1.如圖所示,用彈簧測力計來拉靜止在水平桌面上的木塊A,逐漸增加拉力,直到木塊運動為止,這一探究性的實驗是用來說明( )
A.靜摩擦力大小不是一個固定的值
B.靜摩擦力有一個最大限度
C.動摩擦因數(shù)與接觸面的材料及粗糙程度有關(guān)
D.作用力和反作用力大小總是相等
3.共點力平衡的幾種常用解法:
(1)力的合成與分解法
(2)正交分解法
(3)相似三角形法
(4)三力匯交原理
類型一整體法和隔離法的應(yīng)用
[例1]三根不可伸長的相同的輕繩,一端系在半徑為r0的環(huán)1上,彼此間距相等,繩穿過半徑為r0的第3個圓環(huán),另一端用同樣方式系在半徑為2r0的圓環(huán)2(如圖)環(huán)1固定在水平面上,整個系統(tǒng)處于平衡。試求第2個環(huán)中心與第3個環(huán)中心之距離。(三個環(huán)都是用同種金屬絲制作的,摩擦不計)
導(dǎo)示:由于對稱性,每根繩子上的張力大小相等,設(shè)為T。設(shè)1、3兩環(huán)的質(zhì)量為m,則2環(huán)的質(zhì)量為2m。
對2、3兩環(huán)整體有:2mg+mg=3T;
對環(huán)2有:2mg=3Tsinθ
解得:
所以,2、 3兩環(huán)中心距離d=
[例2](山西省實驗中學(xué)08屆高三第二次月考試題)一個底面粗糙,質(zhì)量為m的劈放在水平面上,劈的斜面光滑且傾角為30o,如圖所示,F(xiàn)用一端固定的輕繩系一質(zhì)量也為m的小球,繩與斜面夾角為30o。
(1)當(dāng)劈靜止時繩子的張力及小球?qū)π泵娴膲毫Ω鳛槎啻螅?/p>
(2)若地面對劈的最大靜摩擦力等于地面對劈的支持力的K倍,為使整個系統(tǒng)靜止,K值必須滿足什么條件?
導(dǎo)示:(1)對小球受力分析如圖甲所示:
根據(jù)根據(jù)平衡條件得:
…
解得:;
(2)對小球和斜面系統(tǒng)受力分析如圖乙所示,根據(jù)根據(jù)平衡條件得有:
;
由摩擦力公式得:
系統(tǒng)處于靜止,則
所以,
類型二空間力的分析
對于空間力,我們可以從不同角度觀察物體受力情況,把空間力轉(zhuǎn)化為平面力進行處理。
[例3]如圖所示,長方形斜面傾角為37°,其長為0.8m,寬為0.6m,一重為25N的木塊原先在斜面上部,它與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.6,要使木塊沿對角線AC方向勻速下滑,需對它施以平行于斜面多大的力F?(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)
導(dǎo)示:從垂直斜面方向看,木塊在斜面平面內(nèi)的受力情況如圖所示,F(xiàn)只有垂直AC時木塊才能受力平衡,
所以,F(xiàn)=(mgsin37°)·sin37°=9N。
類型三規(guī)律探究題分析
[例4].當(dāng)物體從高空下落時,所受阻力會隨物體的速度增大而增大,因此經(jīng)過下落一段距離后將勻速下落,這個速度稱為此物體下落的收尾速度。研究發(fā)現(xiàn),在相同環(huán)境條件下,球形物體的收尾速度僅與球的半徑和質(zhì)量有關(guān).下表是某次研究的實驗數(shù)據(jù):
小球編號 |
A |
B |
C |
D |
E |
小球的半徑(×10-3m) |
0.5 |
0.5 |
1.5 |
2 |
2.5 |
小球的質(zhì)量(×10-6kg) |
2 |
5 |
45 |
40 |
100 |
小球的收尾速度(m/s) |
16 |
40 |
40 |
20 |
32 |
(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),求出B球與C球在達到終極速度時所受阻力之比.
(2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),歸納出球型物體所受阻力f與球的速度大小及球的半徑的關(guān)系(寫出有關(guān)表達式、并求出比例系數(shù)).
(3)現(xiàn)將C號和D號小球用輕質(zhì)細線連接,若它們在下落時所受阻力與單獨下落時的規(guī)律相同.讓它們同時從足夠高的同一高度下落,試求出它們的收尾速度;并判斷它們落地的順序(不需要寫出判斷理由).
導(dǎo)示:(1)球在達到終極速度時為平衡狀態(tài),有:
f =mg 、
則fB:fC =mB :mC 、
帶入數(shù)據(jù)得fB:fC=1:9 、
(2)由表中A、B球的有關(guān)數(shù)據(jù)可得,阻力與速度成正比;即 、
由表中B、C球有關(guān)數(shù)據(jù)可得,阻力與球的半徑的平方成正比,即 、
得 ⑥
k=4.9Ns/m3 (或k=5Ns/m3) ⑦
(3)將C號和D號小球用細線連接后,其收尾速度應(yīng)滿足mCg+mDg=fC +fD 、
即mCg+mDg=kv(rC2+rD2) 、
代入數(shù)據(jù)得 v=27.2m/s ⑩
比較C號和D號小球的質(zhì)量和半徑,可判斷C球先落地。
2.平衡問題中確定研究對象的方法是“整體法”與“隔離法”。
1.共點力作用下物體平衡的一般解題思路
(1)確定研究對象,即處于平衡的物體;
(2)對研究對象進行受力分析,畫好受力圖;
(3)建立平衡方程;
(4)求解未知物理量,其中正確分析研究對象的受力情況是解答問題的關(guān)鍵.
2.力的正交分解是在物體受三個或三個以上的共點力作用的情況下求合力的一種行之有效的方法,“分解”的目的是為了更方便地“合成”.正交分解的優(yōu)點就在于避免了對多個力用平行四邊形定則多次進行合成,分解后只要處理一條直線上的力的合成問題就可以了.
1.力的合成與分解遵從的是矢量的平行四邊形定則,這一知識點無論在靜力學(xué)還是在動力學(xué)的應(yīng)用中都占有非常重要的地位,高考中往往將其與一些數(shù)學(xué)方法,如幾何法、圖象法、函數(shù)法等結(jié)合在一起使用.
3.按重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力的順序進行受力分析,防止“漏”力,找施力物體,防止“添”力。
2.準(zhǔn)確把握三種不同性質(zhì)力的產(chǎn)生條件并結(jié)合物體運動狀態(tài)對物體進行受力分析.
1.從力的概念即力是物體對物體的作用來認識力,從力的作用效果來研究力.
3. 證明:導(dǎo)體中電流強度的微觀表達式為:I=nes
根據(jù)電阻定律:R =
根據(jù)歐姆定律:R =
自由程內(nèi),電子在加速電場作用下,速度從0增加到,由動能定理:qU =
又由于,可得出電阻率的表達式為:=
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