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1、专题03 弹力、摩擦力以及力的合成与分解目录题型一 弹力的有无及方向的判断1题型二 弹力分析的“四类模型”问题2题型三 “活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题4类型1“活结”和“死结”问题4类型2“动杆”和“定杆”问题6题型四 静摩擦力的分析7题型五 滑动摩擦力的分析9题型六摩擦力的突变问题11类型1“静静”突变11类型2“静动”突变11类型3“动静”突变12类型4“动动”突变13题型七 力的合成与分解14题型八力合成与分解思想的重要应用木楔问题15题型一 弹力的有无及方向的判断【解题指导】1弹力有无的判断方法(1)条件法:根据弹力产生条件物体是否直接接触并发生弹性形变(2)假设法:假设两
2、个物体间不存在弹力,看物体能否保持原有的状态,若运动状态不变,则此处没有弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在2接触面上的弹力方向判断面与面点与面点与曲面曲面与平面垂直于接触面垂直于接触面垂直于切面垂直于平面【例1】(2022重庆市万州南京中学高三月考)如图所示,静止的小球m分别与一个物体(或面)接触,各接触面光滑,A图中细绳沿竖直方向,则小球m受到两个弹力的是()【例2】如图所示,一倾角为45的斜面固定于墙角,为使一光滑的铁球静止于图示位置,需加一水平力F,且F通过球心。下列说法正确的是()A铁球一定受墙面水平
3、向左的弹力B铁球可能受墙面水平向左的弹力C铁球一定受斜面通过铁球的重心的弹力D铁球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力【例3】如图所示,小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成角的细绳拴接一小球。当小车与小球相对静止,一起在水平面上运动时,下列说法正确的是()A细绳一定对小球有拉力的作用B轻弹簧一定对小球有弹力的作用C细绳不一定对小球有拉力的作用,但是轻弹簧对小球一定有弹力D细绳不一定对小球有拉力的作用,轻弹簧对小球也不一定有弹力题型二 弹力分析的“四类模型”问题1.轻绳、轻杆、弹性绳和轻弹簧的比较轻绳轻杆弹性绳轻弹簧图示受外力作用时形变的种类拉伸形变拉伸形变、压缩形变、弯曲形变拉伸形变拉伸
4、形变、压缩形变受外力作用时形变量大小微小,可忽略微小,可忽略较大,不可忽略较大,不可忽略弹力方向沿着绳,指向绳收缩的方向既能沿着杆,也可以跟杆成任意角度沿着绳,指向绳收缩的方向沿着弹簧,指向弹簧恢复原长的方向2.计算弹力大小的三种方法(1)根据胡克定律进行求解。(2)根据力的平衡条件进行求解。(3)根据牛顿第二定律进行求解。【例1】(2022河南郑州模拟)如图所示,水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点,长为L2 m的轻绳一端固定于直杆P点,另一端固定于墙上O点正下方的Q点,OP长为d1.2 m,重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态,则轻绳的弹力大小为()A10 N B8
5、 N C6 N D5 N【例2】(多选)如图所示是锻炼身体用的拉力器,并列装有四根相同的弹簧,每根弹簧的自然长度都是40 cm,某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m,则()A人的每只手受到拉力器的拉力为300 NB每根弹簧产生的弹力为150 NC每根弹簧的劲度系数为125 N/mD每根弹簧的劲度系数为500 N/m【例3】.(2022福建三明市质检)如图所示为位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为,在斜杆下端固定有质量为m的小球,重力加速度为g。现使小车以加速度a向右做匀加速直线运动,下列说法正确的是()A杆对小球的弹力一定竖直向上B杆对小球的弹力一定沿杆向上C杆对
6、小球的弹力大小为mgD杆对小球的弹力大小为F【例4】(多选)橡皮筋具有与弹簧类似的性质,如图所示,一条质量不计的橡皮筋竖直悬挂,劲度系数k100 N/m,橡皮筋上端安装有拉力传感器测量橡皮筋的弹力。当下端悬挂一个钩码,静止时拉力传感器读数为10 N,现将一个完全相同的钩码轻轻挂在第一个钩码的下方,取g10 m/s2,则()A悬挂第二个钩码的瞬间,拉力传感器的读数仍为10 NB悬挂第二个钩码的瞬间,钩码间的弹力大小是20 NC悬挂第二个钩码后,拉力传感器的读数恒为20 ND悬挂第二个钩码后,钩码运动速度最大时下降的高度为10 cm题型三 “活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题类型1“活结”和
7、“死结”问题1活结:当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时,由于滑轮或挂钩对绳无约束,因此绳上的力是相等的,即滑轮只改变力的方向不改变力的大小。2死结:若结点不是滑轮或挂钩,而是固定点时,称为“死结”结点,此时两侧绳上的弹力不一定相等。【例1】(2022辽宁葫芦岛市模拟)如图所示,细绳一端固定在A点,跨过与A等高的光滑定滑轮B后在另一端悬挂一个沙桶Q.现有另一个沙桶P通过光滑轻质挂钩挂在AB之间,稳定后挂钩下降至C点,ACB120,下列说法正确的是()A若只增加Q桶内的沙子,再次平衡后C点位置不变B若只增加P桶内的沙子,再次平衡后C点位置不变C若在两桶内增加相同质量的沙子,再次平衡后C点位置不变D若在两桶
8、内增加相同质量的沙子,再次平衡后沙桶Q位置上升【例2】.(2022天津市南开区高三模拟)如图为汽车的机械式手刹(驻车器)系统的结构示意图,结构对称当向上拉动手刹拉杆时,手刹拉索(不可伸缩)就会拉紧,拉索OD、OC分别作用于两边轮子的制动器,从而实现驻车的目的则以下说法正确的是()A当OD、OC两拉索夹角为60时,三根拉索的拉力大小相等B拉动手刹拉杆时,拉索AO上拉力总比拉索OD和OC中任何一个拉力大C若在AO上施加一恒力,OD、OC两拉索夹角越小,拉索OD、OC拉力越大D若保持OD、OC两拉索拉力不变,OD、OC两拉索越短,拉动拉索AO越省力【例3】如图所示,一不可伸长的轻绳左端固定于O点,右
9、端跨过位于O点的光滑定滑轮悬挂一质量为1 kg的物体,OO段水平,O、O间的距离为1.6 m,绳上套一可沿绳自由滑动的轻环,现在轻环上悬挂一钩码(图中未画出),平衡后,物体上升0.4 m,物体未碰到定滑轮。则钩码的质量为(sin 530.8,cos 530.6)()A1.2 kg B1.6 kg C. kg D. kg【例4】如图所示,一个轻质环扣与细线l1、l2连接(l1l2),两细线另一端分别连接着轻环P、Q,P、Q分别套在竖直面内的固定光滑杆AB和AC上,两杆与竖直方向的夹角相同。现将一铁块挂在环扣上,铁块静止时左、右两细线的张力分别为F1和F2,下列说法中正确的是()AF1F211 B
10、F1F2l1l2 CF1F2l2l1DF1F2(l2l1)(l2l1)类型2“动杆”和“定杆”问题1动杆:若轻杆用光滑的转轴或铰链连接,当杆处于平衡时,杆所受到的弹力方向一定沿着杆,否则会引起杆的转动。如图甲所示,C为转轴,B为两绳的结点,轻杆在缓慢转动过程中,弹力方向始终沿杆的方向。2定杆:若轻杆被固定不发生转动,则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向,如图乙所示。【例1】如图甲所示,轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的光滑定滑轮挂住一个质量为m1的物体,ACB30;图乙所示的轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG拉住,EG与水平方向成30角,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为
11、m2的物体,重力加速度为g,则下列说法正确的是()A图甲中BC对滑轮的作用力为B图乙中HG杆受到绳的作用力为m2gC细绳AC段的拉力FAC与细绳EG段的拉力FEG之比为11D细绳AC段的拉力FAC与细绳EG段的拉力FEG之比为m12m2【例2】如图为两种形式的吊车的示意图,OA为可绕O点转动的轻杆,轻杆的重力不计,AB为缆绳,当它们吊起相同重物时,杆OA在图(a)、(b)中的受力分别为Fa、 Fb,则下列关系正确的是()AFaFb BFaFbCFaFb D大小不确定【例3】水平横梁一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B,轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m10 kg 的重物
12、,CBA30,如图所示,则滑轮受到轻绳的作用力的大小为(g取10 N/kg)()A50 N B20 N C100 N D50 N题型四 静摩擦力的分析1静摩擦力的有无及方向判断方法(1)假设法(2)运动状态法先确定物体的运动状态,再利用平衡条件或牛顿第二定律确定静摩擦力的有无及方向。(3)牛顿第三定律法“力是物体间的相互作用”,先确定受力较少的物体是否受到静摩擦力并判断方向,再根据牛顿第三定律确定另一物体是否受到静摩擦力及方向。2静摩擦力的大小分析(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小。(2)物体有加速度时,若只受静摩擦力,则Ffma。若除受静摩擦力
13、外,物体还受其他力,则F合ma,先求合力再求静摩擦力。【例1】(2021广东佛山市佛山一中高一月考)如图所示,物体A静止在倾角为30的斜面体上,现保持斜面体质量不变,将斜面倾角由30缓慢增大到37的过程中,两物体仍保持静止,则下列说法中正确的是( )AA对斜面体的压力减小 B斜面体对A的摩擦力增大C地面对斜面体的支持力减小 D地面对斜面体的摩擦力增大【例2】.(2022山东潍坊市4月模拟)(多选)如图所示,倾角为的粗糙斜劈放在粗糙水平面上,物体a放在斜劈的斜面上,轻质细线一端固定在物体a上,另一端绕过光滑的定滑轮1固定在c点,滑轮2下悬挂物体b,系统处于静止状态.若将固定点c向右移动少许,而物
14、体a与斜劈始终静止,则()A.细线对物体a的拉力增大B.斜劈对地面的压力减小C.斜劈对物体a的摩擦力减小D.地面对斜劈的摩擦力增大【例3】(多选)如图甲、乙所示,倾角为的斜面上放置一滑块M,在滑块M上放置物块m,M和m相对静止,一起沿斜面匀速下滑,下列说法正确的是()A图甲中物块m受到摩擦力B图乙中物块m受到摩擦力C图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力【例4】(多选)如图所示,长木板A与物体B叠放在水平地面上,物体与木板左端立柱间放置水平轻质弹簧,在水平外力F作用下,木板和物体都静止不动,弹簧处于压缩状态。将外力F缓慢减小到零,物体始终不动,在此过程中()A
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