cos?
例6.如图所示,质量为m的物体置于水平地面上,受到一个与水平面方向成α角的拉力F作用,恰好作匀速直线运动,则物体与水平面间的动摩擦因数是多少?
解:对物体进行受力分析,分解如图。
在x轴方向,由受力平衡得:Fcos??f ① 在y轴方向,由受力平衡得:FN?Fsin??mg ②
又 f??FN ③
由①②③解得:?? ㈡课前自测题
1.如图所示,为了用一个与竖直方向间夹角α=37°推力,能使一块重G=100N的物体贴着光滑的竖直墙面匀速上行。求:⑴推力F的大小;⑵此时墙面对物体的支持力的大小。(可以用哪些方法解?)
2.如图所示,物体质量为m,在沿斜面向上的推力作用下匀速向上运动,
Fcos?
mg?Fsin? 50