受力分析复习全集

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二、受力分析要点归纳(一)常见的五种性质的力产生原因 或条件方向大小重力由于地球的吸引而产生总是竖直向下(铅直 向下或垂直水平面向 下),注意不一定指向 地心,不一定垂直地 面向下G is=/ng=Gr^r地球表面附近一切物 体都受重力作用,与 物体是否处于超重或 失重状态无关弹力① 接触② 弹性形变① 支持力的方向总是 垂直于接触面而指向 被支持的物体② 压力的方向总是垂 直于接触面而指向被 压的物体③ 绳的拉力总是沿着 绳而指向绳收缩的方 向F=—kx弹力的大小往往利用 平衡条件和牛顿第二 定律求解摩擦力滑 动 摩 擦 力① 接触,接触面粗糙② 存在正压力③ 与接触面有相对运动与接触面的相对运动 方向相反只与“、Fn有关,与 接触而积、相对速度、 加速度均无关静 摩 擦 力① 接触,接触面粗糙② 存在正压力③ 与接触面存在相对运动的 趋势与接触面相对运动的 趋势相反① 与产生相对运动趋 势的动力的大小相等② 存在最大静摩擦 力,最大静摩擦力的 大小由粗糙程度、正 压力决定续表产生原因 或条件方向大小电 场 力点电荷间的库仑力:真空中两 个点电荷Z间的相互作用作用力的方向沿两点 电荷的连线,同种电 荷相互排斥,异种电 荷相互吸引电场对处于其中的电荷的作 用正电荷的受力方向与 该处场强的方向一 致,负电荷的受力方 向与该处场强的方向F=qE 相反磁场力安培力:磁场对通电导线的作 用力F丄B, F丄/,即安培 力F垂直于电流/和 磁感应强度B所确定 的平面.安培力的方 向可用左手定则来判 断F=BIL安培力的实质是运动 电荷受洛伦兹力作用 的宏观表现洛伦兹力:运动电荷在磁场中 所受到的力用左手定则判断洛伦 兹力的方向.特别要 注意四指应指向正电 荷的运动方向;若为 负电荷,则四指指向 运动的反方向带电粒子平行于磁场 方向运动时,不受洛 伦兹力的作用;带电 粒子垂直于磁场方向 运动吋,所受洛伦兹 力最大,即f^=qvB(二)力的运算、物体的平衡1. 力的合成与分解遵循力的平行四边形定则(或力的三角形定则).2. 平衡状态是指物体处于匀速直线运动或静止状态,物体处于平衡状态的动力学条件是:F合=0或人 =0、Fy=Q\ 7*^=0.注意:静止状态是指速度和加速度都为零的状态,如做竖直上抛运动的物体到达最高点时速度为零,但 加速度等于重力加速度,不为零,因此不是平衡状态.3. 平衡条件的推论(1) 物体处于平衡状态时,它所受的任何一个力与它所受的其余力的合力等大、反向.(2) 物体在同一平面上的三个不平行的力的作用下处于平衡状态吋,这三个力必为共点力.物体在三个共点力的作用下而处于平衡状态时,表示这三个力的有向线段组成一封闭的矢量三角形,如 图1一8所示.4. 共点力作用下物体的平衡分析热点、重点、难点(一)正交分解法、平行四边形法则的应用1. 正交分解法是分析平衡状态物体受力时最常用、最主要的方法.即当F合=0时有:Fx合=0, Fy合=0,几合=°?2. 平行四边形法有时可巧妙用于定性分析物体受力的变化或确定相关几个力之比.?例3举重运动员在抓举比赛屮为了减小杠铃上升的高度和发力,抓杠铃的两手间要有较大的距离.某 运动员成功抓举杠铃时,测得两手臂间的夹角为120°,运动员的质量为75 kg,举起的杠铃的质量为125 kg, 如图1一9甲所示.求该运动员每只手臂对杠铃的作用力的大小.(取g=10in/s2)图1一9甲【分析】由手臂的肌肉、骨骼构造以及平时的用力习惯可知,伸直的手臂主要沿手臂方向发力.取手腕、 手掌为研究对象,握杠的手掌对杠有竖直向上的弹力和沿杠向外的静摩擦力,其合力沿手臂方向,如图1—9 乙所示.Fn Fnu f 、120。” f U图1一9乙?例4两个可视为质点的小球。和〃,用质量可忽略的刚性细杆相连放置在一个光滑的半球面内,如图 1-10甲所示.已知小球q和b的质量之比为 迈,细杆长度是球面半径的V2倍.两球处于平衡状态时, 细杆与水平而的夹角&是[2008年高考?四川延考区理综卷]( )A. 45°B. 30°【点评】①利用平行四边形(三角形)定则分析物体的受力情况在各类教辅中较常见.掌握好这种方法的关键在于深刻地理解好“在力的图示中,有向线段替代了力的矢量”?②在理论上,本题也可用隔离法分析小球0、b的受力情况,根据正交分解法分别列平衡方程进行求解, 但是求解三角函数方程组时难度很大.③解法二较简便,但确定重心的公式豈=瓷=书超纲.(二)带电粒子在复合场中的平衡问题在高考试题中,也常出现带电粒子在复合场中受力平衡的物理情境,出现概率较大的是在正交的电场和 磁场中的平衡问题及在电场和重力场中的平衡问题.F u在如图1 — 11所示的速度选择器中,选择的速度。=畚在如图1 — 12所示的电磁流量计屮,流速盘,流量Q=XXXXXXS亠XXXXXXXXXXXXXXXXXal+ + + + + +b 丨一一 一 一 一 一】图 1一11 图 1一12?例5在地面附近的空问中有水平方向的匀强电场和匀强磁场,已知磁场的方向垂直纸面向里,一个 带电油滴沿着一条与竖直方向成a角的直线MN运动,如图1 — 13所示.由此可判断下列说法正确的是()图 1一13A. 如果油滴带正电,则油滴从M点运动到N点B. 如果油滴带正电,则油滴从N点运动到M点C. 如果电场方向水平向右,则油滴从N点运动到M点D. 如果电场方向水平向左,则油滴从N点运动到M点【点评】对于带电粒子在复合场中做直线运动的问题要注意受力分析.因为洛伦兹力的方向与速度的方 向垂直,而且与磁场的方向、带电粒子的电性都有关,分析时更要注意.本题中重力和电场力均为恒力,要 保证油滴做直线运动,两力的合力必须与洛伦兹力平衡,粒子的运动就只能是匀速直线运动.★同类拓展2如图1 — 14甲所示,悬挂在0点的一根不可伸长的绝缘细线下端挂有一个带电荷量不变 的小球4在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球氏 当3到达悬点O的正下方并与/在同一水 平线上,力处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为若两次实验屮B的电荷量分别为如和?2,。分 别为30。和45。,则护为[2007年高考?重庆理综卷]( ) 图1一14甲A. 2 B. 3 C? 2^3 D. 3^3互动辨析 本题为带电体在重力场和电场中的平衡问题,解题的关键在于:先根据小球的受力情况画出 平衡状态下的受力分析示意图;然后根据平衡条件和几何关系列式,得出电荷量的通解表达式,进而分析求 解.本题体现了新课标在知识考
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