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物理竞赛培训09受力分析.doc
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1、 长沙市望城金海学校 让每个生命闪光 第九讲 受力分析【知识补充】1、受力分析的具体方法: 确定研究对象:即确定所研究的问题中,要研究的是哪一个物体; 隔离研究对象:把受力物体单独画; 分析物体受力:按照重力、弹力、摩擦力的次序进行受力分析,防止漏力和添力; 画好受力图:每个力都要标上符号。2、力的合成和分解 力的合成:求几个已知力的合力 力的分解力的合成的逆运算a、力的分解同样遵循平行四边形定则,即以已知力为平行四边形对角线,平行四边形的两邻边就是这已知力的分力。力的分解原则:平行四边形定则力的分解方法:把已知力F作为平行四边形的对角线想一想:没有条件限制,能有多少种分解方法?B、力的正交分
2、解:将一个力分解为FX和FY两个相互垂直的分力的方法,叫作力的正交分解例1:放在水平面上的物体受一个斜向上方的拉力F,这个力与水平面成角。 分析:(1)力F的作用效果有水平向前拉物体和竖直向上提物体的效果,那么副的两个分力就在水平方向和竖直方向上。 (2)方向确定,根据平行四边形定则,分解就是唯一的。(3)如图所示分解F1Fcos, F2=Fsin例2:物体放在斜面上,那物体受的重力产生有什么样的效果。 (1)G方向竖直向下,又不能下落。在垂直于斜面方向产生紧压斜面的力的作用效果;在沿斜面方向上使物体产生沿斜面向下滑动的效果。 (2)两分力方向确定了,分解是唯一的。(3)G1=Fsin, G2
3、=Gcos【热身训练】例一:(07年上海物理竞赛题)考虑到地球上物体除受地球的引力外还受到太阳的引力作用,设地球上各点到太阳的距离之差距离不计,若在赤道上用精密测力计测量同一物体的重力,白天的示数与夜晚的示数相比较( )A夜晚示数大 B.白天示数大 C.一样大 D.无法确定【解析】考虑到重力和引力的方向应选择A。例二: 小江制作了一个弹簧秤,如图所示,弹簧一共20匝。经检验,该弹簧秤在测量范围内(0-5N)示数是标准的,该弹簧不但“伸长的长度跟所受的拉力成正比”,而且弹簧受拉力伸长时,各匝伸长的长度都相等。有一次,小江不慎把弹簧靠近O端的一小部分挤压变形,他把变形的3匝剪去,并把弹簧上端重新固
4、定在O点,然后把指针C适当向下移,使它在弹簧秤竖直旋转时指针仍然指在“O”刻度线处。(1)写出这个改制的弹簧秤受到的拉力F与它的示数F测的关系式,并说明理由。 (2)用这个新改制的弹簧秤称量一个重物,它的示数为4N,该物实际重是多少?【解析】(1)弹簧一共20匝,小浩把变形的3匝剪去,弹簧在受到相同的拉力作用下,弹簧的伸长量就会减少因为各匝伸长的长度都相等,故弹簧的伸长量减少 ,变为原来伸长量的 而弹簧的刻度面是不改变的,所以弹簧测力计受到1N的拉力时,弹簧测力计的示数为 N当测力计受到拉力为F时,测力计的示数F示=F由此推出F=F示(2)用这个新改制的弹簧秤称量一个重物,示数为4.0N,物体
5、的实际重力G=F=F示=4.0N=4.7N物体的质量m=G g =4.7N 9.8N/kg =0.48kg例三: 如图所示,有两本完全相同的书A、B,书重均为5N,若将两本书等分成若干份后,交叉地叠放在一起置于光滑桌面上,并将书A固定不动,用水平向右的力F把书B抽出。现测得一组数据如下:根据以上数据,试求:(1)若将书分成32份,力F应为多大?(2)该书的页数。(3)如果我们把纸与纸接触面间的滑动摩擦力f和压力N的比值叫做滑动摩擦系数,即=f/N且两本书任意两张纸之间的滑动摩擦系数相等,则为多少?实验次数1234n将书分成的份数24816逐页交叉力F的大小(N)4.510.522.546.51
6、90.5【解析】(1)假设每本书的重量为G,纸张之间的摩擦系数为,那么当每本书被分为x份时,每一份的重力就为G/x ;根据摩擦力的定义,那么可以看到:1部分对2部分的压力为1的重力,因此摩擦力为G/4 ,2部分对3部分的压力为1、2的重力和,因此摩擦力为2G/4 ,3部分对4部分的压力为1、2、3的重力和,因此摩擦力为3G/4 ,4部分对5部分的压力为1、2、3、4的重力和,因此摩擦力为4G/4 ,以此类推7部分对8部分的压力位1至7部分的重力和,因此摩擦力为7G/4 ,可以得到:右边被抽出的书收到的总摩擦力为F4=(1+2+3+4+5+6+7)G/4 =10.5N,所以:G=1.5N,总的摩
7、擦力:Fx=1+2+3+(2x-1)G/x=(2x-1)G,即当x=32时,计算得到 F32=94.5N;(2)当F=190.5N时,则:(2x-1)G=190.5N,答:(1)若将书分成32份,力F应为94.5N;(2)该书的页数为128页;(3)本书任意两张纸之间的滑动摩擦系数为0.3例四:(2010常德)如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在12N的水平拉力F1的作用下,A、B一起作匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为 N;若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起匀速运动(如乙图所示),则推力F2= N。【解析】摩擦力的存在是有条件的,一是接触面间存在压
8、力;二是有相对运动或相对运动趋势。影响摩擦力大小的因素只有两个,即接触面间的压力和粗糙程度,与接触面积大小无关。故填:0、12。例五:如图所示,用一个大小为15牛顿、方向沿斜面向上的力拉物体A时,物体能沿斜面匀速向上运动,此时物体所受的摩擦力的大小是5牛顿若要使物体静止在斜面上,则作用在物体上的沿斜面方向的力的大小可能是()A20牛顿 B15牛顿 C10牛顿 D5牛顿【解析】物体沿斜面向上匀速运动,在平行于斜面方向上,物体受平行于斜面向上的拉力F,平行于斜面向下的摩擦力Ff,平行于斜面向下的重力的分力G1物体处于平衡状态,在平行于斜面方向上所受合力为零,即:F-Ff-G1=0,G1=F-Ff=
9、15-5=10N在这里物体所受最大静摩擦力就等于滑动摩擦力,即最大静摩擦力Ffmax=5N因为最大静摩擦力Ffmax小于重力的分力G1,要想使物体静止在斜面上,拉力必须平行于斜面向上(1)当拉力较大时,摩擦力平行于斜面向下,当摩擦力为最大静摩擦力时,拉力最大,设最大拉力为F1,由平衡条件得:G1+Ffmax-F1=0,F1=G1+Ffmax=15N(2)当拉力较小时,摩擦力平行于斜面向上,当摩擦力等于最大静摩擦力时,拉力最小,设最小拉力为为F2,由平衡条件得:F2+Ffmax-G1=0,F2=G1-Ffmax=10-5=5N物体静止在斜面上时,拉力的范围是5NF15N2O牛顿不在拉力范围内,故
10、A错误15牛顿,10牛顿,5牛顿都在拉力范围内,故BCD都正确故选BCD【突破训练】一、选择题1、如图所示,质量为的圆环用轻绳吊在天花板上,环上有两个质量均为的小环自大环顶部开始分别向两边滑下,当两个小环下落至与大环圆心等高时,小环所受摩擦力为,则此时绳对大环的拉力为( )A()B(2)C D22、一只封闭的小箱子,自重为G,内有一只重为Co的小蜜蜂,箱子放在水平地面上。则关于箱子对地面的压力的说法正确的是( )A.若小蜜蜂在箱子内水平匀速飞行,箱子对地面的压力等于GB.若小蜜蜂在箱子内竖直向上匀速飞行,箱子对地面的压力大于G+GoC.若小蜜蜂在箱子内竖直向下匀速飞行,箱子对地面的压力小于G+
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