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物理粵教版必修1《研究物體間的相互作用》素材

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物理粵教版必修1《研究物體間的相互作用》素材

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研究物體間的相互作用
一、要弄清楚的十二個(gè)問題
問題一:弄清滑動(dòng)摩擦力與靜摩擦力大小計(jì)算方法的不同。
當(dāng)物體間存在滑動(dòng)摩擦力時(shí),其大小即可由公式Fμ=μFN計(jì)算,由此可看出它只與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)及正壓力有關(guān),而與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大小、接觸面積的大小無關(guān)。
正壓力是靜摩擦力產(chǎn)生的條件之一,但靜摩擦力的大小與正壓力無關(guān)(最大靜摩擦力除外)。當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí),靜摩擦力的大小由平衡條件或牛頓定律求解;而物體處于非平衡態(tài)的某些靜摩擦力的大小應(yīng)由牛頓第二定律求解。
例1、如圖1所示,質(zhì)量為m,橫截面為直角三角形的物塊ABC,,AB邊靠在豎直墻面上,F(xiàn)是垂直于斜面BC的推力,現(xiàn)物塊靜止不動(dòng),則摩擦力的大小為_________。
分析與解:物塊ABC受到重力、墻的支持力、摩擦力及推力四個(gè)力作用而平衡,由平衡條件不難得出靜摩擦力大小為

例2、如圖2所示,質(zhì)量分別為m和M的兩物體P和Q疊放在傾角為θ的斜面上,P、Q之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,Q與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2。當(dāng)它們從靜止開始沿斜面滑下時(shí),兩物體始終保持相對(duì)靜止,則物體P受到的摩擦力大小為:
A.0; B. μ1mgcosθ;
C.μ2mgcosθ; D. (μ1+μ2)mgcosθ;
分析與解:當(dāng)物體P和Q一起沿斜面加速下滑時(shí),其加速度為:a=gsinθ-μ2gcosθ.
因?yàn)镻和Q相對(duì)靜止,所以P和Q之間的摩擦力為靜摩擦力,不能用公式求解。對(duì)物體P運(yùn)用牛頓第二定律得: mgsinθ-f=ma
所以求得:f=μ2mgcosθ.即C選項(xiàng)正確。
問題二、弄清摩擦力的方向是與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反”。
滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的方向相反。所謂相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向,即是把與研究對(duì)象接觸的物體作為參照物,研究對(duì)象相對(duì)該參照物運(yùn)動(dòng)的方向。當(dāng)研究對(duì)象參與幾種運(yùn)動(dòng)時(shí),相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)是相對(duì)接觸物體的合運(yùn)動(dòng)方向。靜摩擦力的方向總是與物體“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”的方向相反。所謂相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向,即是把與研究對(duì)象接觸的物體作為參照物,假若沒有摩擦力研究對(duì)象相對(duì)該參照物可能出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向。
例3、如圖3所示,質(zhì)量為m的物體放在水平放置的鋼板C上,與鋼板的動(dòng)摩擦因素為μ。由于受到相對(duì)于地面靜止的光滑導(dǎo)槽A、B的控制,物體只能沿水平導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)使鋼板以速度V1向右勻速運(yùn)動(dòng),同時(shí)用力F拉動(dòng)物體(方向沿導(dǎo)槽方向)使物體以速度V2沿導(dǎo)槽勻速運(yùn)動(dòng),求拉力F大小。
分析與解:物體相對(duì)鋼板具有向左的速度分量V1和側(cè)向的速度分量V2,故相對(duì)鋼板的合速度V的方向如圖4所示,滑動(dòng)摩擦力的方向與V的方向相反。根據(jù)平衡條件可得:
F=fcosθ=μmg
從上式可以看出:鋼板的速度V1越大,拉力F越小。
問題三、弄清彈力有無的判斷方法和彈力方向的判定方法。
直接接觸的物體間由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力叫彈力。彈力產(chǎn)生的條件是“接觸且有彈性形變”。若物體間雖然有接觸但無拉伸或擠壓,則無彈力產(chǎn)生。在許多情況下由于物體的形變很小,難于觀察到,因而判斷彈力的產(chǎn)生要用“反證法 ”,即由已知運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及有關(guān)條件,利用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行逆向分析推理。
例如,要判斷圖5中靜止在光滑水平面上的球是否受到斜面對(duì)它的彈力作用,可先假設(shè)有彈力N2存在,則此球在水平方向所受合力不為零,必加速運(yùn)動(dòng),與所給靜止?fàn)顟B(tài)矛盾,說明此球與斜面間雖接觸,但并不擠壓,故不存在彈力N2。
例4、如圖6所示,固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ,在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球,下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的判斷中,正確的是:
A.小車靜止時(shí),F(xiàn)=mgsinθ,方向沿桿向上。
B.小車靜止時(shí),F(xiàn)=mgcosθ,方向垂直桿向上。
C.小車向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),一定有F=ma/sinθ.
D.小車向左以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),,方向斜向左上方,與豎直方向的夾角為α=arctan(a/g).
分析與解:小車靜止時(shí),由物體的平衡條件知桿對(duì)球的作用力方向豎直向上,且大小等于球的重力mg.
小車向右以加速度a運(yùn)動(dòng),設(shè)小球受桿的作用力方向與豎直方向的夾角為α,如圖7所示。根據(jù)牛頓第二定律有:Fsinα=ma, Fcosα=mg.,兩式相除得:tanα=a/g.
只有當(dāng)球的加速度a=g.tanθ時(shí),桿對(duì)球的作用力才沿桿的方向,此時(shí)才有F=ma/sinθ.小車向左以加速度a運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律知小球所受重力mg和桿對(duì)球的作用力F的合力大小為ma,方向水平向左。根據(jù)力的合成知三力構(gòu)成圖8所示的矢量三角形,,方向斜向左上方,與豎直方向的夾角為:α=arctan(a/g).
問題四、弄清合力大小的范圍的確定方法。
有n個(gè)力F1、F2、F3、……Fn,它們合力的最大值是它們的方向相同時(shí)的合力,即Fmax=.而它們的最小值要分下列兩種情況討論:
(1)、若n個(gè)力F1、F2、F3、……Fn中的最大力Fm大于,則它們合力的最小值是(Fm-)。
(2)若n個(gè)力F1、F2、F3、……Fn中的最大力Fm小于,則它們合力的最小值是0。
例5、四個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為2N、3N、4N、6N,它們的合力最大值為 ,它們的合力最小值為 。
分析與解:它們的合力最大值Fmax=(2+3+4+6)N=15N.因?yàn)镕m=6N<(2+3+4)N,所以它們的合力最小值為0。
例6、四個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為2N、3N、4N、12N,它們的合力最大值為 ,它們的合力最小值為 。
分析與解:它們的合力最大值Fmax=(2+3+4+12)N=21N,因?yàn)镕m=12N>(2+3+4)N,所以它們的合力最小值為(12-2-3-4)N=3N。
問題五、弄清力的分解的不唯一性及力的分解的唯一性條件。
將一個(gè)已知力F進(jìn)行分解,其解是不唯一的。要得到唯一的解,必須另外考慮唯一性條件。常見的唯一性條件有:
1.已知兩個(gè)不平行分力的方向,可以唯一的作出力的平行四邊形,對(duì)力F進(jìn)行分解,其解是唯一的。
2已知一個(gè)分力的大小和方向,可以唯一的作出力的平行四邊形,對(duì)力F進(jìn)行分解,其解是唯一的。
力的分解有兩解的條件:
1.已知一個(gè)分力F1的方向和另一個(gè)分力F2的大小,由圖9可知:
當(dāng)F2=Fsin時(shí),分解是唯一的。
當(dāng)FsinF時(shí),分解是唯一的。
2.已知兩個(gè)不平行分力的大小。如圖10所示,分別以F的始端、末端為圓心,以F1、F2為半徑作圓,兩圓有兩個(gè)交點(diǎn),所以F分解為F1、F2有兩種情況。存在極值的幾種情況。
(1)已知合力F和一個(gè)分力F1的方向,另一個(gè)分力F2存在最小值。
(2)已知合力F的方向和一個(gè)分力F1,另一個(gè)分力F2存在最小值。
例7、如圖11所示,物體靜止于光滑的水平面上,力F作用于物體O點(diǎn),現(xiàn)要使合力沿著OO,方向,那
么,必須同時(shí)再加一個(gè)力F,。這個(gè)力的最小值是:
A、Fcos, B、Fsinθ,
C、Ftanθ, D、Fcotθ
分析與解:由圖11可知,F(xiàn),的最小值是Fsinθ,即B正確。
問題六、弄清利用力的合成與分解求力的兩種思路。
利用力的合成與分解能解決三力平衡的問題,具體求解時(shí)有兩種思路:一是將某力沿另兩力的反方向進(jìn)行分解,將三力轉(zhuǎn)化為四力,構(gòu)成兩對(duì)平衡力。二是某二力進(jìn)行合成,將三力轉(zhuǎn)化為二力,構(gòu)成一對(duì)平衡力。
例8、如圖12所示,在傾角為θ的斜面上,放一質(zhì)量為m的光滑小球,球被豎直的木板擋住,則球?qū)醢宓膲毫颓驅(qū)π泵娴膲毫Ψ謩e是多少?
求解思路一:小球受到重力mg、斜面的支持力N1、豎直木板的支持力N2的作用。將重力mg沿N1、N2反方向進(jìn)行分解,分解為N1,、N2,,如圖13所示。由平衡條件得N1= N1,=mg/cosθ,
N2=N2,=mgtanθ。
根據(jù)牛頓第三定律得球?qū)醢宓膲毫颓驅(qū)π泵娴膲毫Ψ謩emgtanθ、mg/cosθ。注意不少初學(xué)者總習(xí)慣將重力沿平行于斜面的方向和垂直于斜面方向進(jìn)行分解,求得球?qū)π泵娴膲毫閙gcosθ。
求解思路二:小球受到重力mg、斜面的支持力N1、豎直木板的支持力N2的作用。將N1、N2進(jìn)行合成,其合力F與重力mg是一對(duì)平衡力。如圖14所示。N1= mg/cosθ,N2= mgtanθ。
根據(jù)牛頓第三定律得球?qū)醢宓膲毫颓驅(qū)π泵娴膲毫Ψ謩emgtanθ、mg/cosθ。
問題七、弄清三力平衡中的“形異質(zhì)同”問題
有些題看似不同,但確有相同的求解方法,實(shí)質(zhì)是一樣的,將這些題放在一起比較有利于提高同學(xué)們分析問題、解決問題的能力,能達(dá)到舉一反三的目的。
例9、如圖15所示,光滑大球固定不動(dòng),它的正上方有一個(gè)定滑輪,放在大球上的光滑小球(可視為質(zhì)點(diǎn))用細(xì)繩連接,并繞過定滑輪,當(dāng)人用力F緩慢拉動(dòng)細(xì)繩時(shí),小球所受支持力為N,則N,F(xiàn)的變化情況是:
A、都變大;
B、N不變,F(xiàn)變小;
C、都變小;
D、N變小, F不變。
例10、如圖16所示,繩與桿均輕質(zhì),承受彈力的最大值一定,A端用鉸鏈固定,滑輪在A點(diǎn)正上方(滑輪大小及摩擦均可不計(jì)),B端吊一重物。現(xiàn)施拉力F將B緩慢上拉(均未斷),在AB桿達(dá)到豎直前
A、繩子越來越容易斷,
B、繩子越來越不容易斷,
C、AB桿越來越容易斷,
D、AB桿越來越不容易斷。
例11、如圖17所示豎直絕緣墻壁上的Q處有一固定 的質(zhì)點(diǎn)A,Q正上方的P點(diǎn)用絲線懸掛另一質(zhì)點(diǎn)B, A、B兩質(zhì)點(diǎn)因?yàn)閹щ姸嗷ヅ懦猓率箲揖€與豎直方向成θ角,由于漏電使A、B兩質(zhì)點(diǎn)的帶電量逐漸減小。在電荷漏完之前懸線對(duì)懸點(diǎn)P的拉力大小:
A、保持不變;
B、先變大后變小;
C、逐漸減小;
D、逐漸增大。
分析與解:例9、例10、例11三題通過受力分析發(fā)現(xiàn),物理實(shí)質(zhì)是相同的,即都是三力平衡問題,都要應(yīng)用相似三角形知識(shí)求解。
在例中對(duì)小球進(jìn)行受力分析如圖18所示,顯然ΔAOP與ΔPBQ相似。 由相似三角形性質(zhì)有:(設(shè)OA=H,OP=R,AB=L)

因?yàn)閙g、H、R都是定值,所以當(dāng)L減小時(shí),N不變,F(xiàn)減小。B正確。同理可知例10、例11的答案分別為B和A
問題八、弄清動(dòng)態(tài)平衡問題的求解方法。
根據(jù)平衡條件并結(jié)合力的合成或分解的方法,把三個(gè)平衡力轉(zhuǎn)化成三角形的三條邊,然后通過這個(gè)三角形求解各力的大小及變化。
例12、如圖19所示,保持不變,將B點(diǎn)向上移,則BO繩的拉力將:
A. 逐漸減小
B. 逐漸增大
C.先減小后增大
D.先增大后減小
分析與解:結(jié)點(diǎn)O在三個(gè)力作用下平衡,受力如圖20甲所示,根據(jù)平衡條件可知,這三個(gè)力必構(gòu)成一個(gè)閉合的三角形,如圖20乙所示,由題意知,OC繩的拉力大小和方向都不變,OA繩的拉力方向不變,只有OB繩的拉力大小和方向都在變化,變化情況如圖20丙所示,則只有當(dāng)時(shí),OB繩的拉力最小,故C選項(xiàng)正確。
問題九、弄清整體法和隔離法的區(qū)別和聯(lián)系。
當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)物體時(shí),選取研究對(duì)象一般先整體考慮,若不能解答問題時(shí),再隔離考慮。
例13、如圖21所示,三角形劈塊放在粗糙的水平面上,劈塊上放一個(gè)質(zhì)量為m的物塊,物塊和劈塊均處于靜止?fàn)顟B(tài),則粗糙水平面對(duì)三角形劈塊:
A.有摩擦力作用,方向向左;
B.有摩擦力作用,方向向右;
C.沒有摩擦力作用; D.條件不足,無法判定.
分析與解:此題用“整體法”分析.因?yàn)槲飰K和劈塊均處于靜止?fàn)顟B(tài),因此把物塊和劈塊看作是一個(gè)整體,由于劈塊對(duì)地面無相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故沒有摩擦力存在.(試討論當(dāng)物塊加速下滑和加速上滑時(shí)地面與劈塊之間的摩擦力情況?)
例14、如圖22所示,質(zhì)量為M的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面傾角為θ。質(zhì)量為m的光滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間,A和B都處于靜止?fàn)顟B(tài),求地面對(duì)三棱柱支持力和摩擦力各為多少?
分析與解:選取A和B整體為研究對(duì)象,它受到重力(M+m)g,地面支持力N,墻壁的彈力F和地面的摩擦力f的作用(如圖23所示)而處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡條件有:
N-(M+m)g=0,F=f,可得N=(M+m)g
再以B為研究對(duì)象,它受到重力mg,三棱柱對(duì)它的支持力NB,墻壁對(duì)它的彈力F的作用(如圖24所示)。而處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件有:
NB.cosθ=mg, NB.sinθ=F,解得F=mgtanθ.
所以f=F=mgtanθ.
問題十、弄清研究平衡物體的臨界問題的求解方法。
物理系統(tǒng)由于某些原因而發(fā)生突變時(shí)所處的狀態(tài),叫臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)也可理解為“恰好出現(xiàn)”和“恰好不出現(xiàn)”某種現(xiàn)象的狀態(tài)。平衡物體的臨界問題的求解方法一般是采用假設(shè)推理法,即先假設(shè)怎樣,然后再根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)列方程求解。
例15、(2004年江蘇高考試題)如圖25所示,半徑為R、圓心為O的大圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),兩個(gè)輕質(zhì)小圓環(huán)套在大圓環(huán)上.一根輕質(zhì)長(zhǎng)繩穿過兩個(gè)小圓環(huán),它的兩端都系上質(zhì)量為m的重物,忽略小圓環(huán)的大小。
(1)將兩個(gè)小圓環(huán)固定在大圓環(huán)豎直對(duì)稱軸的兩側(cè)θ=30°的位置上(如圖25).在—兩個(gè)小圓環(huán)間繩子的中點(diǎn)C處,掛上一個(gè)質(zhì)量M=m的重物,使兩個(gè)小圓環(huán)間的繩子水平,然后無初速釋放重物M.設(shè)繩子與大、小圓環(huán)間的摩擦均可忽略,求重物M下降的最大距離.
(2)若不掛重物M.小圓環(huán)可以在大圓環(huán)上自由移動(dòng),且繩子與大、小圓環(huán)間及大、小圓環(huán)之間的摩擦均可以忽略,問兩個(gè)小圓環(huán)分別在哪些位置時(shí),系統(tǒng)可處于平衡狀態(tài)?
分析與解:(1)重物向下先做加速運(yùn)動(dòng),后做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)重物速度為零時(shí),下降的距離最大.設(shè)下降的最大距離為,由機(jī)械能守恒定律得:
解得 ,(另解h=0舍去)
(2)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí),兩小環(huán)的可能位置為:
a.兩小環(huán)同時(shí)位于大圓環(huán)的底端.
b.兩小環(huán)同時(shí)位于大圓環(huán)的頂端.
c.兩小環(huán)一個(gè)位于大圓環(huán)的頂端,另一個(gè)位于大圓環(huán)的底端.
d.除上述三種情況外,根據(jù)對(duì)稱性可知,系統(tǒng)如能平衡,則兩小圓環(huán)的位置一定關(guān)于大圓環(huán)豎直對(duì)稱軸對(duì)稱.設(shè)平衡時(shí),兩小圓環(huán)在大圓環(huán)豎直對(duì)稱軸兩側(cè)角的位置上(如圖26所示).對(duì)于重物,受繩子拉力與重力作用,有:
對(duì)于小圓環(huán),受到三個(gè)力的作用,水平繩子的拉力、豎直繩子的拉力、大圓環(huán)的支持力.兩繩子的拉力沿大圓環(huán)切向的分力大小相等,方向相反

得,而,所以 。
例16、如圖27所示,物體的質(zhì)量為2kg,兩根輕繩AB和AC的一端連接于豎直墻上,另一端系于物體上,在物體上另施加一個(gè)方向與水平線成θ=600的拉力F,若要使兩繩都能伸直,求拉力F的大小范圍。
分析與解:作出A受力圖如圖28所示,由平衡條件有:
F.cosθ-F2-F1cosθ=0,
Fsinθ+F1sinθ-mg=0
要使兩繩都能繃直,則有:F1
由以上各式可解得F的取值范圍為:。
問題十一、弄清研究平衡物體的極值問題的兩種求解方法。
在研究平衡問題中某些物理量變化時(shí)出現(xiàn)最大值或最小值的現(xiàn)象稱為極值問題。求解極值問題有兩種方法:
方法1:解析法。根據(jù)物體的平衡條件列方程,在解方程時(shí)采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值。通常用到數(shù)學(xué)知識(shí)有二次函數(shù)極值、討論分式極值、三角函數(shù)極值以及幾何法求極值等。
方法2:圖解法。根據(jù)物體平衡條件作出力的矢量圖,如只受三個(gè)力,則這三個(gè)力構(gòu)成封閉矢量三角形,然后根據(jù)圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,確定最大值和最小值。
例17、重量為G的木塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,一人欲用最小的作用力F使木塊做勻速運(yùn)動(dòng),則此最小作用力的大小和方向應(yīng)如何?
分析與解:木塊在運(yùn)動(dòng)過程中受摩擦力作用,要減小摩擦力,應(yīng)使作用力F斜向上,設(shè)當(dāng)F斜向上與水平方向的夾角為α?xí)r,F(xiàn)的值最小。木塊受力分析如圖29所示,由平衡條件知:
Fcosα-μFN=0, Fsinα+FN-G=0
解上述二式得:。
令tanφ=μ,則,
可得:
可見當(dāng)時(shí),F(xiàn)有最小值,即。
用圖解法分析:由于Ff=μFN,故不論FN如何改變,F(xiàn)f與FN的合力F1的方向都不會(huì)發(fā)生改變,如圖30所示,合力F1與豎直方向的夾角一定為,可見F1、F和G三力平衡,應(yīng)構(gòu)成一個(gè)封閉三角形,當(dāng)改變F與水平方向夾角時(shí),F(xiàn)和F1的大小都會(huì)發(fā)生改變,且F與F1方向垂直時(shí)F的值最小。由幾何關(guān)系知:。
問題十二、弄清力的平衡知識(shí)在實(shí)際生活中的運(yùn)用。
例18、電梯修理員或牽引專家常常需要監(jiān)測(cè)金屬繩中的張力,但不能到繩的自由端去直接測(cè)量.某公司制造出一種能測(cè)量繩中張力的儀器,工作原理如圖31所示,將相距為L(zhǎng)的兩根固定支柱A、B(圖中小圓框表示支柱的橫截面)垂直于金屬繩水平放置,在AB的中點(diǎn)用一可動(dòng)支柱C向上推動(dòng)金屬繩,使繩在垂直于AB的方向豎直向上發(fā)生一個(gè)偏移量,這時(shí)儀器測(cè)得繩對(duì)支柱C豎直向下的作用力為F.
(1)試用L、、F表示這時(shí)繩中的張力T.
(2)如果偏移量,作用力F=400NL=250,計(jì)算繩中張力的大小
分析與解:(1)設(shè)c′點(diǎn)受兩邊繩的張力為T1和T2,的夾角為θ,如圖32所示。依對(duì)稱性有:T1=T2=T 由力的合成有 : F=2Tsinθ
根據(jù)幾何關(guān)系有 sinθ=
聯(lián)立上述二式解得 T= ,因d< (2)將d=10mm,F(xiàn)=400N,L=250mm代入,解得 T=2.5×103N , 即繩中的張力為2.5×103N
二、警示易錯(cuò)試題
警示1::注意“死節(jié)”和“活節(jié)”問題。
例19、如圖33所示,長(zhǎng)為5m的細(xì)繩的兩端分別系于豎立在地面上相距為4m的兩桿的頂端A、B ,繩上掛一個(gè)光滑的輕質(zhì)掛鉤,其下連著一個(gè)重為12N的物體,平衡時(shí),問:
①繩中的張力T為多少??
②A點(diǎn)向上移動(dòng)少許,重新平衡后,繩與水平面夾角,繩中張力如何變化??
例20、如圖34所示,AO、BO和CO三根繩子能承受的最大拉力相等,O為結(jié)點(diǎn),OB與豎直方向夾角為θ,懸掛物質(zhì)量為m。
求OA、OB、OC三根繩子拉力的大小 。
②A點(diǎn)向上移動(dòng)少許,重新平衡后,繩中張力如何變化?
分析與解:例19中因?yàn)槭窃诶K中掛一個(gè)輕質(zhì)掛鉤,所以整個(gè)繩子處處張力相同。而在例20中,OA、OB、OC分別為三根不同的繩所以三根繩子的張力是不相同的。不少同學(xué)不注意到這一本質(zhì)的區(qū)別而無法正確解答例19、例20。
對(duì)于例19分析輕質(zhì)掛鉤的受力如圖35所示,由平衡條件可知,T1、T2合力與G等大反向,且T1=T2, 所以
T1sin+T2sin=T3=G
即T1=T2= ,而 AO.cos+BO.cos= CD,所以 cos=0.8 sin=0.6,T1=T2=10N
同樣分析可知:A點(diǎn)向上移動(dòng)少許,重新平衡后,繩與水平面夾角,繩中張力均保持不變。
而對(duì)于例20分析節(jié)點(diǎn)O的受力如圖36所示,由平衡條件可知,T1、T2合力與G等大反向,但T1不等于T2,所以
T1=T2sin, G=T2cos
但A點(diǎn)向上移動(dòng)少許,重新平衡后,繩OA、OB的張力均要發(fā)生變化。如果說繩的張力仍不變就錯(cuò)了。
警示2:注意“死桿”和“活桿”問題。
例21、 如圖37所示,質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩OC懸掛在支架上的O點(diǎn),輕桿OB可繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),求細(xì)繩OA中張力T大小和輕桿OB受力N大小。
例22、 如圖38所示,水平橫梁一端A插在墻壁內(nèi),另一端裝有小滑輪B,一輕繩一端C固定于墻壁上,另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量為m=10kg的重物,,則滑輪受到繩子作用力為:
A.50N
B.
C.100N
D.
分析與解:對(duì)于例21由于懸掛物體質(zhì)量為m,繩OC拉力大小是mg,將重力沿桿和OA方向分解,可求.
對(duì)于例22若依照例21中方法,則繩子對(duì)滑輪,應(yīng)選擇D項(xiàng);實(shí)際不然,由于桿AB不可轉(zhuǎn)動(dòng),是死桿,桿所受彈力的方向不沿桿AB方向。由于B點(diǎn)處是滑輪,它只是改變繩中力的方向,并未改變力的大小,滑輪兩側(cè)繩上拉力大小均是100N,夾角為,故而滑輪受繩子作用力即是其合力,大小為100N,正確答案是C而不是D。

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