摘要:二力平衡的条件及应用

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某同学做“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验.他先用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在水平放置的平滑木板上做匀速直线运动,并在木板上逐次加砝码,得到如表一所示的实验数据.然后他将一条毛巾铺在木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在粗糙的毛巾表面上做匀速直线运动,并重复上述实验过程,得到如表二所示的实验数据.
次数 接触面 压力 测力计的读数   次数 接触面 压力 测力计的读数
1 木板面 1.5N 0.2N 4 毛巾面 1.5N 0.5N
2 木板面 3N 0.4N 5 毛巾面 3N 1N
3 木板面 4.5N 0.6N 6 毛巾面 4.5N 1.5N
表一 表二
(1)实验中要求弹簧测力计必须沿水平方向拉木块,使其在水平面上做匀速直线运动,根据弹簧测力计的示数就可以知道木块所受滑动摩擦力大小,其理论根据是:
木块受到的拉力和摩擦力是一对平衡力
木块受到的拉力和摩擦力是一对平衡力
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(2)数据分析与结论:a.分析比较实验次数1与2(2与3、1与3)或4与5(5与6、4与6)的数据及相关条件,可得出的初步结论是:在粗糙程度不变的情况下,
压力越大,滑动摩擦力越大
压力越大,滑动摩擦力越大
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b.分析比较实验次数1与4、2与5或3与6的数据及相关条件,可得出的初步结论是
压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
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(3)该同学在得出上述实验结论后,又产生了新的猜想:滑动摩擦力的大小是否还跟接触面的面积有关?如果他用实验来进一步探究,应做什么?
控制压力和接触面粗糙程度,改变木块与木板接触面的大小,木块侧放立放都可以,用弹簧测力计拉着匀速直线滑动,测出拉力
控制压力和接触面粗糙程度,改变木块与木板接触面的大小,木块侧放立放都可以,用弹簧测力计拉着匀速直线滑动,测出拉力
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二、要点梳理

  1. 对重力、弹力、摩擦力这三种力应从它们产生的条件及其三要素来掌握。其中特别注意以下几点:
    1. 重力:方向是竖直向下的含义即为垂直水平面向下,而且在任何情况下物体(处于斜面上的物体 、正在升空的物体等)受到重力的方向总是竖直向下。重心不一定都在物体上。
    2. 弹力的形式有很多,如推力、拉力、提力、压力等,切记压力、支持力的方向总是垂直于接触面。另外弹簧伸长与受到拉力的大小有关,弹簧受到的拉力越大,其伸长越长。这也是弹簧测力计的原理。

  实测

  物体

物体质量

   m(kg)

   重力

   G(N)

  比值G/m

   (N/kg)

比值G/m的平均值

       (N/kg)

  物体1

    0.1

  0.99

    9.9


  物体2

    0.2

  1.96

    9.8

  物体3

    0.3

  2.91

    9.7

    1. 滑动摩擦力的大小仅由压力、接触面的粗糙程度决定,压力越大,接触面越粗糙,摩擦力越大,而与物体的运动速度、接触面积等因素无关。滑动摩擦力的方向总是与相对运动方向相反,但不一定与其运动方向相反。

2、受力分析是解决力学问题必备的一项最基本技能。①通常对物体进行受力分析的次序是按重力、弹力、摩擦力进行的;分析中要求做到不遗漏力,不多增力。②要做到不遗漏力,不多增力,可以从这几个方面着手:A按这些力的产生条件进行判断它们是否存在;B学会运用物体处于平衡时,应满足的力的平衡关系来确定一些力的存在以及大小。

3、杠杆的特征:①判断一个物体是不是杠杆,需要满足三个条件,即硬物体(不一定是棒)、受力(动力和阻力)和转动(绕固定点)。杠杆可以是直的也可以是弯的甚至是任意形状的,只要在力的作用下能绕固定点转动,且是硬物体,都可称为杠杆。②力臂的画法:确定支点O的位置;对杠杆进行受力分析,画出力的作用线;过支点向力的作用线作垂线。③因为使用任何机械都不能省功,因此既省力又省距离的杠杆是不存在的。

4、关于杠杆的平衡条件F1L1=F2L2;(1)杠杆平衡是指杠杆处于静止或匀速转动,不一定是水平位置静止。(2)应用杠杆平衡条件解题的三步骤①依题找出杠杆的五要素:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。②明确题目给出的已知条件③根据平衡条件F1L1=F2L2列式求解。

5、滑轮组:①滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物体与动滑轮总重量的几分之一,绳子自由端移动的距离就是物体升高高度的几倍。②承担总重量的“几段绳子”的确定:看直接与动滑轮接触的(包括栓在动滑轮框的)总共有几根。

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