共点力的平衡条件 物体平衡的临界与极值问题[1]

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1、共点力平衡条件的应用物体平衡的临界与极值问题物体平衡的临界与极值问题1．动态平衡问题：通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述．2．临界问题：当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述．3．极值问题：平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题．.例1.如图所示，斜面倾角θ，木块M和斜面间滑动摩擦因数为μ，问物体m质量

2、多大时，才能使木块匀速运动？。此题答案：例2．跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A和物体B，物体A放在倾角为θ的斜面上，如图所示．已知物体A的质量为m，物体A与斜面的动摩擦因数为μ(μ＜tanθ)，滑轮的摩擦不计，要使物体A静止在斜面上，求物体B的质量的取值范围(按最大静摩擦力等于滑动摩擦力处理)．【解析】先选物体B为研究对象，它受到重力mBg和拉力FT的作用，根据平衡条件有：FT＝mBg①再选物体A为研究对象，它受到重力mg、斜面支持力FN、轻绳拉力FT和斜面的摩擦力作用，假设物体A处于将要上滑的临界状态，则物体A受的静摩擦力最大

3、，且方向沿斜面向下，这时A的受力情况如图所示，根据平衡条件有：FN－mgsinθ＝0②FT－Ffm－mgcosθ＝0③由摩擦力公式知：Ffm＝μFN④联立①②③④四式解得mB＝m(sinθ＋μcosθ)．再假设物体A处于将要下滑的临界状态，则物体A受的静摩擦力最大，且方向沿斜面向上，根据平衡条件有：FN－mgcosθ＝0⑤FT＋Ffm－mgsinθ＝0⑥由摩擦力公式知：Ffm＝μFN⑦联立①⑤⑥⑦四式解得mB＝m(sinθ－μcosθ)．综上所述，物体B的质量的取值范围是：m(sinθ－μcosθ)≤mB≤m(sinθ＋μcosθ)

4、．.例3、某公园要在儿童乐园中建一座滑梯，已知斜面与物体间滑动摩擦因数μ=0.75，那么倾角θ至少要多少度儿童在斜面上才可以由静止开始滑下？此题答案：要多少度？倾角θ至少要37°例4、堆的形成测出了沙粒之间的动摩擦因数。研究的过程如下：研究小组通过观察沙堆的形成过程可以发现，由漏斗落下的细沙总是在地面上形成一个小圆锥体，继续下落时，细沙沿圆锥体表面下滑，当圆锥体的母线与底面夹角达到一定角度时，细沙不再下滑，如图所示。经过反复实验，研究小组得出结论：沙堆的形成与沙粒之间的动摩擦因数有关。该小组只用一把皮卷尺就测定了沙粒之间的动摩擦因数

5、（假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力），则：（1）该小组必须测定的物理量是________。2）动摩擦因数与这些物理量之间的关系是_____________。例5、质量为m的木块在与水平方向成θ角的推力F的作用下，在水平地面上作匀速运动，已知木块与地面间的摩擦因数为μ，那么木块受到的滑动摩擦力为：（）A.μmgB.μ(mg+Fsinθ)C.μ(mg-Fsinθ)D.FcosθθB、DF例6.如图所示，一物块置于水平地面上.当用与水平方向成60度角的力F1拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成30度角的F2力推物块时，物块仍做匀

6、速直线运动.若F1和F2的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为()A、B、C、例7、如图所示，小球质量为m，两根轻绳BO、CO系好后，将绳固定在竖直墙上，在小球上加一个与水平方向夹角为60°的力F，使小球平衡时，两绳均伸直且夹角为60°，则力F大小的取值范围是什么？【解析】对小球进行受力分析如图所示，根据物体的平衡条件有，当力F较小时，OB张紧，OC有可能松弛，当力F较大时，OC张紧，OB有可能松弛．由此可知，OC刚要松弛和OB刚要松弛是此问题的临界条件．共点力平衡条件的应用受力分析例1.如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作

7、用下，A、B保持静止.物体A的受力个数为（）A.2B.3C.4D.5解析整体分析可知A与墙之间无弹力，所以A仅受重力、B对A的弹力及摩擦力3个力，应选B项.例2、如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P相连，P与斜放在其上的固定档板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻受到的外力的个数有可能是：2B．3C．4D、5例3．如图所示，在水平力F作用下，A、B保持静止，若A与B的接触面是水平的，且F≠0，则关于B的受力个数可能为()A．3B．4C．5D．6【解析】以A为研究对象，根据平衡条件A对B有压力和摩擦力的作用，

8、以B为研究对象，B除受到A施加的压力和摩擦力外，还受到重力和斜面的支持力作用，斜面与B之间可能存在摩擦力，也可能不存在摩擦力，故选B、C.例4．如右图所示，斜面小车M静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁．若再在斜面上加一物体m，且M、m相