圖中虛線(xiàn)a、b、c代表電場(chǎng)中的三條等勢(shì)線(xiàn)，相鄰兩等勢(shì)線(xiàn)之間的電勢(shì)差相等，實(shí)線(xiàn)為一帶正電的微粒僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、Q是這條軌跡上的兩點(diǎn)，P、Q相比 （ ） 
| A．P點(diǎn)的電勢(shì)較高 |
| B．帶電微粒通過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度較大 |
| C．帶電微粒通過(guò)P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能較大 |
| D．帶電微粒在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能較大 |
ABD
解析
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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解
（1）利用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)器材有：濃度為0.05％（體積分?jǐn)?shù)）的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1ml的量筒、盛有適量清水的45×50cm2淺盤(pán)、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙。則：
①下面給出的實(shí)驗(yàn)步驟中，正確順序?yàn)椋?u> 。
A．將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上??????????????????????。
B．用滴管將濃度為0.05％油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1ml油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)N
C．將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S
D．將痱子粉均勻地撒在淺盤(pán)內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05％的油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n
②該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的單個(gè)油酸分子的直徑約為 （單位：cm）。
A、
B、
C、
D、
（2）如圖所示，科學(xué)家操控智能機(jī)器人在某星球上進(jìn)行了一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，采用雙線(xiàn)擺和光電計(jì)數(shù)器測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋阎扛鶓揖�(xiàn)長(zhǎng)為
，兩懸點(diǎn)間相距
，金屬小球半徑為
，
為光電計(jì)數(shù)器，現(xiàn)在將小球垂直于紙面向外拉動(dòng)，使懸線(xiàn)偏離豎直方向一個(gè)較小的角度并由靜止釋放，同時(shí)啟動(dòng)光電計(jì)數(shù)器，當(dāng)小球第一次經(jīng)過(guò)圖中虛線(xiàn)（光束）位置
時(shí)，由
射向
的光束被擋住，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，顯示為
，同時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，然后每當(dāng)小球經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)，計(jì)數(shù)器都計(jì)數(shù)一次，當(dāng)計(jì)數(shù)器上顯示的計(jì)數(shù)次數(shù)剛好為
時(shí)，所用的時(shí)間為
，由此可知：
①雙線(xiàn)擺的振動(dòng)周期
___________,雙線(xiàn)擺的擺長(zhǎng)為
_______________.
②計(jì)算重力加速度
時(shí)，依據(jù)公式
___________代入周期
和等效擺長(zhǎng)
的值即可求出重力加速度.
③科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量5種不同擺長(zhǎng)情況下單擺的振動(dòng)周期，記錄表格如下：
|
| 0.5 | 0.8 | 0.9 | 1.0 | 1.2 |
|
| 3.46 | 4.38 | 4.65 | 4.90 | 5.37 |
|
| 11.94 | 19.20 | 21.66 | 24.00 | 28.80 |
以
為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在圖上作出-圖像，并利用此圖象求得重力加速度_________
(保留兩位有效數(shù)字)
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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解
（1）利用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)器材有：濃度為0.05％（體積分?jǐn)?shù)）的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1ml的量筒、盛有適量清水的45×50cm2淺盤(pán)、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙。則：
①下面給出的實(shí)驗(yàn)步驟中，正確順序?yàn)椋?u> 。
A．將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上。
B．用滴管將濃度為0.05％油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1ml油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)N
C．將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S
D．將痱子粉均勻地撒在淺盤(pán)內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05％的油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n
②該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的單個(gè)油酸分子的直徑約為 （單位：cm）。
A、
B、
C、
D、
（2）如圖所示，科學(xué)家操控智能機(jī)器人在某星球上進(jìn)行了一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，采用雙線(xiàn)擺和光電計(jì)數(shù)器測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋阎扛鶓揖�(xiàn)長(zhǎng)為
，兩懸點(diǎn)間相距
，金屬小球半徑為
，
為光電計(jì)數(shù)器，現(xiàn)在將小球垂直于紙面向外拉動(dòng)，使懸線(xiàn)偏離豎直方向一個(gè)較小的角度并由靜止釋放，同時(shí)啟動(dòng)光電計(jì)數(shù)器，當(dāng)小球第一次經(jīng)過(guò)圖中虛線(xiàn)（光束）位置
時(shí)，由
射向
的光束被擋住，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，顯示為
，同時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，然后每當(dāng)小球經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)，計(jì)數(shù)器都計(jì)數(shù)一次，當(dāng)計(jì)數(shù)器上顯示的計(jì)數(shù)次數(shù)剛好為
時(shí)，所用的時(shí)間為
，由此可知：
①雙線(xiàn)擺的振動(dòng)周期
___________,雙線(xiàn)擺的擺長(zhǎng)為
_______________.
②計(jì)算重力加速度
時(shí)，依據(jù)公式
___________代入周期
和等效擺長(zhǎng)
的值即可求出重力加速度.
③科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量5種不同擺長(zhǎng)情況下單擺的振動(dòng)周期，記錄表格如下：
| | 0.5 | 0.8 | 0.9 | 1.0 | 1.2 |
| | 3.46 | 4.38 | 4.65 | 4.90 | 5.37 |
|
| 11.94 | 19.20 | 21.66 | 24.00 | 28.80 |
以
為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在圖上作出-圖像，并利用此圖象求得重力加速度_________
(保留兩位有效數(shù)字)
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科目：高中物理 來(lái)源：2010-2011學(xué)年重慶八中高三上學(xué)期第三次月考（理科綜合）物理部分 題型：實(shí)驗(yàn)題
（1）利用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)器材有：濃度為0.05％（體積分?jǐn)?shù)）的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1ml的量筒、盛有適量清水的45×50cm2淺盤(pán)、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙。則：
①下面給出的實(shí)驗(yàn)步驟中，正確順序?yàn)椋?u> 。
A．將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上。
B．用滴管將濃度為0.05％油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1ml油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)N
C．將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S
D．將痱子粉均勻地撒在淺盤(pán)內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05％的油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n
②該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的單個(gè)油酸分子的直徑約為 （單位：cm）。
A、
B、
C、
D、
（2）如圖所示，科學(xué)家操控智能機(jī)器人在某星球上進(jìn)行了一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，采用雙線(xiàn)擺和光電計(jì)數(shù)器測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋阎扛鶓揖�(xiàn)長(zhǎng)為
，兩懸點(diǎn)間相距
，金屬小球半徑為
，
為光電計(jì)數(shù)器，現(xiàn)在將小球垂直于紙面向外拉動(dòng)，使懸線(xiàn)偏離豎直方向一個(gè)較小的角度并由靜止釋放，同時(shí)啟動(dòng)光電計(jì)數(shù)器，當(dāng)小球第一次經(jīng)過(guò)圖中虛線(xiàn)（光束）位置
時(shí)，由
射向
的光束被擋住，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，顯示為
，同時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，然后每當(dāng)小球經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)，計(jì)數(shù)器都計(jì)數(shù)一次，當(dāng)計(jì)數(shù)器上顯示的計(jì)數(shù)次數(shù)剛好為
時(shí)，所用的時(shí)間為
，由此可知：
①雙線(xiàn)擺的振動(dòng)周期
___________,雙線(xiàn)擺的擺長(zhǎng)為
_______________.
②計(jì)算重力加速度
時(shí)，依據(jù)公式
___________代入周期
和等效擺長(zhǎng)
的值即可求出重力加速度.
③科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量5種不同擺長(zhǎng)情況下單擺的振動(dòng)周期，記錄表格如下：
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0.5 |
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21.66 |
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為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在圖上作出-圖像，并利用此圖象求得重力加速度_________
(保留兩位有效數(shù)字)
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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解
第一部分 力＆物體的平衡
第一講 力的處理
一、矢量的運(yùn)算
1、加法
表達(dá)：
+ 
= 
。
名詞：
為“和矢量”。
法則：平行四邊形法則。如圖1所示。
和矢量大小：c = 
，其中α為
和
的夾角。
和矢量方向：
在
、
之間，和
夾角β= arcsin
2、減法
表達(dá)：
= 
－
。
名詞：
為“被減數(shù)矢量”，
為“減數(shù)矢量”，
為“差矢量”。
法則：三角形法則。如圖2所示。將被減數(shù)矢量和減數(shù)矢量的起始端平移到一點(diǎn)，然后連接兩時(shí)量末端，指向被減數(shù)時(shí)量的時(shí)量，即是差矢量。
差矢量大小：a = 
，其中θ為
和
的夾角。
差矢量的方向可以用正弦定理求得。
一條直線(xiàn)上的矢量運(yùn)算是平行四邊形和三角形法則的特例。
例題：已知質(zhì)點(diǎn)做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為R ，周期為T(mén) ，求它在
T內(nèi)和在
T內(nèi)的平均加速度大小。
解說(shuō)：如圖3所示，A到B點(diǎn)對(duì)應(yīng)
T的過(guò)程，A到C點(diǎn)對(duì)應(yīng)
T的過(guò)程。這三點(diǎn)的速度矢量分別設(shè)為
、
和
。
根據(jù)加速度的定義 
= 
得：
= 
，
= 
由于有兩處涉及矢量減法，設(shè)兩個(gè)差矢量 
= 
－
，
= 
－
，根據(jù)三角形法則，它們?cè)趫D3中的大小、方向已繪出（
的“三角形”已被拉伸成一條直線(xiàn)）。
本題只關(guān)心各矢量的大小，顯然：
= 
= 
= 
，且：
= 
= 
，
= 2
= 
所以：
= 
= 
= 
，
= 
= 
= 
。
（學(xué)生活動(dòng)）觀(guān)察與思考：這兩個(gè)加速度是否相等，勻速率圓周運(yùn)動(dòng)是不是勻變速運(yùn)動(dòng)？
答：否；不是。
3、乘法
矢量的乘法有兩種：叉乘和點(diǎn)乘，和代數(shù)的乘法有著質(zhì)的不同。
⑴ 叉乘
表達(dá)：
×
= 
名詞：
稱(chēng)“矢量的叉積”，它是一個(gè)新的矢量。
叉積的大小：c = absinα，其中α為
和
的夾角。意義：
的大小對(duì)應(yīng)由
和
作成的平行四邊形的面積。
叉積的方向：垂直
和
確定的平面，并由右手螺旋定則確定方向，如圖4所示。
顯然，
×
≠
×
，但有：
×
= －
×
⑵ 點(diǎn)乘
表達(dá)：
·
= c
名詞：c稱(chēng)“矢量的點(diǎn)積”，它不再是一個(gè)矢量，而是一個(gè)標(biāo)量。
點(diǎn)積的大小：c = abcosα，其中α為
和
的夾角。
二、共點(diǎn)力的合成
1、平行四邊形法則與矢量表達(dá)式
2、一般平行四邊形的合力與分力的求法
余弦定理（或分割成RtΔ）解合力的大小
正弦定理解方向
三、力的分解
1、按效果分解
2、按需要——正交分解
第二講 物體的平衡
一、共點(diǎn)力平衡
1、特征：質(zhì)心無(wú)加速度。
2、條件：Σ
= 0 ，或 
= 0 ，
= 0
例題：如圖5所示，長(zhǎng)為L(zhǎng) 、粗細(xì)不均勻的橫桿被兩根輕繩水平懸掛，繩子與水平方向的夾角在圖上已標(biāo)示，求橫桿的重心位置。
解說(shuō)：直接用三力共點(diǎn)的知識(shí)解題，幾何關(guān)系比較簡(jiǎn)單。
答案：距棒的左端L/4處。
（學(xué)生活動(dòng)）思考：放在斜面上的均質(zhì)長(zhǎng)方體，按實(shí)際情況分析受力，斜面的支持力會(huì)通過(guò)長(zhǎng)方體的重心嗎？
解：將各處的支持力歸納成一個(gè)N ，則長(zhǎng)方體受三個(gè)力（G 、f 、N）必共點(diǎn)，由此推知，N不可能通過(guò)長(zhǎng)方體的重心。正確受力情形如圖6所示（通常的受力圖是將受力物體看成一個(gè)點(diǎn)，這時(shí)，N就過(guò)重心了）。
答：不會(huì)。
二、轉(zhuǎn)動(dòng)平衡
1、特征：物體無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度。
2、條件：Σ
= 0 ，或ΣM+ =ΣM-
如果物體靜止，肯定會(huì)同時(shí)滿(mǎn)足兩種平衡，因此用兩種思路均可解題。
3、非共點(diǎn)力的合成
大小和方向：遵從一條直線(xiàn)矢量合成法則。
作用點(diǎn)：先假定一個(gè)等效作用點(diǎn)，然后讓所有的平行力對(duì)這個(gè)作用點(diǎn)的和力矩為零。
第三講 習(xí)題課
1、如圖7所示，在固定的、傾角為α斜面上，有一塊可以轉(zhuǎn)動(dòng)的夾板（β不定），夾板和斜面夾著一個(gè)質(zhì)量為m的光滑均質(zhì)球體，試求：β取何值時(shí)，夾板對(duì)球的彈力最小。
解說(shuō)：法一，平行四邊形動(dòng)態(tài)處理。
對(duì)球體進(jìn)行受力分析，然后對(duì)平行四邊形中的矢量G和N1進(jìn)行平移，使它們構(gòu)成一個(gè)三角形，如圖8的左圖和中圖所示。
由于G的大小和方向均不變，而N1的方向不可變，當(dāng)β增大導(dǎo)致N2的方向改變時(shí)，N2的變化和N1的方向變化如圖8的右圖所示。
顯然，隨著β增大，N1單調(diào)減小，而N2的大小先減小后增大，當(dāng)N2垂直N1時(shí)，N2取極小值，且N2min = Gsinα。
法二，函數(shù)法。
看圖8的中間圖，對(duì)這個(gè)三角形用正弦定理，有：
= 
，即：N2 = 
，β在0到180°之間取值，N2的極值討論是很容易的。
答案：當(dāng)β= 90°時(shí)，甲板的彈力最小。
2、把一個(gè)重為G的物體用一個(gè)水平推力F壓在豎直的足夠高的墻壁上，F(xiàn)隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖9所示，則在t = 0開(kāi)始物體所受的摩擦力f的變化圖線(xiàn)是圖10中的哪一個(gè)？
解說(shuō)：靜力學(xué)旨在解決靜態(tài)問(wèn)題和準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的問(wèn)題，但本題是一個(gè)例外。物體在豎直方向的運(yùn)動(dòng)先加速后減速，平衡方程不再適用。如何避開(kāi)牛頓第二定律，是本題授課時(shí)的難點(diǎn)。
靜力學(xué)的知識(shí)，本題在于區(qū)分兩種摩擦的不同判據(jù)。
水平方向合力為零，得：支持力N持續(xù)增大。
物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)摩擦力f = μN(yùn) ，必持續(xù)增大。但物體在靜止后靜摩擦力f′≡ G ，與N沒(méi)有關(guān)系。
對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程加以分析，物體必有加速和減速兩個(gè)過(guò)程。據(jù)物理常識(shí)，加速時(shí)，f ＜ G ，而在減速時(shí)f ＞ G 。
答案：B 。
3、如圖11所示，一個(gè)重量為G的小球套在豎直放置的、半徑為R的光滑大環(huán)上，另一輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為k ，自由長(zhǎng)度為L(zhǎng)（L＜2R），一端固定在大圓環(huán)的頂點(diǎn)A ，另一端與小球相連。環(huán)靜止平衡時(shí)位于大環(huán)上的B點(diǎn)。試求彈簧與豎直方向的夾角θ。
解說(shuō)：平行四邊形的三個(gè)矢量總是可以平移到一個(gè)三角形中去討論，解三角形的典型思路有三種：①分割成直角三角形（或本來(lái)就是直角三角形）；②利用正、余弦定理；③利用力學(xué)矢量三角形和某空間位置三角形相似。本題旨在貫徹第三種思路。
分析小球受力→矢量平移，如圖12所示，其中F表示彈簧彈力，N表示大環(huán)的支持力。
（學(xué)生活動(dòng)）思考：支持力N可不可以沿圖12中的反方向？（正交分解看水平方向平衡——不可以。）
容易判斷，圖中的灰色矢量三角形和空間位置三角形ΔAOB是相似的，所以：
⑴
由胡克定律：F = k（
- R） ⑵
幾何關(guān)系：
= 2Rcosθ ⑶
解以上三式即可。
答案：arccos
。
（學(xué)生活動(dòng)）思考：若將彈簧換成勁度系數(shù)k′較大的彈簧，其它條件不變，則彈簧彈力怎么變？環(huán)的支持力怎么變？
答：變小；不變。
（學(xué)生活動(dòng)）反饋練習(xí)：光滑半球固定在水平面上，球心O的正上方有一定滑輪，一根輕繩跨過(guò)滑輪將一小球從圖13所示的A位置開(kāi)始緩慢拉至B位置。試判斷：在此過(guò)程中，繩子的拉力T和球面支持力N怎樣變化？
解：和上題完全相同。
答：T變小，N不變。
4、如圖14所示，一個(gè)半徑為R的非均質(zhì)圓球，其重心不在球心O點(diǎn)，先將它置于水平地面上，平衡時(shí)球面上的A點(diǎn)和地面接觸；再將它置于傾角為30°的粗糙斜面上，平衡時(shí)球面上的B點(diǎn)與斜面接觸，已知A到B的圓心角也為30°。試求球體的重心C到球心O的距離。
解說(shuō)：練習(xí)三力共點(diǎn)的應(yīng)用。
根據(jù)在平面上的平衡，可知重心C在OA連線(xiàn)上。根據(jù)在斜面上的平衡，支持力、重力和靜摩擦力共點(diǎn)，可以畫(huà)出重心的具體位置。幾何計(jì)算比較簡(jiǎn)單。
答案：
R 。
（學(xué)生活動(dòng)）反饋練習(xí)：靜摩擦足夠，將長(zhǎng)為a 、厚為b的磚塊碼在傾角為θ的斜面上，最多能碼多少塊？
解：三力共點(diǎn)知識(shí)應(yīng)用。
答：
。
4、兩根等長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)，一端拴在同一懸點(diǎn)O上，另一端各系一個(gè)小球，兩球的質(zhì)量分別為m1和m2 ，已知兩球間存在大小相等、方向相反的斥力而使兩線(xiàn)張開(kāi)一定角度，分別為45和30°，如圖15所示。則m1 : m2??為多少？
解說(shuō)：本題考查正弦定理、或力矩平衡解靜力學(xué)問(wèn)題。
對(duì)兩球進(jìn)行受力分析，并進(jìn)行矢量平移，如圖16所示。
首先注意，圖16中的灰色三角形是等腰三角形，兩底角相等，設(shè)為α。
而且，兩球相互作用的斥力方向相反，大小相等，可用同一字母表示，設(shè)為F 。
對(duì)左邊的矢量三角形用正弦定理，有：
= 
①
同理，對(duì)右邊的矢量三角形，有：
= 
②
解①②兩式即可。
答案：1 ：
。
（學(xué)生活動(dòng)）思考：解本題是否還有其它的方法？
答：有——將模型看成用輕桿連成的兩小球，而將O點(diǎn)看成轉(zhuǎn)軸，兩球的重力對(duì)O的力矩必然是平衡的。這種方法更直接、簡(jiǎn)便。
應(yīng)用：若原題中繩長(zhǎng)不等，而是l1 ：l2 = 3 ：2 ，其它條件不變，m1與m2的比值又將是多少？
解：此時(shí)用共點(diǎn)力平衡更加復(fù)雜（多一個(gè)正弦定理方程），而用力矩平衡則幾乎和“思考”完全相同。
答：2 ：3
。
5、如圖17所示，一個(gè)半徑為R的均質(zhì)金屬球上固定著一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)桿，細(xì)桿的左端用鉸鏈與墻壁相連，球下邊墊上一塊木板后，細(xì)桿恰好水平，而木板下面是光滑的水平面。由于金屬球和木板之間有摩擦（已知摩擦因素為μ），所以要將木板從球下面向右抽出時(shí)，至少需要大小為F的水平拉力。試問(wèn)：現(xiàn)要將木板繼續(xù)向左插進(jìn)一些，至少需要多大的水平推力？
解說(shuō)：這是一個(gè)典型的力矩平衡的例題。
以球和桿為對(duì)象，研究其對(duì)轉(zhuǎn)軸O的轉(zhuǎn)動(dòng)平衡，設(shè)木板拉出時(shí)給球體的摩擦力為f ，支持力為N ，重力為G ，力矩平衡方程為：
f R + N（R + L）= G（R + L） ①
球和板已相對(duì)滑動(dòng)，故：f = μN(yùn) ②
解①②可得：f = 
再看木板的平衡，F(xiàn) = f 。
同理，木板插進(jìn)去時(shí)，球體和木板之間的摩擦f′= 
= F′。
答案：
。
第四講 摩擦角及其它
一、摩擦角
1、全反力：接觸面給物體的摩擦力與支持力的合力稱(chēng)全反力，一般用R表示，亦稱(chēng)接觸反力。
2、摩擦角：全反力與支持力的最大夾角稱(chēng)摩擦角，一般用φm表示。
此時(shí)，要么物體已經(jīng)滑動(dòng)，必有：φm = arctgμ（μ為動(dòng)摩擦因素），稱(chēng)動(dòng)摩擦力角；要么物體達(dá)到最大運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，必有：φms = arctgμs（μs為靜摩擦因素），稱(chēng)靜摩擦角。通常處理為φm = φms 。
3、引入全反力和摩擦角的意義：使分析處理物體受力時(shí)更方便、更簡(jiǎn)捷。
二、隔離法與整體法
1、隔離法：當(dāng)物體對(duì)象有兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，有必要各個(gè)擊破，逐個(gè)講每個(gè)個(gè)體隔離開(kāi)來(lái)分析處理，稱(chēng)隔離法。
在處理各隔離方程之間的聯(lián)系時(shí)，應(yīng)注意相互作用力的大小和方向關(guān)系。
2、整體法：當(dāng)各個(gè)體均處于平衡狀態(tài)時(shí)，我們可以不顧個(gè)體的差異而講多個(gè)對(duì)象看成一個(gè)整體進(jìn)行分析處理，稱(chēng)整體法。
應(yīng)用整體法時(shí)應(yīng)注意“系統(tǒng)”、“內(nèi)力”和“外力”的涵義。
三、應(yīng)用
1、物體放在水平面上，用與水平方向成30°的力拉物體時(shí)，物體勻速前進(jìn)。若此力大小不變，改為沿水平方向拉物體，物體仍能勻速前進(jìn)，求物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因素μ。
解說(shuō)：這是一個(gè)能顯示摩擦角解題優(yōu)越性的題目。可以通過(guò)不同解法的比較讓學(xué)生留下深刻印象。
法一，正交分解。（學(xué)生分析受力→列方程→得結(jié)果。）
法二，用摩擦角解題。
引進(jìn)全反力R ，對(duì)物體兩個(gè)平衡狀態(tài)進(jìn)行受力分析，再進(jìn)行矢量平移，得到圖18中的左圖和中間圖（注意：重力G是不變的，而全反力R的方向不變、F的大小不變），φm指摩擦角。
再將兩圖重疊成圖18的右圖。由于灰色的三角形是一個(gè)頂角為30°的等腰三角形，其頂角的角平分線(xiàn)必垂直底邊……故有：φm = 15°。
最后，μ= tgφm 。
答案：0.268 。
（學(xué)生活動(dòng)）思考：如果F的大小是可以選擇的，那么能維持物體勻速前進(jìn)的最小F值是多少？
解：見(jiàn)圖18，右圖中虛線(xiàn)的長(zhǎng)度即Fmin ，所以，F(xiàn)min = Gsinφm 。
答：Gsin15°（其中G為物體的重量）。
2、如圖19所示，質(zhì)量m = 5kg的物體置于一粗糙斜面上，并用一平行斜面的、大小F = 30N的推力推物體，使物體能夠沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，而斜面體始終靜止。已知斜面的質(zhì)量M = 10kg ，傾角為30°，重力加速度g = 10m/s2 ，求地面對(duì)斜面體的摩擦力大小。
解說(shuō)：
本題旨在顯示整體法的解題的優(yōu)越性。
法一，隔離法。簡(jiǎn)要介紹……
法二，整體法。注意，滑塊和斜面隨有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但從平衡的角度看，它們是完全等價(jià)的，可以看成一個(gè)整體。
做整體的受力分析時(shí)，內(nèi)力不加考慮。受力分析比較簡(jiǎn)單，列水平方向平衡方程很容易解地面摩擦力。
答案：26.0N 。
（學(xué)生活動(dòng)）地面給斜面體的支持力是多少？
解：略。
答：135N 。
應(yīng)用：如圖20所示，一上表面粗糙的斜面體上放在光滑的水平地面上，斜面的傾角為θ。另一質(zhì)量為m的滑塊恰好能沿斜面勻速下滑。若用一推力F作用在滑塊上，使之能沿斜面勻速上滑，且要求斜面體靜止不動(dòng)，就必須施加一個(gè)大小為P = 4mgsinθcosθ的水平推力作用于斜面體。使?jié)M足題意的這個(gè)F的大小和方向。
解說(shuō)：這是一道難度較大的靜力學(xué)題，可以動(dòng)用一切可能的工具解題。
法一：隔離法。
由第一個(gè)物理情景易得，斜面于滑塊的摩擦因素μ= tgθ
對(duì)第二個(gè)物理情景，分別隔離滑塊和斜面體分析受力，并將F沿斜面、垂直斜面分解成Fx和Fy ，滑塊與斜面之間的兩對(duì)相互作用力只用兩個(gè)字母表示（N表示正壓力和彈力，f表示摩擦力），如圖21所示。
對(duì)滑塊，我們可以考查沿斜面方向和垂直斜面方向的平衡——
Fx = f + mgsinθ
Fy + mgcosθ= N
且 f = μN(yùn) = Ntgθ
綜合以上三式得到：
Fx = Fytgθ+ 2mgsinθ ①
對(duì)斜面體，只看水平方向平衡就行了——
P = fcosθ+ Nsinθ
即：4mgsinθcosθ=μN(yùn)cosθ+ Nsinθ
代入μ值，化簡(jiǎn)得：Fy = mgcosθ ②
②代入①可得：Fx = 3mgsinθ
最后由F =
解F的大小，由tgα= 
解F的方向（設(shè)α為F和斜面的夾角）。
答案：大小為F = mg
，方向和斜面夾角α= arctg(
)指向斜面內(nèi)部。
法二：引入摩擦角和整體法觀(guān)念。
仍然沿用“法一”中關(guān)于F的方向設(shè)置（見(jiàn)圖21中的α角）。
先看整體的水平方向平衡，有：Fcos(θ- α) = P ⑴
再隔離滑塊，分析受力時(shí)引進(jìn)全反力R和摩擦角φ，由于簡(jiǎn)化后只有三個(gè)力（R、mg和F），可以將矢量平移后構(gòu)成一個(gè)三角形，如圖22所示。
在圖22右邊的矢量三角形中，有：
= 
= 
⑵
注意：φ= arctgμ= arctg(tgθ) = θ ⑶
解⑴⑵⑶式可得F和α的值。
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