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1、
巧用整體法和隔離法解決共點(diǎn)力平衡問題
一、考點(diǎn)突破
知識點(diǎn)
考綱要求
題型
分值
牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用
應(yīng)用整體法和隔離法解決共點(diǎn)力平衡問題
選擇題
解答題
4~6分
二、重難點(diǎn)提示
研究對象如何選擇才能使題目更簡便。
整體法與隔離法:
當(dāng)物理情境中涉及物體較多時,就要考慮采用整體法和隔離法。
(1)
同時滿足上述兩個條件即可采用整體法。
(2)
物體必須從系統(tǒng)中隔離出來,獨(dú)立地進(jìn)行受力分析,列出方程。
【技巧點(diǎn)撥】優(yōu)先選用整體法分析的常見模型
求地面對M的支持力或摩擦力
使用整體法的處理思路如下圖:
例題1
2、 如圖所示,用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個相同的小球連接并懸掛,小球處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧A與豎直方向的夾角為30°,彈簧C水平,則彈簧A、C的伸長量之比為( ?。?
A.∶4 B。4∶
C. 1∶2 D. 2∶1
思路分析:這是典型的平衡模型,解題的要點(diǎn)是對兩小球進(jìn)行受力分析、列平衡方程,若取兩小球作為一個整體來研究會更方便。
解法1:分別對兩小球受力分析,如圖所示
FAsin 30°-FBcos θ=0
F′Bcos θ-FC=0
FB=F′B
得FA=2FC,即彈簧A、C的伸長量之比為2∶1,選項(xiàng)D正確;
解法2:將兩球作為一個整體,進(jìn)行受力分析
3、,如圖所示
由平衡條件知
即FA=2FC
故選項(xiàng)D正確。
答案:D
例題2 如圖所示,質(zhì)量為M、半徑為R的半球形物體A放在水平地面上,通過最高點(diǎn)處的釘子用水平細(xì)線拉住一質(zhì)量為m、半徑為r的光滑球B,以下說法正確的是( ?。?
A. A對地面的壓力等于(M+m)g
B. A對地面的摩擦力方向向左
C. B對A的壓力大小為
D. 細(xì)線對小球的拉力大小為
思路分析:(1)分析物體A與地面間的作用力可用整體法。
(2)分析球的受力情況要用隔離法。
解:對整體受力分析,可以確定A與地面間不存在摩擦力,地面對A的支持力等于A、B的總重力;再對B受力分析,借助兩球心及釘子
4、位置組成的三角形,根據(jù)幾何關(guān)系和力的合成分解知識求得A、B間的彈力大小為,細(xì)線的拉力大小為。
答案:AC
例題3 如圖所示,截面為三角形的木塊a上放置一鐵塊b,三角形木塊豎直邊靠在豎直且粗糙的墻面上,現(xiàn)用豎直向上的作用力F,推動木塊與鐵塊一起向上勻速運(yùn)動,運(yùn)動過程中鐵塊與木塊始終保持相對靜止,則下列說法正確的是 ( ?。?
A. 木塊a與鐵塊b間一定存在摩擦力
B. 木塊與豎直墻面間一定存在水平彈力
C. 木塊與豎直墻面間一定存在摩擦力
D. 豎直向上的作用力F大小一定大于鐵塊與木塊的重力之和
思路分析:鐵塊b處于平衡狀態(tài),故鐵塊b受重力、斜面對它的垂直斜面向上的支
5、持力和沿斜面向上的靜摩擦力,選項(xiàng)A正確;將a、b看作一個整體,豎直方向:F=Ga+Gb,選項(xiàng)D錯誤;整體水平方向不受力,故木塊與豎直墻面間不存在水平彈力,沒有彈力也就沒有摩擦力,選項(xiàng)B、C均錯。
答案:A
【綜合拓展】拉密定理的應(yīng)用
三力平衡時,三個力的合力為零,即構(gòu)成了一個閉合的三角形,若由題設(shè)條件尋找到角度之間的關(guān)系,即可用拉密定理列式快速求解。
針對訓(xùn)練:一盞電燈重力為G,懸于天花板上A點(diǎn),在電線O處系一細(xì)線OB,使電線OA與豎直方向的夾角為β=30°,如圖所示?,F(xiàn)保持β角不變,緩慢調(diào)整OB方向至OB線上拉力最小為止,此時OB與水平方向的夾角α等于多少?最小拉力是多少?
思路分析:對電燈受力分析如圖所示
據(jù)三力平衡特點(diǎn)可知:OA、OB對O點(diǎn)的作用力TB、TA的合力T與G等大反向,
即T=G ①
在△OTBT中,∠TOTB=90°-α
又∠OTTB=∠TOA=β,
故∠OTBT=180°-(90°-α)-β=90°+α-β
由正弦定理得 ②
聯(lián)立①②解得
因β不變,故當(dāng)α=β=30°時,TB最小,且TB=Gsinβ=
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