力學
例1:【多選】如圖所示,兩個相同的光彈簧a、b一端固定在水平面上,另一端與質量為m的小球相連。 集光棒c的一端固定于天花板上。 ,另一端綁在球上。 彈簧a、b與光棒成120°夾角,彈簧a、b的彈力為mg,g為重力加速度。 如果突然移除集光棒,移除的瞬間會很小。 球的加速度可表示為
A.0 Bg C.1.5g D.2g
彈性計算:
(1)彈簧的彈力由胡克定律計算。 其他小變形產生的彈力必須與運動狀態結合起來,根據平衡條件或牛頓第二定律求解。
(2)彈簧可以處于壓縮狀態或拉伸狀態。 無論處于哪種狀態,只要在彈性極限內,胡克定律都適用。
注:如果問題只告訴了彈簧的變形量,或者只告訴了彈簧彈力的大小,但沒有指出彈簧是處于拉伸狀態還是壓縮狀態,那么必須進行討論視具體情況而定。 另外,彈簧測力計顯示的彈力只能是彈簧處于拉伸狀態時產生的。
例2:如圖所示,頂部有光滑定滑輪B的斜面靜止在粗糙的水平地面上。 三根細繩在O點打結,其中一根繩子穿過定滑輪并與斜面平行并與滑輪P連接,該繩子與滑輪Q連接。另一根繩子OA在下處于水平狀態。外力F的作用。塊P和Q均處于靜止狀態。 現在保持節點 O 的位置??不變,慢慢逆時針旋轉 OA 繩至垂直位置。 方向,在此過程中,P、Q 和斜面保持靜止,則
A、斜面對木塊P的摩擦力一直在減小。
B、斜面對塊P的支撐力不斷增大。
C、地面與斜面之間的摩擦力一直在減小。
D、面對斜面地面的支撐力一直在增加
2. 靜摩擦力判斷方法示例
(1) 倒推法
從研究對象的運動狀態推導出摩擦力所必須具備的條件,分析摩擦力在構成條件的相關因素之間的作用,就可以很容易地確定摩擦力的方向。
(2)狀態法
該方法的關鍵是首先確定物體的運動狀態(即加速度的方向),然后利用牛頓第二定律(F=ma)確定合力,進而確定摩擦力的大小和方向通過力分析來計算力。
示例 3:將三角形木塊 ABC 放置在粗糙的水平表面上。 兩個質量為 m1 和 m2 的物體分別放置在其兩個粗糙的斜面上。 米1>米2。 如圖所示,如果三角形木塊和兩個物體都是靜止的,那么粗水平面面向三角形木塊
A、有摩擦力,摩擦力方向水平向右。
B、有摩擦力,摩擦力方向水平向左。
C、有摩擦力,但由于沒有給出m1、m2、θ1、θ2的值,所以無法確定摩擦力的方向。
D.以上結論均不正確
總結受力分析方法要點
(1)只分析研究對象所受的力,不分析研究對象對其他物體所施加的力,不要誤認為作用于其他物體的力通過“力的傳遞”作用于所研究的物體。
(2) 只分析按其性質命名的力,不分析按作用命名的力,如功率、阻力、滑動力等。
(3)每次分析力時,應找到該力的施加對象,防止對一些不存在的力進行過度分析。
(4)如果難以確定力的存在與否,可以采用假設分析或改變研究對象的分析。
(5)物體所受的力會隨著運動狀態的變化而變化。 如有必要,應以所學知識為基礎。
通過計算確定。
(6)合力和分力不同時分析:合力和分力不能同時作為作用在物體上的力。 只分析實際存在的力,不分析它們的合力或分力。
方法與技巧 整體法與孤立法應用技巧
(1)整體法是以整體為研究對象的力分析方法,一般用于研究系統內不涉及物體的力和運動。
(2)隔離法是將確定的研究對象從系統中隔離出來進行受力分析的方法。 一般用于研究系統中對象之間的相互作用和運動。
力的合成與分解
1. 基本概念
(1) 如果一個力所產生的效果與幾個力共同作用所產生的效果完全相同,則該力稱為這些力的合力,這些力就是該力的分力。
(2)求幾個力的合力的過程稱為力的合成。 力的合成是等價替代,合成的結果是唯一的。
(3) 眾所周知,求力分量的過程稱為力分解。
合力和分力不是同時存在的力。 力的合成實際上就是尋找一個(假想的)力,相當于幾個(真實的)力的作用的過程; 力的分解實際上就是尋找多種效應的過程。 與該(真實)力等效的(假設)力過程。 合力和分力都可以等效地代替原來的真實力,但在對物體進行受力分析時不能重復考慮。
2. 強制算法
力是矢量,其運算遵循矢量運算規則,即力的合成和分解必須按照平行四邊形規則或多邊形規則進行。
(1)力的平行四邊形法則
以力圖中的線段F1和F2為鄰邊,畫出平行四邊形。 它的對角線代表合力的大小和方向,如圖A所示。
(2) 力的多邊形法則
如果力首尾相連,則合力將從第一個力的起點指向最后一個力的終點。 高中最常用的方法就是這個原理的簡化,就是三角法則。 如圖B所示。
力的合成與分解的應用
1.合力范圍的確定
(1) 兩個公共點力的合成:|F1-F2|≤F≤F1+F2。
即當兩個力的大小不變時,合力隨著角度的增大而減小。 當兩個力共線且方向相反時,合力最小,為|F1-F2|; 當兩個力共線且方向相同時。 ,最大合力為F1+F2。
(2) 三個公共點力的合成。
① 當三個力共線且方向相同時,它們的最大合力為F=F1+F2+F3;
② 以這三個力的大小為邊,若能構成閉合三角形,則合力的最小值為零。 如果不能形成閉合三角形高中物理彈力分析,則合力的最小值等于最大的力減去其他兩個力。 大小的總和。
2. 根據效果計算兩個實際分力的一般步驟
模型構建突破“滑結”和“死結”問題
1、“活結”可以理解為將繩子分成兩部分并且可以沿著繩子移動的結。 “活結”一般是由繩索穿過滑輪或在繩索上掛上光滑的鉤子而形成。 雖然繩子被稱為“活結”,雖然是彎曲的,但實際上是同一條繩子,所以“滑結”分開的兩段繩子上的彈力大小必須相等,而且合力的方向也必須相等。兩段繩子的力必須沿著兩段繩子之間的角度的平分線。
2、“死結”可以理解為將繩子分成兩段并且不能沿著繩子移動的結。 “死結”兩側的繩子因結而成為兩根獨立的繩子,因此“死結”分開的兩段繩子上的彈力大小不一定相等。
其典型模型如圖所示。 繩子上覆蓋著一個光環,光環作用在繩子上形成“滑結”。 此時,繩子上各處的張力是相等的。 平衡時,左右繩索與水平面的夾角相等,即α=β。 當動點P移動到P'時,繩子的長度保持不變,角度α=β也保持不變,Q移動到Q',這與繩子的“死結”模型完全不同。
公共點力的平衡
解決平衡問題的基本思路
使用整體法和隔離法的技巧
1、在分析兩個或多個相互作用物體的整體受力情況以及分析外力對系統的影響時,應采用整體方法。
2.在分析系統中的對象(或對象的各部分)之間的交互時,通常使用隔離方法。
3.整體法和孤立法不是獨立的。 對于一些較為復雜的問題,通常需要多次選擇研究對象,交替使用整體法和孤立法。
臨界和極端條件分析
當某一物理量發生變化時,會引起其他幾個物理量的變化,導致物體的平衡狀態“剛出現”或“剛不出現”。 提問中常用“恰到好處”、“恰到好處”、“恰到好處”等語言。 敘述。
(1)“剛開始滑動”所代表的臨界條件是:靜摩擦力達到最大值。
(2)“兩個物體完全分開”所表達的臨界條件是:兩個物體之間的壓力為零。
(3)“剛斷”所代表的臨界條件是:繩索的拉力最大。
注:對于與現實相關的臨界問題,關鍵是將生活現象中的問題轉化為物理模型,特別是深入理解臨界條件對應的數學規律,即建立數學和數學關系方程來求解。
圖解法:對于受三力影響的動平衡問題,常用圖解分析法。 根據平行四邊形法則,畫出物體初始狀態下力的復合矢量圖,根據力的變化改變原來的矢量圖,并根據有向線段長度的變化來確定每個力的變化。 應用圖解法的關鍵是明確恒力和了解變力的變化趨勢。
【天津高考】如圖所示,球上系著一根繩子,繩子的另一端固定在O點,現在用水平力F慢慢推動斜面,球就滑動了在斜坡上,沒有摩擦力。 弦始終處于直線狀態,當球上升到接近斜坡頂部時,弦接近水平。 在此過程中,斜面對球的支撐力FN和繩對球的拉力FT的變化為:
A.FN不變高中物理彈力分析,FT持續增加
B.FN持續增加,FT持續減少
C.FN不變,FT先增后減
D.FN持續增加,FT先減少后增加
由于水平力F緩慢推動斜面,使球處于動態平衡狀態。 小球受到大小和方向不變的重力、方向不變的斜面的支撐力、方向和大小變化的繩子的拉力。 三力形成一個閉合三角形。 畫出小球受力示意圖,如圖所示。 當弦平行于斜坡時,弦張力F_T_2垂直于支撐力的方向,且弦張力F_T_2最小。 當球上升到接近斜坡頂部時,弦接近水平,張力為F_T_4,因此FT先減小后增大。 在此過程中,斜坡對球的支撐力FN不斷增大。 選項D正確。
應用圖解法解決動態平衡問題的基本方法
1、確定研究對象,并對研究對象進行應力分析。
2. 根據平行四邊形法則畫出不同狀態下的力矢量圖。 為了方便比較物理資源網,可以將它們畫在同一張圖上; 關鍵是要分析三角形中哪一點在運動,運動規律是什么。
3、根據有向線段(代表力)長度的變化來判斷各個力大小的變化。
分析方法:
(1)根據動平衡狀態畫出相應的幾何圖形; (2) 列出使用平衡條件的函數方程; (3)根據函數關系表達式分析判斷物理量的變化。 在三力平衡問題中,當不能直接用圖解方法分析時,需要注意的是,力的三角形與空間的幾何三角形相似,相似三角形的比例關系或者正弦定理(拉米原理)可以用來解決這個問題。 數字與形狀的結合也是處理此類問題的有效方法。