狀元之路高考物理一輪復(fù)習(xí)2-3共同點(diǎn)的平衡課件新人教版

1、考點(diǎn)1 物體受力分析學(xué)案3 共點(diǎn)力的平衡 如何對(duì)物體進(jìn)行受力分析 1.隔離法和整體法 將研究對(duì)象與周?chē)矬w分隔或?qū)⒂啥鄠€(gè)物體組成的系作為一個(gè)整體來(lái)分析。 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)，然后分析該力存在與不存在對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否產(chǎn)生的影響是否與事實(shí)相符來(lái)判斷該力是否存在。 整體法、隔離法、假設(shè)法在受力分析時(shí)，要靈活選用，有時(shí)為了解決問(wèn)題方便，這些方法要交叉使用。 3.注意要點(diǎn) (1)研究對(duì)象的受力圖，通常只畫(huà)出根據(jù)力的性質(zhì)命名的力，不要把按力的分解的分力或合成的合力分析進(jìn)去，受力圖完成后再進(jìn)行力的合成與分解。 (2)區(qū)分內(nèi)力和外力，對(duì)幾個(gè)物體的整體進(jìn)行受力分析

2、時(shí)，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(lái)的內(nèi)力則變成外力，要畫(huà)在受力圖上。 (3)在難以確定物體的某些受力情況時(shí)，可先分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律或力的平衡來(lái)判斷未知力。典例一物體受力分析【例1】2010年高考安徽理綜卷L型木板P(上表面光滑) 放在固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端 與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖所示。若P、 Q一起沿斜面勻速下滑，不計(jì)空氣阻力。則木板P的受 力個(gè)數(shù)為( ) A.3 B.4 C.5 D.6考查整體法、隔離法的應(yīng)用及連接體的受力平衡問(wèn)題。C 【解析】設(shè)木板P質(zhì)量為M，滑塊Q質(zhì)量為m，則選P、Q及彈簧作

3、為一個(gè)整體進(jìn)行受力分析，如圖1所示，由于受力平衡有(M+m)gsin=f 然后隔離P進(jìn)行受力分析，如圖2所示，其中FN1為斜面對(duì)P的支持力，F(xiàn)N1為Q對(duì)P的壓力，Mg為P的重力，f為斜面對(duì)P的摩擦力，F(xiàn)為彈簧對(duì)P的彈力(未知) 由于受力平衡f=F+Mgsin，由于f=(M+m)gsin，則 F=mgsin0，故彈簧彈力存在，P受力個(gè)數(shù)為5個(gè)。圖1圖2 1如圖所示，物體M在豎直向上的拉力F的作用下能靜止在斜面上，關(guān)于M受力的個(gè)數(shù)，下列說(shuō)法中正確的是( )A.M一定受兩個(gè)力作用B.M一定受四個(gè)力作用C.M可能受三個(gè)力作用D.M不是受兩個(gè)力作用就是受四個(gè)力作用D考點(diǎn)2共點(diǎn)力作用下物體的平衡 1.共點(diǎn)

4、力平衡問(wèn)題的處理方法方法內(nèi)容分解法物體受到幾個(gè)力的作用，將某一個(gè)力按力的效果進(jìn)行分解，則其分力和其他力在所分解的方向上滿(mǎn)足平衡條件。合成法物體受幾個(gè)力的作用，通過(guò)合成的方法將它們簡(jiǎn)化成兩個(gè)力。這兩個(gè)力滿(mǎn)足二力平衡條件。正交分解法將處于平衡狀態(tài)的物體所受的力，分解為相互正交的兩組，每一組的力都滿(mǎn)足二力平衡條件。力的三角形法物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力的作用平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形，反之，若三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)力的合力必為零，利用三角形定則，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)可求解未知力。 (1)處理共點(diǎn)力平衡問(wèn)題常用的方法方

5、法步驟解析法選某一狀態(tài)對(duì)物體受力分析將物體受的力按實(shí)際效果分解或正交分解列平衡方程求出未知量與已知量的關(guān)系表達(dá)式根據(jù)已知量的變化情況來(lái)確定未知量的變化情況圖解法選某一狀態(tài)對(duì)物體受力分析根據(jù)平衡條件畫(huà)出平行四邊形根據(jù)已知量的變化情況，畫(huà)出平行四邊形的邊角變化確定未知量大小、方向的變化(2)解決動(dòng)態(tài)平衡、臨界與極值問(wèn)題的常用方法 2.應(yīng)用平衡條件解題的一般步驟 (1)選取研究對(duì)象 根據(jù)題目要求,選取某物體(整體或局部)作為研究對(duì)象，在平衡問(wèn)題中，研究對(duì)象常有三種情況： 單個(gè)物體。若是有關(guān)共點(diǎn)力平衡的問(wèn)題，可以將物體受到的各個(gè)力的作用點(diǎn)全部畫(huà)到物體的幾何中心上；否則各個(gè)力的作用點(diǎn)不能隨便移動(dòng)，應(yīng)畫(huà)在

6、實(shí)際作用位置上。 多個(gè)物體(系統(tǒng))。在分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí)，用整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用時(shí)，用隔離法，其關(guān)鍵是找物體之間的聯(lián)系，相互作用力是它們相互聯(lián)系的紐帶。 幾個(gè)物體的結(jié)點(diǎn)。幾根繩或繩和棒之間的結(jié)點(diǎn)常常是平衡問(wèn)題的研究對(duì)象。 (2)分析研究對(duì)象的受力情況，并作出受力圖 確定物體受到哪些力的作用，不能添力，也不能漏力，受力分析通常按重力、彈力、摩擦力等力的順序來(lái)分析。 準(zhǔn)確畫(huà)出受力示意圖，力的示意圖關(guān)鍵是力的方向要確定，要養(yǎng)成準(zhǔn)確畫(huà)圖的習(xí)慣。 (3)在解題中采用合成法還是分解法應(yīng)視具體問(wèn)題而定，通常利用正交分解法求解平衡問(wèn)題。 (4)利用平衡條件建立方程并求解 利用合成法分解問(wèn)

7、題時(shí)，其平衡方程為：F合=0。 利用分解法特別是正交分解法分析平衡問(wèn)題時(shí)，其平衡方程為：Fx=0，F(xiàn)y=0。 關(guān)于坐標(biāo)軸的選取，一般選外力多的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸，使力的分解個(gè)數(shù)少，計(jì)算簡(jiǎn)化。 “靜止”滿(mǎn)足兩個(gè)條件，加速度和速度都為零，缺一不可。要注意“保持”某狀態(tài)與“瞬時(shí)”某狀態(tài)有區(qū)別。例如，豎直上拋的物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，這一瞬時(shí)的速度為零，但這一狀態(tài)不可能保持，因而上拋物體在最高點(diǎn)不能稱(chēng)為靜止。也就是說(shuō)，保持靜止與速度為零不是一回事。典例二整體法與隔離法的應(yīng)用【例2】2010年高考山東理綜卷如圖所示，質(zhì)量分別 為m1、m2的兩個(gè)物體通過(guò)輕彈簧連接，在力F的作用下一 起沿水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(m1

8、在地面上，m2在空中)， 力F與水平方向成角。則m1所受支持力FN和摩擦力f正確 的是( ) A.FN=m1g+m2g-Fsin B.FN=m1g+m2g-Fcos C.f=Fcos D.f=Fsin 【解析】方法一：將m1、m2、彈簧看作整體，受力分析如圖所示 根據(jù)平衡條件得 f=Fcos FN+Fsin=(m1+m2)g FN=(m1+m2)g-Fsin 故選項(xiàng)A、C正確。AC 方法二：分別隔離m1、m2，受力情況如圖 對(duì)m1根據(jù)平衡條件有f=Tcos FN+Tsin=mg 對(duì)m2，根據(jù)平衡條件，有 Fcos=Tcos Fsin=m2g+Tsin 解得FN=m1g+m2g-Fsin f=F

9、cos。 靈活地選取研究對(duì)象可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化；對(duì)于都處于平衡狀態(tài)的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，在不涉及內(nèi)力時(shí)，優(yōu)先考慮整體法。 2在粗糙水平面上放著一個(gè)三角形木塊abc，在它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)物體，m1m2，如圖所示，若三角形木塊和兩物體都是靜止的，則粗糙水平面對(duì)三角形木塊( )A.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右B.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左C.有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能確定，因m1、m2、 1、2的數(shù)值均未給出D.以上結(jié)論都不對(duì)D典例三正交分解法的應(yīng)用【例3】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m=8 kg的物體 置于傾角為37的斜面上，在水平力F作用下 保持靜止。

10、求下列情況下物體與斜面之間的靜 摩擦力的大小和方向。(g取10 m/s2) (1)F=50 N；(2)F=60 N；(3) F=70 N。 【解析】設(shè)物體所受到的靜摩擦力沿斜面向下，則物體受力如圖所示。 據(jù)平衡條件可得 Fcos-f-mgsin=0 FN-Fsin-mgcos=0 由得f=Fcos-mgsin (1)F=50 N時(shí)，f=(500.8-800.6) N=-8 N，負(fù)號(hào)表明f方向沿斜面向上。 (2)F=60 N時(shí)，f=(600.8-800.6) N=0。 (3)F=70 N時(shí)，f=(700.8-800.6) N=8 N，方向沿斜面向下?！敬鸢浮?1)8 N，沿斜面向上 (2)0 (

11、3)8 N，沿斜面向下 (1)正交分解法是解決共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的普遍方法，尤其是多力作用下物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，用正交分解法更為簡(jiǎn)捷方便。 (2)建立坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)以盡量少分解力，解決問(wèn)題方便為原則。 (3)物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，常常建立沿運(yùn)動(dòng)方向與垂直于運(yùn)動(dòng)方向的坐標(biāo)系。 3兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球a和b，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( )A.45 B.30 C.22.5 D.15D典例四動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的求解【例4】如圖所示，在一個(gè)半圓環(huán)上 用兩根細(xì)線(xiàn)懸掛一個(gè)重為G的物體，

12、 設(shè)法使OA線(xiàn)固定不動(dòng)，將OB線(xiàn)從豎 直位置沿半圓環(huán)緩緩移到水平位置 OB，則OA與OB線(xiàn)中受到的拉力FA、 FB的變化情況是( ) A.FA、FB都增大 B.FA增大，F(xiàn)B減小 C.FA增大，F(xiàn)B先增大后減小 D.FA增大，F(xiàn)B先減小后增大D 分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題用圖解法比較方便。要注意以下三點(diǎn)：前提是合力不變，一個(gè)分力的方向不變。正確判斷某一個(gè)分力的大小和方向變化及其引起的另一個(gè)力的變化。注意某一分力方向變化的空間(即范圍)。 【解析】本題重力作為分解的對(duì)象，它對(duì)兩繩產(chǎn)生兩個(gè)拉緊的效果，即兩分力方向是沿繩所在直線(xiàn)的，先作初始的力分解平行四邊形，然后根據(jù)OB繩的方向變化作出各位置的平行四邊形，從圖中判斷各力的變化情況。因?yàn)槔K結(jié)點(diǎn)O受到重物的拉力F，所以才使OA繩和OB繩受力，因此將拉力F分解為FA和FB(如圖所示)。