高三物理（人教版）二輪復(fù)習(xí)課件：專題二 第三單元 受力分析 共點(diǎn)力的平衡（高考）

1、Click to edit Master title styleClick to edit Master text stylesSecond levelThird levelFourth levelFifth level*受力分析想一想 如圖231所示，物體M在豎直拉力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，試分析在斜面光滑和不光滑兩種情況下，物體的受力情況。 提示：若斜面光滑，M處于平衡狀態(tài)時(shí)，只受拉力F和重力Mg，此時(shí)不受斜面的彈力；若斜面不光滑，則物體可能受拉力F和重力Mg兩個(gè)力，也可能受拉力F、重力Mg、支持力和摩擦力四個(gè)力作用。圖231 記一記 1定義 把指定物體(研究對(duì)象)在特定的物理環(huán)境中受到的所

2、有外力都找出來，并畫出受力圖，這個(gè)過程就是受力分析。 2受力分析的一般順序 先分析場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)，再分析接觸力(彈力、摩擦力)，最后分析其他力。 3受力分析的常用方法 (1)整體法和隔離法： 當(dāng)物理情景中涉及物體較多時(shí)，就要考慮采用整體法和隔離法。 (2)假設(shè)法： 在未知某力是否存在時(shí)，可先對(duì)其作出存在或不存在的假設(shè)，然后再就該力存在與不存在對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否產(chǎn)生影響來判斷該力是否存在。 試一試1. 如圖232所示，一小車的表面由一光滑水平面和光滑斜面連接而成，其上放一球，球與水平面的接觸點(diǎn)為 a，與斜面的接觸點(diǎn)為b。當(dāng)小車和球一起在水平桌面上做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列結(jié)論正確的是 ()

3、 A球在a、b兩點(diǎn)處一定都受到支持力 B球在a點(diǎn)一定受到支持力，在b點(diǎn)處一定不受支持力 C球在a點(diǎn)一定受到支持力，在b點(diǎn)處不一定受到支持力 D球在a點(diǎn)處不一定受到支持力，在b點(diǎn)處也不一定受到 支持力圖232解析：若球與車一起水平勻速運(yùn)動(dòng)，則球在b處不受支持力作用，若球與車一起水平向左勻加速運(yùn)動(dòng)，則球在a處的支持力可能為零，故D正確。答案：D共點(diǎn)力作用下物體的平衡想一想 如圖233所示，質(zhì)量為m的小球在外力F作用下緩慢上升，請(qǐng)思考以下兩個(gè)問題： (1)物體處于什么狀態(tài)？其合外力多大？ (2)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，其速度和加速度各有什么特點(diǎn)？ 提示：(1)物體緩慢上升過程中處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，其合外力

4、始終為零。 (2)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，其加速度一定為零，速度不一定為零圖233記一記 1平衡狀態(tài) 物體處于 或 的狀態(tài)，即a0。 2共點(diǎn)力的平衡條件 或Fx0、Fy0靜止?fàn)顟B(tài)勻速直線運(yùn)動(dòng)F合0 3平衡條件的推論 (1)二力平衡：如果物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，這兩個(gè)力必定大小 ，方向 。 (2)三力平衡：如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個(gè)力與其余兩個(gè)力的合力大小 ，方向 ；并且這三個(gè)力的矢量可以形成一個(gè)矢量 。 (3)多力平衡：如果物體在多個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個(gè)力與其余幾個(gè)力的合力大小 ，方向 。相等相反相等相反三角形相等相反 試一試2圖234

5、為節(jié)日里懸掛燈籠的一種 方式，A、B點(diǎn)等高，O為結(jié)點(diǎn)，輕繩AO、 BO長度相等，拉力分別為 FA、FB，燈籠 受到的重力為G，下列表述正確的是 ()AFA一定小于GBFA與FB大小相等CFA與FB是一對(duì)平衡力DFA與FB大小之和等于G圖234解析：取結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，受FA、FB和結(jié)點(diǎn)下方細(xì)繩的拉力FC的作用，因燈籠靜止，故拉力FCG，結(jié)點(diǎn)O處于靜止?fàn)顟B(tài)，三力平衡，合力為零，拉力FA、FB的合力F合必與FC等值反向共線，因A、B點(diǎn)等高，AO、BO長度相等，設(shè)FA、FB與豎直方向的夾角均為，由幾何關(guān)系可知，必有FAFB，當(dāng)60時(shí)，F(xiàn)AFBG，當(dāng)60時(shí)，F(xiàn)AFBG，當(dāng)60時(shí)，F(xiàn)A

6、FBG，只有選項(xiàng)B正確。答案：B物體的受力分析 1.受力分析的步驟 (1)明確研究對(duì)象：研究對(duì)象可以是某一個(gè)物體，也可以是保持相對(duì)靜止的若干個(gè)物體的集合。 (2)隔離物體分析將研究對(duì)象從周圍的物體中隔離出來，進(jìn)而分析周圍物體有哪些對(duì)它施加了力的作用。 (3)畫出受力示意圖，標(biāo)明各力的符號(hào)。 (4)檢查畫出的每一個(gè)力能否找出它的施力物體，檢查分析結(jié)果能否使研究對(duì)象處于題目所給的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，防止發(fā)生漏力、添力或錯(cuò)力現(xiàn)象。 2應(yīng)注意的問題 (1)不要把研究對(duì)象所受的力與研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力混淆。 (2)對(duì)于分析出的物體受到的每一個(gè)力，都必須明確其來源，即每一個(gè)力都應(yīng)找出其施力物體，不能無中生有。

7、 (3)合力和分力不能重復(fù)考慮。 (4)區(qū)分性質(zhì)力與效果力：研究對(duì)象的受力圖，通常只畫出按性質(zhì)命名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析進(jìn)去，受力圖完成后再進(jìn)行力的合成或分解。 (5)區(qū)分內(nèi)力與外力：對(duì)幾個(gè)物體的整體進(jìn)行受力分析時(shí)，這幾個(gè)物體間的作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)；當(dāng)把某一物體單獨(dú)隔離分析時(shí)，原來的內(nèi)力變成外力，要在受力分析圖中畫出。 例1如圖235所示，物體B與豎直墻面接觸，在豎直向上的力F的作用下A、B均保持靜止，則物體B的受力個(gè)數(shù)為 () A2個(gè)B3個(gè) C4個(gè) D5個(gè)圖235 嘗試解題 物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)，其受到的合外力為零，受力分析如圖甲所示；對(duì)物體A、B整體受力分析如圖

8、乙所示，豎直墻面對(duì)物體B沒有彈力作用，則墻面也不會(huì)提供靜摩擦力；對(duì)物體B受力分析如圖丙所示，則物體B受到4個(gè)力的作用，選項(xiàng)C正確。 答案C (1)物體的受力情況與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，分析物體受力時(shí)，要注意物體所處的狀態(tài)。 (2)整體法和隔離體法靈活交叉使用。圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問題 1.動(dòng)態(tài)平衡問題 通過控制某些物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢的變化，而在這個(gè)過程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài)，在問題的描述中常用“緩慢”等語言敘述。 2用圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問題的一般步驟 (1)選某一狀態(tài)對(duì)物體進(jìn)行受力分析； (2)根據(jù)平衡條件畫出平行四邊形； (3)根據(jù)已知量的變化情況，畫出平行四邊形的邊角變化；

9、 (4)確定未知量大小、方向的變化。 例2(2012新課標(biāo)全國卷)如圖236所示，一小球放置在木板與豎直墻面之間。設(shè)墻面對(duì)球的壓力大小為N1，球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镹2。以木板與墻連接點(diǎn)所形成的水平直線為軸，將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。不計(jì)摩擦，在此過程中 () AN1始終減小，N2始終增大 BN1始終減小，N2始終減小 CN1先增大后減小，N2始終減小 DN1先增大后減小，N2先減小后增大圖236 審題指導(dǎo) (1)小球緩慢移動(dòng)過程中處于平衡狀態(tài)。 (2)墻對(duì)球的壓力方向不變，而木板對(duì)球的壓力方向改變。 嘗試解題以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，畫出小球受力的矢量三角形，由力的矢量三角形很直觀地可看

10、出：N1始終減小，N2始終減小，故選項(xiàng)B正確。 答案B (1)圖解法分析物體動(dòng)態(tài)平衡問題時(shí)，一般物體只受三個(gè)力作用，且其中一個(gè)力大小、方向均不變，另一個(gè)力的方向不變，第三個(gè)力大小、方向均變化。 (2)當(dāng)大小方向均可改變的分力與方向不變、大小可變的分力垂直時(shí)，其中方向可變的分力存在最小值。力平衡問題中整體法與隔離法的應(yīng)用 例3(2012山東高考)如圖237所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動(dòng)，在O點(diǎn)懸掛一重物M，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)保持靜止。Ff表示木塊與擋板間摩擦力的大小，F(xiàn)N表示木塊與擋板間正壓力的大小。若擋板間的距離稍許增大

11、后，系統(tǒng)仍靜止，且O1、O2始終等高，則 () AFf變小 BFf不變 CFN變小 DFN變大圖237審題指導(dǎo)第一步：抓關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)獲取信息兩相同輕質(zhì)硬桿可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩桿與豎直方向夾角相等且桿中張力沿桿的方向兩相同木塊兩木塊與擋板間的摩擦力、彈力大小相等擋板間的距離稍許增大兩桿與豎直方向的夾角稍許增大 第二步：找突破口 要確定木塊與擋板間的摩擦力Ff的變化，應(yīng)選整體為研究對(duì)象，利用平衡條件進(jìn)行分析。而分析FN的變化時(shí)，應(yīng)隔離木塊應(yīng)用平衡條件進(jìn)行分析答案BD 對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體組成的簡(jiǎn)單的連接體問題，選擇合適的研究對(duì)象可使受力分析和解題過程簡(jiǎn)化。當(dāng)不涉及物體之間的相互作用時(shí)，把幾個(gè)物體視為一個(gè)

12、整體作為研究對(duì)象，只分析整體受的外力；當(dāng)涉及物體之間的相互作用時(shí)，選擇受力個(gè)數(shù)較少的物體為研究對(duì)象。 1臨界問題 當(dāng)某物理量變化時(shí)，會(huì)引起其他幾個(gè)物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題的描述中常用“剛好”“剛能”“恰好”等語言。 2極值問題 平衡物體的極值，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題。超鏈接 3解決臨界極值問題的常用方法 (1)圖解法：當(dāng)物體所受的力變化時(shí)，根據(jù)物體的受力特點(diǎn)進(jìn)行受力分析，畫出平行四邊形或三角形，注意明確各個(gè)力的變化量和不變量，結(jié)合數(shù)學(xué)規(guī)律對(duì)比分析，使動(dòng)態(tài)問題靜態(tài)化、抽象問題形象化，問題將變得易于分析處理。 (2)解析法：分析

13、研究對(duì)象的受力情況，將力按作用效果分解或正交分解，根據(jù)平衡條件列出方程，并推導(dǎo)出未知量的函數(shù)表達(dá)式，再根據(jù)已知量的變化情況結(jié)合函數(shù)關(guān)系確定未知量的大小或方向的變化情況。 典例(2013衡水模擬)如圖238所示，三根長度均為l的輕繩分別連接于C、D兩點(diǎn)，A、B兩端被懸掛在水平天花板上，相距2l?，F(xiàn)在C點(diǎn)上懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重物，為使CD繩保持水平，在D點(diǎn)上可施加力的最小值為 ()圖238圖239答案C 題后悟道 (1)求解平衡中的臨界問題和極值問題時(shí)，首先要正確地進(jìn)行受力分析和變化過程分析，找出平衡的臨界點(diǎn)和極值點(diǎn)。 (2)臨界條件必須在變化中去尋找，不能停留在一個(gè)狀態(tài)來研究臨界問題，而是把某個(gè)

14、物理量推向極端，即極大和極小，并依此做出科學(xué)的推理分析，從而給出判斷或?qū)С鲆话憬Y(jié)論。 如圖2310所示，用輕繩吊一個(gè)重為G的小球，欲施一力F使小球在圖示位置平衡(r時(shí)，R越大，r越小，B對(duì)斜面的 壓力越小 B斜面傾角一定，Rr時(shí)，兩球之間的彈力最小 C斜面傾角一定時(shí)，無論兩球半徑如何，A對(duì)擋板的壓 力一定 D半徑一定時(shí)，隨著斜面傾角逐漸增大，A受到擋板的 作用力先增大后減小圖6解析：先對(duì)A、B整體受力分析，整體受到重力、斜面支持力和擋板對(duì)A的彈力三個(gè)力的作用，當(dāng)斜面的傾角不變時(shí)，不管兩球的半徑如何變化，這三個(gè)力都不變，C正確；斜面傾角逐漸增大時(shí)，采用極限的思維，A受擋板的彈力最大為兩者重力之和

15、，則D錯(cuò)誤；然后采用隔離法對(duì)B進(jìn)行受力分析，B受三個(gè)力，重力不變，斜面對(duì)B的支持力方向不變，A對(duì)B的彈力方向和斜面的支持力垂直時(shí)，A和B之間的彈力最小，此時(shí)兩球的半徑相等，B正確；斜面傾角一定，Rr時(shí)，R越大，r越小，斜面對(duì)B的彈力越大，則A錯(cuò)誤。答案：BC6(2013蘇州調(diào)研)如圖7所示，質(zhì)量均為 m的小球A、B用兩根不可伸長的輕繩 連接后懸掛于O點(diǎn)，在外力F的作用 下，小球A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)。若要 使兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)且懸線OA與豎 直方向的夾角保持30不變，則外力F的大小 ()圖7解析：取A、B兩球?yàn)橐徽w，質(zhì)量為2m，懸線OA與豎直方向夾角為30，由圖可以看出，外力F與懸線OA垂直時(shí)為最小，F(xiàn)min2mgsin mg，所以外力F應(yīng)大于或等于mg，選項(xiàng)B、C、D均正確。答案：BCD7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(gè)光滑均勻的小圓柱體Q，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖8所示是這個(gè)裝置的縱截面圖。若用外力使MN保持豎直，緩慢地向右移動(dòng)，在Q落到地面以前，發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止。在此