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高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用第六节 共点力的平衡条件及其应用说课课件ppt
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课后素养落实(十四) 共点力的平衡条件及其应用(建议用时:40分钟)题组一 共点力的平衡条件1.(多选)如图甲所示,在半球形的碗中放一木杆,碗的A、B两点对杆的支持力分别为F1和F2;图乙中杆的一端O用铰链固定在墙上,另一端A处用竖直向上的力F将杆拉住,以下说法中正确的是( )图甲 图乙A.图甲中F1与F2没有作用在同一点,不是共点力B.图甲中F1与F2的作用线的延长线交于一点,这两个力是共点力C.图乙中力F与杆的重力G没有作用于一点且作用线的延长线不可能相交,不是共点力D.图乙中若F垂直于杆向上,则F与G也不是共点力BC [根据共点力的定义可知,图甲中F1与F2不平行,作用线的延长线一定交于一点,故F1、F2是共点力,选项A错误,B正确;图乙中F竖直向上,与G平行,则不是共点力,若F垂直于杆向上,则作用线的延长线必与重力G的作用线的延长线相交,此时F与G就是共点力,选项C正确,D错误.]2.某物体受四个力的作用而处于静止状态,保持其他三个力的大小和方向均不变,使另一个大小为F的力的方向转过90°,则欲使物体仍能保持静止状态,必须再加上一个大小为多少的力( )A.F B.F C.2F D.3FB [因其余三个力的合力F′与F等大反向,当F转过90°时,三个力的合力F′与F夹角为90°,F′与F的合力大小为F,故欲使物体仍能保持静止状态,必须再加上一个大小为F的力.故选项B正确.]3.(多选)一物体受三个共点力的作用,下面四组组合可能使物体处于平衡状态的是( )A.F1=7 N、F2=8 N、F3=9 NB.F1=8 N、F2=2 N、F3=11 NC.F1=7 N、F2=1 N、F3=5 ND.F1=10 N、F2=10 N、F3=1 NAD [三个共点力若合力为零,则其中任意两个力的和大于第三个.故A、D正确.]4.(多选)如图所示,用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O,并用第三根细线连接A、B两小球,然后用某个力F作用在小球A上,使三根细线均处于伸直状态,且OB细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态.则该力可能为图中的( )A.F1 B.F2 C.F3 D.F4BC [由于OB线沿竖直方向,故A、B两球间细线中的张力为零,小球A受三个共点力作用而平衡,即重力G、OA线的拉力FT和另一个拉力F.G与FT的合力方向介于FT和G的夹角之间,由三个共点力平衡的条件可知,F与FT、G的合力等大、反向,故力F不可能是F1或F4.选项B、C正确.]题组二 共点力平衡条件的应用5.(新情境题)如图所示,用三根等长的轻质细链悬拉花盆(花盆与墙壁未接触,连接处间距相等),已知花盆的重力为G,每根轻质细链和竖直方向都成30°角,则每根轻质细链对花盆的拉力大小为( )A.G B.G C.G D.GC [设每根轻质细链对花盆的拉力大小为F,由平衡条件得:3Fcos 30°=G,解得:F=G.故C正确.]6.如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动.则物块与桌面间的动摩擦因数为( )A.2- B. C. D.C [设物块的质量为m.据平衡条件及摩擦力公式有拉力F水平时,F=μmg, ①拉力F与水平面成60°角时,Fcos 60°=μ(mg-Fsin 60°), ②联立①②式解得μ=.故选C.]7.(多选)如图所示,一铁架台放在水平地面上,其上用轻质细线悬挂一小球,开始时细线竖直.现将水平力F作用于小球上,使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置,铁架台始终保持静止.则在这一过程中( )A.水平拉力F变大B.细线的拉力不变C.铁架台对地面的压力变大D.铁架台所受地面的摩擦力变大AD [对小球受力分析,受细线的拉力、重力、F,根据平衡条件,有:F=mgtan θ,θ逐渐增大则F逐渐增大,故A正确;由右图可知,细线的拉力T=,θ增大,T增大,故B错误;以整体为研究对象,根据平衡条件得f=F,则f逐渐增大.FN=(M+m)g,FN保持不变.故D正确,C错误.]8.(多选)如图所示,测力计、绳子和滑轮的质量都不计,摩擦不计.物体A重40 N,物体B重10 N.以下说法正确的是( )A.地面对A的支持力是30 NB.物体A受到的合外力是30 NC.测力计示数20 ND.测力计示数30 NAC [取B为研究对象,由B静止可知绳子的拉力为10 N,再取滑轮为研究对象,可知弹簧测力计的示数为20 N,最后取A为研究对象,A静止,合力为零,所以地面对A的支持力为30 N.故选项A、C正确.]9.如图所示,与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m=1.0 kg的物体.物体与细绳的一端相连,细绳的另一端通过摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧测力计相连.物体静止在斜面上,弹簧测力计的示数为6 N.g取10 m/s2,求物体受到的摩擦力和支持力.[解析] 物体受力情况如图所示.重力沿斜面方向向下的分量Gx=mgsin 30°=5.0 N,小于弹簧测力计的拉力FT,故摩擦力方向沿斜面向下.根据共点力平衡:FT=mgsin 30°+fFN=mgcos 30°解得f=1 N,方向沿斜面向下,FN=5 N,方向垂直于斜面向上.[答案] 摩擦力大小为1 N,方向沿斜面向下 支持力大小为5 N,方向垂直于斜面向上10.如图所示,石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g.若接触面间的摩擦力忽略不计,则石块侧面所受弹力的大小为( )A. B. C.mgtan α D.mgcot αA [对石块受力分析如图所示,由平衡条件得2FNsin α=mg,解得FN=.故选项A正确.]11.一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上,弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( )A.86 cm B.92 cm C.98 cm D.104 cmB [轻质弹性绳的两端分别固定在相距80 cm的两点上,钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm,以钩码为研究对象,受力如图所示,由胡克定律F=k(l-l0)=0.2k,设弹性绳与水平方向夹角为α,由共点力的平衡条件和几何知识得F==;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,设弹性绳的总长度变为l′,由胡克定律得F′=k(l′-l0),由共点力的平衡条件F′=,联立上面各式解得l′=92 cm,选项B正确.]12.如图所示,一质量为6 kg的物块,置于水平地面上.物块与地面间的动摩擦因数为0.5,然后用两根绳分别系在物块的A点和B点,A绳水平,B绳与水平面成37°,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2.(1)逐渐增大B绳的拉力,直到物块对地面的压力恰好为零,则此时A绳和B绳的拉力分别是多大?(2)将A绳剪断,为了使物块沿水平面做匀速直线运动,在不改变B绳方向的情况下,B绳的拉力应为多大?[解析] (1)FA==80 N,FB==100 N.(2)水平方向:f=F′Bcos θ,竖直方向:F′Bsin θ+FN=mg,得FN=mg-F′Bsin θ.又f=μFN,得F′Bcos θ=μ(mg-F′Bsin θ),故F′B≈27.3 N.[答案] (1)80 N 100 N (2)27.3 N13.一物体置于粗糙的斜面上,给该物体施加一个平行于斜面的力,当此力为100 N且沿斜面向上时,物体恰能沿斜面向上匀速运动;当此力为20 N且沿斜面向下时,物体恰能在斜面上向下匀速运动,求施加此力前物体在斜面上受到的摩擦力.[解析] 物体沿斜面向上运动时受力分析如图甲所示.图甲由共点力的平衡条件得x轴:F1-f1-mgsin α=0,y轴:mgcos α-FN1=0,又f1=μFN1,物体沿斜面向下运动时受力分析如图乙所示.图乙由共点力的平衡条件得x轴:f2-F2-mgsin α=0,y轴:mgcos α-FN2=0,又f2=μFN2,f1=f2=f,以上各式联立得:f1=f2=f=,代入数据得f= N=60 N,mgsin α=40 N,当不施加此力时,物体受重力沿斜面向下的分力mgsin α<f,故物体静止在斜面上,受到的静摩擦力f′=mgsin α=40 N.[答案] 40 N
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