高中物理必修一受力分析共點力平衡

1、高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 受力分析 共點力的平衡 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1受力分析時選取研究對象的原則是要 使對問題的研究盡量 2研究對象可以是或物體 的一部分，也可以是由幾個物體組成的 ，還可以是沒有質量的點 3選取研究對象的方法有和 簡便簡便 單個物體單個物體 系統(tǒng)系統(tǒng) 整體法整體法隔離法隔離法 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1受力分析的步驟：； ； 2受力分析的順序： 其他力 確定研究對象確定研究對象 受力分析受力分析畫受力圖畫受力圖 重力重力彈力彈力 摩擦力摩擦力 高

2、中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1共點力：作用于物體上的力， 或力的 相交于一點的力叫做共點力 2平衡狀態(tài)：物體處于或勻運 動狀態(tài)叫做平衡狀態(tài) 3共點力作用下物體平衡的運動學特征是 為零，動力學特征是為零 4共點力作用下物體的平衡條件： 同一點同一點 作用線作用線 靜止靜止速直線速直線 加速度加速度 合外力合外力 物體受到的物體受到的 合力為零合力為零 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1解決物體的平衡問題遵循的基本規(guī)律 則是共點力作用下物體的平衡條件：F合 0. 2解平衡問題的基本步驟 (1)選定，依據題意應該用整體 法還是隔離

3、法更有利于解決問題應視具體 問題而定 研究對象研究對象 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 (2)對研究對象進行準確的， 找出哪些物體對要研究的物體有力的作 用 (3)畫出，并將某些力進行合成 或分解，作出平行四邊形 (4)根據平衡條件：，列出平衡方程 進行求解 受力分析受力分析 受力示意圖受力示意圖 F合 合 0 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1“隔離法”與“整體法” (1)“隔離法” 為了弄清系統(tǒng)(連接體)內某個物體的受力和 運動情況，一般可采用隔離法，運用隔離法 解題的基本步驟： 明確研究對象或過程、狀態(tài)； 將某個研究對象

4、或某段運動過程、某個狀 態(tài)從全過程中隔離出來； 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 畫出某狀態(tài)下的受力圖或運動過程示意圖； 選用適當的物理規(guī)律列方程求解 (2)“整體法” 當只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內部某些物 體的力和運動時，一般可采用整體法運用 整體法解題的基本步驟： 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 明確研究的系統(tǒng)和運動的全過程； 畫出系統(tǒng)整體的受力圖和運動全過程的示 意圖； 選用適當的物理規(guī)律列方程求解 隔離法和整體法常常需交叉運用，從而優(yōu)化 解題思路和方法，使解題簡捷明快 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力

5、分析共點力平衡 2“假設法” 在受力分析時，若不能確定某力是否存在， 可先對其做出存在或不存在的假設，然后就 該力存在與否對物體運動狀態(tài)影響的不同來 判斷該力是否存在 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1條件“判據”：即根據力的產生條件是 否滿足來判斷物體是否受到某個力的作用 2效果“判據”：即根據力的作用效果是 否得以體現來判斷物體是否受到某個力的作 用 3相互作用“判據”：即利用力的相互作 用性，從一個物體是否受到某個力的作用來 判斷另一物體是否受到相應的反作用力的作 用 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1平衡狀態(tài)：物體處于

6、靜止或勻速直線運動狀 態(tài) 2共點力平衡的條件 物體所受的合力為零，即F合0 若采用正交分解法求平衡問題，則平衡條件應為： 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 推論1：物體在多個共點力作用下處于平 衡狀態(tài)，則其中的任意一個力與其余力的 合力等大反向 推論2：物體在同一平面內受到三個不平 行的力的作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個 力必為共點力(三力匯交原理) 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1臨界狀態(tài) 某種物理現象變化為另一種物理現象或物 體從某種狀態(tài)變化為另一種狀態(tài)時，發(fā)生 質的飛躍的轉折狀態(tài)叫臨界狀態(tài) 高中物理必修一受力分析共點力平衡

7、高中物理必修一受力分析共點力平衡 2平衡物體的臨界狀態(tài)問題 平衡物體的臨界狀態(tài)是指物體所處平衡狀 態(tài)將要變化的狀態(tài)，涉及平衡物體的臨界 狀態(tài)的問題稱為平衡物體的臨界問題 3臨界狀態(tài)的特征 體現為“恰好出現”或“恰好不出現”的 某種現象或狀態(tài)平衡問題的臨界狀態(tài)， 常常通過一些特殊詞語來表達，如 “恰”“最大”“最多”“至少”等如 “剛好沿斜面勻速下滑”，不僅隱含加速 度a0，還隱含tan的條件 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 有些運動變化中，一些物理量變化到零的 時刻常是一種臨界狀態(tài)的表現 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1極值

8、問題是指研究平衡問題中某物理 量變化時出現的最大值或最小值問題 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 力的分解圖的研究對象是某個力，此力可分 解成怎樣的力，由合力、分力一定組成平行 四邊形；物體受力分析圖的研究對象是某個 物體，圖中示意出該物體受到了怎樣的外力， 它們不存在合力、分力的關系例如，圖1 中所示三角架，在O點所掛重物的重力可分 解為如圖2(1)所示的拉AO的力F1和壓OB的力 F2，F1、F2、G構成平行四邊形對O點及重 物

9、整體受力分析如圖2(2)所示，受重力G， AO對O點的拉力F3，BO對O點的支持力F4，因 三角架平衡，圖2(2)中F3、F4的合力與G等大 反向 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 圖圖1 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 圖圖2 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1對物體受力分析的一般思路 (1)明確研究對象，研究對象可以是質點、 結點、物體、物體系 (2)按順序分析物體所受的力，一般可先按 重力、彈力、摩擦力的次序分析，再分析 電場力、磁場力等其他力 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修

10、一受力分析共點力平衡 (3)正確畫出受力圖，注意不同對象的受力 圖用隔離法分別畫出，對于質點和不考慮 力對物體的形變和轉動效果的情況，可將 各力平移至物體的重心上，即各力均從重 心畫起 (4)檢驗，防止錯畫力、多畫力和漏畫力 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 2受力分析的注意事項 (1)只分析研究對象所受的力，不分析研究對 象對其他物體所施的力 (2)只分析根據性質命名的力 (3)每分析一個力，都應找出施力物體 (4)合力和分力不能同時作為物體所受的力 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 【例1】如圖3所示，物體A靠在豎直墻面 上，

11、在力作用下，A、B保持靜止物體B的 受力個數為() A2B3C4D5 圖圖3 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 解析：若使物體A保持靜止，物體B須對物 體A施加一個垂直接觸面向上的彈力，由 牛頓第三定律可得，物體A必然對物體B施 加垂直接觸面向下的反作用力再對物體 B受力分析，由于物體B處于靜止狀態(tài)，則 它必然受到重力、力F、物體A對物體B的 彈力和摩擦力共四個力的作用，應選C. 答案：C 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 高分通道 (1)在常見的幾種力中，重力是主動力，而 彈力、摩擦力是被動力，其中彈力存在又 是摩擦力存在的前提

12、，所以分析受力時應 按重力、彈力、摩擦力的順序去分析 (2)物體的受力情況要與其運動情況相符， 因此，常常從物體的運動狀態(tài)入手去分析 某個力是否存在 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 變式1：(2010年廣東模擬)人站在自動扶 梯的水平踏板上，隨扶梯斜向上勻速運動， 如圖4所示，以下說法正確的是 () 圖圖4 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 A人受到重力和支持力的作用 B人受到重力、支持力和摩擦力的作用 C人受到的合外力不為零 D人受到的合外力方向與速度方向相同 解析：因人隨扶梯勻速運動，處于平衡狀 態(tài)，合外力一定為零，C、D項

13、錯；人所受 的重力與支持力大小相等，合力為零，不 可能有摩擦力，若有摩擦力，F合一定不等 于零，這與物體的運動狀態(tài)不符，故A對， B錯 答案：A 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 【例2】(2009年海南卷)兩剛性球a和b的 質量分別為ma和mb、直徑分別為da和 db(dadb)將a、b球依次放入一豎直放置、 內徑為d(daddadb)的平底圓筒內，如圖 5所示設a、b兩球靜止時對圓筒側面的 壓力大小分別為f1和f2，筒底所受的壓力 大小為F.已知重力加速度大小為g.若所有 接觸都是光滑的，則( ) 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力

14、平衡 圖圖5 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 AF(mamb)g，f1f2 BF(mamb)g，f1f2 CmagF(mamb)g，f1f2 DmagF(mamb)g，f1f2 解析：對a和b整體受力分析，由平衡條件 可知，A正確 答案：A 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 高分通道 對連接體的整體受力分析掌握不透徹，憑 感覺認為mamb，故f1f2.本題用整體法 較方便 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 變式2：如圖6所示，質量為m15 kg的 物體，置于一粗糙的斜面上，用一平行于 斜面的大小為

15、30 N的力F推物體，物體沿 斜面向上勻速運動，斜面體質量m210 kg，且始終靜止，取g10 m/s2，求： 圖圖6 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 (1)滑塊對斜面的摩擦力大小 (2)地面對斜面體的摩擦力和支持力的大 小(斜面體始終靜止) 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 圖7 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 解析：(1)用隔離法： 對滑塊作受力分析如圖7所示，在平行斜 面的方向上Fm1gsin30Ff 所以FfFm1gsin30(305100.5) N5 N. 由牛頓第三定律可知：滑塊對斜

16、面的摩擦 力大小為5 N. (2)用整體法： 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 圖8 因兩個物體均處于平衡狀態(tài)，故可以將滑 塊與斜面體當作一個整體來研究，其受力 如圖8所示， 由圖8可知：在水平方向上有 F地Fcos30 N 在豎直方向上，有FN地(m1m2)g Fsin30135 N. 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 答案：答案： (1)5 N(2)15 N135 N 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 【例3】(2009年寧夏卷)水平地面上有一 木箱，木箱與地面之間的動摩擦因數為 (01)現對木

17、箱施加一拉力F，使木箱 做勻速直線運動設F的方向與水平面夾 角為，如圖9，在從0逐漸增大到90的 過程中，木箱的速度保持不變，則 () 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 圖9 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 AF先減小后增大BF一直增 大 CF的功率減小 DF的功率不變 圖10 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 答案：AC 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 高分通道 不能正確的求解F與的關系，故錯選B答 案 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點

18、力平衡 變式3：半圓柱體P放在粗糙的水平地面 上，其右端有固定放置的豎直擋板MN.在 P和MN之間放有一個光滑均勻的小圓柱體 Q，整個裝置處于靜止如圖11所示是這 個裝置的縱截面圖若用外力使MN保持 豎直，緩慢地向右移動，在Q落到地面以 前，發(fā)現P始終保持靜止在此過程中， 下列說法中正確的是() 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 圖圖11 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 AMN對Q的彈力逐漸減小 B地面對P的摩擦力逐漸增大 CP、Q間的彈力先減小后增大 DQ所受的合力逐漸增大 圖圖12 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必

19、修一受力分析共點力平衡 解析：Q的受力如圖12所示，F1表示P對Q 的彈力，F2表示MN對Q的彈力，F2的方向 水平向左保持不變，F1的方向順時針旋轉， 由平行四邊形的邊長變化可知：F1與F2都 逐漸增大故選B. 答案：B 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 1如圖13所示，小車M在恒力作用下， 沿水平地面做直線運動，由此可判斷 () 圖13 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 A若地面光滑，則小車一定受三個力作 用 B若地面粗糙，則小車可能受三個力作 用 C若小車做勻速運動，則小車一定受四 個力作用 D若小車做加速運動，則小車可能受

20、三 個力作用 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 解析：先分析重力和已知力F，再分析彈 力，由于F的豎直分力可能等于重力，因 此地面可能對物體無彈力作用，選項A錯 誤 F的豎直分力可能小于重力，地面對物體 有彈力作用，若地面粗糙，小車受摩擦力 作用，共四個力作用，選項B錯誤 若小車勻速運動，那么水平方向上所受摩 擦力和F的分力平衡，這時小車一定受重 力、恒力F、地面彈力、摩擦力四個力作 用，選項C正確 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 若小車做加速運動，當地面光滑時，小車 受重力和力F作用或受重力、力F、地面彈 力作用，選項D正確

21、答案：CD 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 2如圖14所示，質量為6 kg的物體，在水 平向右大小為20 N的力F作用下向右運動， 物體與地面之間的動摩擦因數為0.2， 則物體所受到的合力為() A20 N，水平向右 B12 N，水 平向左 C32 N，水平向右 D8 N，水 平向右 圖圖14 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 解析：先對物體進行受力分析，物體受重 力、彈力、摩擦力、水平推力四個力的作 用，其中重力、彈力大小相等，方向相反， 作用效果相互抵消，所以物體合力即摩擦 力與水平推力的合力摩擦力FfFN mg12 N，方向向左，所以合力F合F Ff8 N，方向與F方向相同，水平向 右D正確 答案：D 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 3(2009年浙江卷)如圖15所示，質量為m 的等邊三棱柱靜止在水平放置的斜面 上已知三棱柱與斜面之間的動摩擦因數 為，斜面的傾角為30，則斜面對三棱 柱的支持力與摩擦力的大小分別為 () 圖圖15 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 高中物理必修一受力分析共點力平衡高中物理必修一受力分析共點力平衡 解析：對三棱柱進行受力分析，受重力 mg、支持力FN和靜摩擦力Ff作用處于平衡， 由平衡條