高考物理一輪全程-2-3-共點(diǎn)力作用下物體的平衡課件

1.溫故自查對(duì)物體進(jìn)行受力分析是解決力學(xué)問題的基礎(chǔ)，是研究力學(xué)問題的重要方法，受力分析的步驟是：1．根據(jù)題意選取研究對(duì)象，選取研究對(duì)象的原則是要使對(duì)問題的研究盡量簡便，研究對(duì)象可以是單個(gè)物體或

，也可以是由幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)．物體的某一部分2.2．把研究對(duì)象從周圍的物體中隔離出來，為防止漏掉某個(gè)力，要養(yǎng)成按一般步驟分析受力的好習(xí)慣．一般應(yīng)

,然后環(huán)繞物體一周,找出跟研究對(duì)象

的物體，并逐個(gè)分析這些物體對(duì)研究對(duì)象的彈力和

，最后再分析其他場力(如電場力、磁場力等)．3．每分析一個(gè)力，都要想一想它的施力物體是誰，這樣可以避免分析出某些

的力．4．畫完受力圖后要進(jìn)行定性檢驗(yàn)，看一看根據(jù)你畫的受力圖，物體能否處于題目中所給的

．先分析重力接觸摩擦力不存在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)3.5．對(duì)物體受力分析時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)不要把研究對(duì)象所受的力與它對(duì)其他物體的作用力相混淆；(2)對(duì)于作用在物體上的每一個(gè)力，都必須明確它的來源，不能無中生有；(3)分析的是物體受到哪些“性質(zhì)力”(按性質(zhì)分類的力)，不能把“效果力”與“性質(zhì)力”混淆重復(fù)分析．4.考點(diǎn)精析研究對(duì)象的選取在進(jìn)行受力分析時(shí)，第一步就是選取研究對(duì)象，選取的研究對(duì)象可以是一個(gè)物體(質(zhì)點(diǎn))，也可以是由幾個(gè)物體組成的整體(質(zhì)點(diǎn)組)．(1)隔離法：將某物體從周圍物體中隔離出來，單獨(dú)分析該物體所受到的各個(gè)力，稱為隔離法．5.隔離法的原則：把相連結(jié)的幾個(gè)物體看成一個(gè)整體，如果要分析的是整體內(nèi)物體間的相互作用力(即內(nèi)力)，就要把跟該力有關(guān)的某物體隔離出來．當(dāng)然，對(duì)隔離出來的物體而言，它受到的各個(gè)力就應(yīng)視為外力了．6.(2)整體法：把相互連結(jié)的幾個(gè)物體視為一個(gè)整體(系統(tǒng))，從而分析整體外的物體對(duì)整體中各個(gè)物體的作用力(外力)，稱為整體法．整體法的基本原則：①當(dāng)整體中各物體具有相同的加速度(加速度不相同的問題，中學(xué)階段不宜采用整體法)或都處于平衡狀態(tài)(即a＝0)時(shí)，命題要研究的是外力，而非內(nèi)力時(shí)，選整體為研究對(duì)象．7.②整體法要分析的是外力，而不是分析整體中各物體間的相互作用力(內(nèi)力)．③整體法的運(yùn)用原則是先避開次要矛盾(未知的內(nèi)力)突出主要矛盾(要研究的外力)這樣一種辯證的思想．(3)整體法、隔離法的交替運(yùn)用對(duì)于連結(jié)體問題，多數(shù)情況既要分析外力，又要分析內(nèi)力，這時(shí)我們可以采取先整體(解決外力)后隔離(解決內(nèi)力)的交叉運(yùn)用方法，當(dāng)然個(gè)別情況也可先隔離(由已知內(nèi)力解決未知外力)再整體的相反運(yùn)用順序.8.溫故自查1．平衡狀態(tài)(1)平衡狀態(tài)：物體處于

或

直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．(2)共點(diǎn)力：同一

的力或作用線(或延長線)交于

的力．靜止勻速作用點(diǎn)同一點(diǎn)9.2．共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件合外力為零，即∑F＝010.3．共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件(F合＝0)的應(yīng)用步驟(1)選定

，依據(jù)題意應(yīng)該用整體法還是隔離法更有利于解決問題，應(yīng)視具體問題而定．(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的

，找出哪些物體對(duì)要研究的物體有力的作用．(3)畫出

圖，并將某些力進(jìn)行合成或分解，作出平行四邊形．(4)根據(jù)平衡條件：

，列出平衡方程進(jìn)行求解．

研究對(duì)象受力分析受力示意F合＝011.考點(diǎn)精析1．平衡條件的推論(1)如果物體在兩個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)，這兩個(gè)力必定大小相等、方向相反，為一對(duì)平衡力．(2)如果物體在三個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等、方向相反．(3)如果物體受多個(gè)力作用而處于平衡狀態(tài)，其中任何一個(gè)力與其他力的合力大小相等、方向相反．12.(4)當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，沿任意方向物體所受的合力均為零．(5)三力匯交原理：如果一個(gè)物體受到三個(gè)非平行力作用而平衡，這三個(gè)力的作用線必定在同一平面內(nèi)，而且必為共點(diǎn)力．13.2．平衡問題中列方程的方法(1)正交分解法正交分解法是解決共點(diǎn)力平衡問題的一般方法，應(yīng)用正交分解法一般應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①該方法不受研究對(duì)象、所受外力多少的限制；②關(guān)于坐標(biāo)軸的選取，原則上是任意的，就是說選擇不同的坐標(biāo)軸并不影響運(yùn)算的結(jié)果．但具體應(yīng)用時(shí)又以解題方便的坐標(biāo)系為最佳選擇，例如在靜力學(xué)問題中一般選含外力多的方向?yàn)橐粋€(gè)坐標(biāo)軸的方向，而在動(dòng)力學(xué)問題中一般選加速度或初速度方向?yàn)橐粋€(gè)坐標(biāo)軸的方向．14.(2)力的合成法特別適合三個(gè)力平衡時(shí)，運(yùn)用其中兩力之和等于第三個(gè)力來列方程求解．(3)相似三角形法在共點(diǎn)力的平衡問題中，已知某力的大小及繩、桿等模型的長度、高度等，常用力的三角形與幾何三角形相似的比例關(guān)系求解．15.(4)應(yīng)用拉密定理拉密定理：如果物體受三個(gè)不平行力而處于平衡狀態(tài)，如右圖所示，則每個(gè)力的大小與另外兩個(gè)力的夾角正弦之比為定值，

16.命題規(guī)律分析兩個(gè)或兩個(gè)以上物體的受力情況或系統(tǒng)內(nèi)部分物體間的相互作用時(shí)，采用整體法或隔離法，考查靈活準(zhǔn)確利用整體法和隔離法．一般以選擇題或力學(xué)綜合題出現(xiàn)．17.[考例1](2008·天津)在粗糙水平地面上與墻平行放著一個(gè)截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直墻之間放一光滑圓球B，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)對(duì)B加一豎直向下的力F，F(xiàn)的作用線通過球心，設(shè)墻對(duì)B的作用力為F1，B對(duì)A的作用力為F2，地面對(duì)A的作用力為F3.若F緩慢增大而整個(gè)裝置仍保持靜止，截面如圖所示，在此過程中()

18.A．F1保持不變，F(xiàn)3緩慢增大B．F1緩慢增大，F(xiàn)3保持不變C．F2緩慢增大，F(xiàn)3緩慢增大D．F2緩慢增大，F(xiàn)3保持不變[解析]設(shè)AB圓心連線與豎直方向的夾角為α，先以B為研究對(duì)象，其受力分析如圖A所示，由平衡條件可得F2′sinα＝F1，F(xiàn)2′cosα＝F＋mBg，根據(jù)牛頓第三定律F2＝F2′，當(dāng)F增大時(shí)，F(xiàn)2增大，F(xiàn)1也增大．19.再以A、B整體為研究對(duì)象，其受力分析如圖B所示，設(shè)地面對(duì)A的支持力為FN，對(duì)A的摩擦力為Ff，則F3就是FN與Ff的合力．由整體的平衡得(mA＋mB)g＋F＝FN，F(xiàn)f＝F1.當(dāng)F增大時(shí)，F(xiàn)N、Ff都增大，所以F3也增大，所以C正確．[答案]C20.如圖所示，一固定斜面上兩個(gè)質(zhì)量相同的小物塊A和B緊挨著勻速下滑，A與B的接觸面光滑．已知A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是B與斜面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的2倍，斜面傾角為α.B與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是 ()21.[解析]因?yàn)锳和B緊挨著勻速下滑，所以把A、B作為一個(gè)整體，由平衡方程2mgsinα＝μmgcosα＋2μmgcosα，得μ＝

tanα，A正確．[答案]A22.命題規(guī)律兩個(gè)力的合力不變，其中一個(gè)力的方向不變，討論另一個(gè)力的大小和方向的變化情況，或討論三力平衡的問題時(shí)力的變化情況或求極植問題．23.[考例2]重為G的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間．如圖甲所示．若擋板逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置，在該過程中，斜面和擋板對(duì)小球的彈力的大小F1，F(xiàn)2各如何變化？24.[解析]由于擋板是緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的，可以認(rèn)為每個(gè)時(shí)刻小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此所受合力為0.應(yīng)用三角形定則，G，F(xiàn)1，F(xiàn)2三個(gè)矢量應(yīng)組成封閉三角形，其中G的大小、方向始終保持不變，F(xiàn)1的方向不變，F(xiàn)2的起點(diǎn)在G的終點(diǎn)處，而終點(diǎn)必須在F1所在的直線上，由圖乙可知，擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中，F(xiàn)2矢量也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，因此F1逐漸變小，F(xiàn)2先變小后變大(當(dāng)F2⊥F1，即擋板與斜面垂直時(shí)，F(xiàn)2最小)．[答案]

F1逐漸變小F2先變小，后變大25.[總結(jié)評(píng)述]對(duì)于動(dòng)態(tài)平衡問題，經(jīng)常用三角形定則來解，然后找出一個(gè)不變的力做標(biāo)準(zhǔn)，其他力和它比較，當(dāng)邊長增加時(shí)力增加，反之則減?。?6.如圖所示，空氣中有兩個(gè)帶電小球A和B，A被長為L的絕緣細(xì)線懸于固定點(diǎn)O；B被絕緣架固定于O點(diǎn)的正下方，與O點(diǎn)的距離也為L，與A球相距為d1，由于漏電，過一段時(shí)間后，A的帶電量變?yōu)樵瓉淼?/p>

，B的帶電量變?yōu)樵瓉淼?/p>

，試求此時(shí)A、B兩球間的距離．

27.[解析]

A球受重力G、B球?qū)λ膸靵隽和懸線的拉力FT作用(如右圖所示)．平衡時(shí)，此三力合力為零，則F與G的合力FT′與FT等值反向，作出力的三角形△AGFT′，則力的△AGFT′與幾何三角形△ABO相似．設(shè)帶電小球在漏電后的距離為d2，庫侖力分別為F1、F2，則有

28.29.命題規(guī)律物體所受三力平衡，三力構(gòu)成的封閉三角形是斜三角形，并且力的三角形與幾何三角形相似．考查分析問題能力和觀察問題能力常以選擇題出現(xiàn)．30.[考例3]一輕桿BO，其O端用光滑鉸鏈鉸于固定豎直桿AO上，B端掛一重物，且系一細(xì)繩，細(xì)繩跨過桿頂A處的光滑小滑輪，用力F拉住，如圖所示．現(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉，使桿BO與桿AO間的夾角θ逐漸減小，則在此過程中，拉力F及桿BO所受壓力FN的大小變化情況是()31.A．FN先減小，后增大 B．FN始終不變C．F先減小，后增大 D．F始終不變[解析]取BO桿的B端為研究對(duì)象，受到繩子拉力(大小為F)、BO桿的支持力FN和懸掛重物的繩子的拉力(大小為G)的作用，將FN與G合成，其合力與F等值反向，如圖所示，得到一個(gè)力三角形(如圖中畫斜線部分)，此力三角形與幾何三角形OBA相似，可利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例來解．32.如圖所示，力三角形與幾何三角形OBA相似，設(shè)AO高為H，BO長為L，繩長AB為l，則由對(duì)應(yīng)邊成比例可得： 式中G、H、L均不變，l逐漸變小，所以可知FN不變，F(xiàn)逐漸變?。甗答案]B33.[總結(jié)評(píng)述]處理該類動(dòng)態(tài)問題的方法，就是在原來處理平衡問題的基礎(chǔ)上，注意分析由于某一個(gè)物理量的變化而帶來的其他變化，可用圖解法，也可以用數(shù)學(xué)函數(shù)討論法，審題時(shí)注意抓住“緩慢”之類的關(guān)鍵詞語．34.光滑半球面上的小球被一通過定滑輪的力F由底端緩慢拉到頂端的過程中，試分析繩的拉力F及半球面對(duì)小球的支持力FN的變化情況(如圖所示)．35.[解析]如圖所示，作出小球的受力示意圖，注意彈力FN總與球面垂直，從圖中可得到相似三角形．36.設(shè)球體半徑為R，定滑輪到球面的距離為h，繩長為L，根據(jù)三角形相似得由于在拉動(dòng)過程中h、R不變，L變小，故F減小，F(xiàn)N不變．[答案]

F減小，F(xiàn)N不變37.命題規(guī)律根據(jù)物體平衡條件，利用正交分解法列出方程，然后由題中所給條件或隱含條件，判斷臨界或極值，一般以選擇題或計(jì)算題出現(xiàn)．38.[考例4]如圖所示，斜坡與水平面的夾角為β，兩個(gè)人一推一拉使物體勻速上斜坡．設(shè)兩力大小相同，均為F.已知物體與斜坡間的摩擦因數(shù)為 推力F與斜坡平行，拉力F與斜坡所成角度α為多少時(shí)最省力？39.[解析]根據(jù)平衡條件建立方程：Fcosα＋F＝mgsinβ＋FfFsinα＋N＝mgcosβFf＝μN(yùn)聯(lián)立三個(gè)方程解得40.顯然當(dāng)α＝θ＝30°時(shí)，分母有最大值，則F有最小值．[答案]30°41.如圖用與豎直方向成α＝30°斜向右上方