高中专题习题受力分析
例1如图61所示,A、B两物体的质量分别是m1和m2,其接触面光滑,与水平面的
夹角为θ,若A、B与水平地面的动摩擦系数都是μ,用水平力F推A,使A、B一起加速运动,求:(1)A、B间的相互作用力(2)为维持A、B间不发生相对滑动,力F的取值范围。
分析与解:A在F的作用下,有沿A、B间斜面向上运动的趋势,据题意,为维持A、B间不发生相对滑动时,A处刚脱离水平面,即A不受到水平面的支持力,此时A与水平面间的摩擦力为零。
本题在求A、B间相互作用力N和B受到的摩擦力f2时,运用隔离法;而求A、B组成的系统的加速度时,运用整体法。
(1)对A受力分析如图62(a)所示,据题意有:N10,f10因此有:Ncosθm1g1FNsi
θm1a2由1式得A、B间相互作用力为:Nm1gcosθ(2)对B受力分析如图62(b)所示,则:N2m2gNcosθ3f2μN24将1、3代入4式得:f2μm1m2g取A、B组成的系统,有:Ff2m1m2a5由1、2、5式解得:Fm1gm1m2tgθμm2故A、B不发生相对滑动时F的取值范围为:0<F≤m1gm1m2tgθμm2
例2如图11所示,长为5米的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4米的两杆
顶端A、B。绳上挂一个光滑的轻质挂钩。它钩着一个重为12牛的物体。平衡时,绳中张力
fT____分析与解:本题为三力平衡问题。其基本思路为:选对象、分析力、画力图、列方程。
对平衡问题,根据题目所给条件,往往可采用不同的方法,如正交分解法、相似三角形等。所以,本题有多种解法。
解法一:选挂钩为研究对象,其受力如图12所示设细绳与水平夹角为α,由平衡条件可知:2TSi
αF,其中F12牛将绳延长,由图中几何条件得:Si
α35,则代入上式可得T10牛。解法二:挂钩受三个力,由平衡条件可知:两个拉力(大小相等均为T)的合力F’与F大小相等方向相反。以两个拉力为邻边所作的平行四边形为菱形。如图12所示,其中力
的三角形△OEG与△ADC相似,则:
得:
牛。
心得:挂钩在细绳上移到一个新位置,挂钩两边细绳与水平方向夹角仍相等,细绳的张
力仍不变。
例3如图2-12,m和M保持相对静止,一起沿倾角为θ的光滑斜面下滑,则M和
m间的摩擦力大小是多少?
错解:以m为研究对象,如图2-13物体受重力mg、支持力N、摩擦力f,如图建立坐标有
再以m+N为研究对象分析受力,如图2-14,(m+M)gsi
θ(M+m)a③
据式①,②,③解得f0
所以m与M间无摩擦力。
分析与解:造成错解主要是没有好的解题习惯,只是盲目的模r