高三物理二輪復(fù)習(xí)資料 專題1 第2講 受力分析

1、二、受力分析要點(diǎn)歸納(一)常見(jiàn)的五種性質(zhì)的力產(chǎn)生原因或條件方向大小重力由于地球的吸引而產(chǎn)生總是豎直向下(鉛直向下或垂直水平面向下)，注意不一定指向地心，不一定垂直地面向下G重mgG地球表面附近一切物體都受重力作用，與物體是否處于超重或失重狀態(tài)無(wú)關(guān)彈力接觸彈性形變支持力的方向總是垂直于接觸面而指向被支持的物體壓力的方向總是垂直于接觸面而指向被壓的物體繩的拉力總是沿著繩而指向繩收縮的方向Fkx彈力的大小往往利用平衡條件和牛頓第二定律求解摩擦力滑動(dòng)摩擦力接觸，接觸面粗糙存在正壓力與接觸面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)與接觸面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反fFN只與、FN有關(guān)，與接觸面積、相對(duì)速度、加速度均無(wú)關(guān)靜摩擦力接觸，接觸面粗

2、糙存在正壓力與接觸面存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)與接觸面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)相反與產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的動(dòng)力的大小相等存在最大靜摩擦力，最大靜摩擦力的大小由粗糙程度、正壓力決定續(xù)表產(chǎn)生原因或條件方向大小電場(chǎng)力點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力：真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用作用力的方向沿兩點(diǎn)電荷的連線，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引Fk電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷的作用正電荷的受力方向與該處場(chǎng)強(qiáng)的方向一致，負(fù)電荷的受力方向與該處場(chǎng)強(qiáng)的方向相反FqE磁場(chǎng)力安培力：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力FB，F(xiàn)I，即安培力F垂直于電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B所確定的平面安培力的方向可用左手定則來(lái)判斷FBIL安培力的實(shí)質(zhì)是運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力作用的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力：

3、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受到的力用左手定則判斷洛倫茲力的方向特別要注意四指應(yīng)指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向；若為負(fù)電荷，則四指指向運(yùn)動(dòng)的反方向帶電粒子平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受洛倫茲力的作用；帶電粒子垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受洛倫茲力最大，即f洛qvB(二)力的運(yùn)算、物體的平衡1力的合成與分解遵循力的平行四邊形定則(或力的三角形定則)2平衡狀態(tài)是指物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，物體處于平衡狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)條件是：F合0或Fx0、Fy0、Fz0注意：靜止?fàn)顟B(tài)是指速度和加速度都為零的狀態(tài)，如做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度為零，但加速度等于重力加速度，不為零，因此不是平衡狀態(tài)3平衡條件的推論(1)物體處于平衡狀

4、態(tài)時(shí)，它所受的任何一個(gè)力與它所受的其余力的合力等大、反向(2)物體在同一平面上的三個(gè)不平行的力的作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力必為共點(diǎn)力物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下而處于平衡狀態(tài)時(shí)，表示這三個(gè)力的有向線段組成一封閉的矢量三角形，如圖18所示圖184共點(diǎn)力作用下物體的平衡分析熱點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)(一)正交分解法、平行四邊形法則的應(yīng)用1正交分解法是分析平衡狀態(tài)物體受力時(shí)最常用、最主要的方法即當(dāng)F合0時(shí)有：Fx合0，F(xiàn)y合0，F(xiàn)z合02平行四邊形法有時(shí)可巧妙用于定性分析物體受力的變化或確定相關(guān)幾個(gè)力之比例3舉重運(yùn)動(dòng)員在抓舉比賽中為了減小杠鈴上升的高度和發(fā)力，抓杠鈴的兩手間要有較大的距離某運(yùn)動(dòng)員成功抓舉杠鈴時(shí)

5、，測(cè)得兩手臂間的夾角為120°，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為75 kg，舉起的杠鈴的質(zhì)量為125 kg，如圖19甲所示求該運(yùn)動(dòng)員每只手臂對(duì)杠鈴的作用力的大小(取g10 m/s2)圖19甲【分析】由手臂的肌肉、骨骼構(gòu)造以及平時(shí)的用力習(xí)慣可知，伸直的手臂主要沿手臂方向發(fā)力取手腕、手掌為研究對(duì)象，握杠的手掌對(duì)杠有豎直向上的彈力和沿杠向外的靜摩擦力，其合力沿手臂方向，如圖19乙所示圖19乙【解析】手臂對(duì)杠鈴的作用力的方向沿手臂的方向，設(shè)該作用力的大小為F，則杠鈴的受力情況如圖19丙所示圖19丙由平衡條件得：2Fcos 60°mg解得：F1250 N答案1250 N例4兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球a和b，

6、用質(zhì)量可忽略的剛性細(xì)桿相連放置在一個(gè)光滑的半球面內(nèi)，如圖110甲所示已知小球a和b的質(zhì)量之比為 ，細(xì)桿長(zhǎng)度是球面半徑的 倍兩球處于平衡狀態(tài)時(shí)，細(xì)桿與水平面的夾角是2008年高考·四川延考區(qū)理綜卷()圖110甲A45°B30°C22.5°D15°【解析】解法一設(shè)細(xì)桿對(duì)兩球的彈力大小為T，小球a、b的受力情況如圖110乙所示圖110乙其中球面對(duì)兩球的彈力方向指向圓心，即有：cos 解得：45°故FNa的方向?yàn)橄蛏掀?，?45°45°FNb的方向?yàn)橄蛏掀螅?(45°)45°兩球都受到重力、細(xì)桿的

7、彈力和球面的彈力的作用，過(guò)O作豎直線交ab于c點(diǎn)，設(shè)球面的半徑為R，由幾何關(guān)系可得：解得：FNaFNb取a、b及細(xì)桿組成的整體為研究對(duì)象，由平衡條件得：FNa·sin 1FNb·sin 2即 FNb·sin(45°)FNb·sin(45°)解得：15°解法二由幾何關(guān)系及細(xì)桿的長(zhǎng)度知，平衡時(shí)有：sinOab故OabOba45°再設(shè)兩小球及細(xì)桿組成的整體重心位于c點(diǎn)，由懸掛法的原理知c點(diǎn)位于O點(diǎn)的正下方，且即R·sin(45°)R·sin(45°)1解得：15°答案D【

8、點(diǎn)評(píng)】利用平行四邊形(三角形)定則分析物體的受力情況在各類教輔中較常見(jiàn)掌握好這種方法的關(guān)鍵在于深刻地理解好“在力的圖示中，有向線段替代了力的矢量”在理論上，本題也可用隔離法分析小球a、b的受力情況，根據(jù)正交分解法分別列平衡方程進(jìn)行求解，但是求解三角函數(shù)方程組時(shí)難度很大解法二較簡(jiǎn)便，但確定重心的公式超綱(二)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的平衡問(wèn)題在高考試題中，也常出現(xiàn)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中受力平衡的物理情境，出現(xiàn)概率較大的是在正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題及在電場(chǎng)和重力場(chǎng)中的平衡問(wèn)題在如圖111所示的速度選擇器中，選擇的速度v；在如圖112所示的電磁流量計(jì)中，流速v，流量Q 圖111 圖112例5在地面附近的空

9、間中有水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，一個(gè)帶電油滴沿著一條與豎直方向成角的直線MN運(yùn)動(dòng)，如圖113所示由此可判斷下列說(shuō)法正確的是()圖113A如果油滴帶正電，則油滴從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)B如果油滴帶正電，則油滴從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)C如果電場(chǎng)方向水平向右，則油滴從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)D如果電場(chǎng)方向水平向左，則油滴從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)【解析】油滴在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力、電場(chǎng)力及洛倫茲力的作用，因洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直，大小隨速度的改變而改變，而電場(chǎng)力與重力的合力是恒力，所以物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；又因電場(chǎng)力一定在水平方向上，故洛倫茲力的方向是斜向上方的，因而當(dāng)油滴帶正電時(shí)，應(yīng)該由M點(diǎn)向N

10、點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤若電場(chǎng)方向水平向右，則油滴需帶負(fù)電，此時(shí)斜向右上方與MN垂直的洛倫茲力對(duì)應(yīng)粒子從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，即選項(xiàng)C正確同理，電場(chǎng)方向水平向左時(shí)，油滴需帶正電，油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案AC【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題要注意受力分析因?yàn)槁鍌惼澚Φ姆较蚺c速度的方向垂直，而且與磁場(chǎng)的方向、帶電粒子的電性都有關(guān)，分析時(shí)更要注意本題中重力和電場(chǎng)力均為恒力，要保證油滴做直線運(yùn)動(dòng)，兩力的合力必須與洛倫茲力平衡，粒子的運(yùn)動(dòng)就只能是勻速直線運(yùn)動(dòng)同類拓展2如圖114甲所示，懸掛在O點(diǎn)的一根不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線下端掛有一個(gè)帶電荷量不變的小球A在兩次實(shí)驗(yàn)中，均緩慢移動(dòng)另一帶同種電荷的小球B當(dāng)B到達(dá)懸點(diǎn)O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時(shí)，懸線偏離豎直方向的角度為若兩次實(shí)驗(yàn)中B的電荷量分別為q1和q2，分別為30°和45°，則為 2007年高考·重慶理綜卷()圖114甲A2B3C2D3【解析】對(duì)A球進(jìn)行受力分析，如圖114 乙所示，圖114乙由于繩子的拉力和點(diǎn)電荷間的斥力的合力與A球的重力平衡，故有：F電mgtan ，又F電k設(shè)繩子的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則A、