高三物理一輪復(fù)習(xí)優(yōu)質(zhì)課件2專(zhuān)題二-受力分析-共點(diǎn)力的平衡

專(zhuān)題二受力分析共點(diǎn)力的平衡第二章相互作用教材梳理一、受力分析1、概念把研究對(duì)象(指定物體)在指定的物理環(huán)境中受到的所有力都分析出來(lái)，并畫(huà)出物體所受力的_______，這個(gè)過(guò)程就是受力分析．2、受力分析的一般順序先分析_____，然后按接觸面分析接觸力(彈力、摩擦力)，再分析其他力(電磁力、浮力等)，最后分析已知力．示意圖重力二、共點(diǎn)力作用下的物體的平衡1、平衡狀態(tài)物體處于_____或______________的狀態(tài)．靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)F合＝03、平衡條件的幾條重要推論(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)，其中任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小_____，方向_____．(3)多力平衡：如果物體受多個(gè)力作用處于平衡，其中任何一個(gè)力與其余力的合力大小_____，方向_____．相等相反相等相反相等相反基礎(chǔ)自測(cè)1、(對(duì)物體的受力分析)(2015·內(nèi)蒙古包頭測(cè)評(píng))如圖所示，物體A置于水平地面上，力F豎直向下作用于物體B上，A、B保持靜止，則物體A的受力個(gè)數(shù)為（）A．3

B．4C．5 D．6B

【解析】利用隔離法對(duì)A受力分析，如圖所示A受到重力GA，地面給A的支持力N地，B給A的壓力NB→A，B給A的摩擦力fB→A，則A、C、D錯(cuò)誤，B正確．2、(共點(diǎn)力及共點(diǎn)力的平衡)在均勻棒的兩端各系一輕繩，棒的上端的輕繩的另一端固定在天花板上，再將系下端的繩用力F拉到水平方向，上端的繩與水平面成α角，棒與水平面成β角而靜止．則下面各式正確的是(

)A．tanα＝2tanβ

B．sinα＝2sinβC．cosα＝2cosβ

D．sinα＝2cosβA3、(整體法、隔離法的應(yīng)用)如圖所示，A、B兩木塊放在水平面上，它們之間用細(xì)線相連，兩次連接情況中細(xì)線傾斜方向不同但傾角一樣，兩木塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同．先后用水平力F1和F2拉著A、B一起勻速運(yùn)動(dòng)，則(

)A．F1＞F2 B．F1＝F2C．FT1＞FT2 D．FT1＝FT2B

【解析】取A、B為一整體，由水平方向合力為零可得，F(xiàn)1＝F2＝μ(mA＋mB)g，A錯(cuò)誤、B正確；隔離物體A可求得：FT1cosθ＝μ(mAg－FT1sinθ)，F(xiàn)T2cosθ＝μ(mAg＋FT2sinθ)，

比較可得：FT1＜FT2，C、D錯(cuò)誤．4、(動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題)(2013·高考天津卷)如圖所示，小球用細(xì)繩系住，繩的另一端固定于O點(diǎn)．現(xiàn)用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體，小球在斜面上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，細(xì)繩始終處于直線狀態(tài)，當(dāng)小球升到接近斜面頂端時(shí)細(xì)繩接近水平，此過(guò)程中斜面對(duì)小球的支持力FN以及繩對(duì)小球的拉力FT的變化情況是

（）

A．FN保持不變，F(xiàn)T不斷增大B．FN不斷增大，F(xiàn)T不斷減小C．FN保持不變，F(xiàn)T先增大后減小D．FN不斷增大，F(xiàn)T先減小后增大D

【解析】用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體時(shí)，小球受重力、繩的拉力FT和垂直于斜面的支持力FN，在斜面體緩慢移動(dòng)過(guò)程中FN方向不變，由三力平衡知其動(dòng)態(tài)變化如圖所示，F(xiàn)T先減小后增大，F(xiàn)N逐漸增大．考點(diǎn)闡釋1．定義：把指定物體(研究對(duì)象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來(lái)，并畫(huà)出受力示意圖，這個(gè)過(guò)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．考點(diǎn)一物體的受力分析3．研究對(duì)象選取方法：整體法和隔離法．(1)當(dāng)分析相互作用的兩個(gè)或兩個(gè)以上物體整體的受力情況及分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí)，宜用整體法．(2)在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體(或一個(gè)物體各部分)間的相互作用時(shí)常用隔離法．(3)整體法和隔離法不是獨(dú)立的，對(duì)一些較復(fù)雜問(wèn)題，通常需要多次選取研究對(duì)象，交替使用整體法和隔離法．題組設(shè)計(jì)1、(2015·合肥質(zhì)量檢測(cè))如圖所示，A、B兩物體疊放在一起，用手托住，讓它們靠在粗糙的豎直墻邊，已知mA＞mB.然后由靜止釋放，在它們同時(shí)沿豎直墻面下滑的過(guò)程中，物體B(

)A．僅受重力作用B．受重力、物體A的壓力作用C．受重力、豎直墻的彈力和摩擦力作用D．受重力、豎直墻的彈力和摩擦力、物體A的壓力作用A【解析】?jī)晌矬w由靜止釋放，與墻壁之間無(wú)相互擠壓，只受重力作用，處于完全失重狀態(tài)，故B物體只受重力作用，選項(xiàng)A正確．2.(2015·濰坊聯(lián)考)(多選)如圖所示，光滑水平地面上有一直角三角形斜面體B靠在豎直墻壁上，物塊A放在斜面體B上，開(kāi)始A、B靜止．現(xiàn)用水平力F推A，A、B仍靜止，則此時(shí)B受力的個(gè)數(shù)可能是(

)A．3個(gè)B．4個(gè)C．5個(gè) D．6個(gè)BC【解析】物體B受重力作用，地面對(duì)B的支持力、A對(duì)B的壓力和墻壁對(duì)B的彈力作用，因?yàn)镕的大小未知，不能確定A是否具有相對(duì)B的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，也就不能確定A、B間是否存在摩擦力，故B受力可能是4個(gè)，也可能是5個(gè)，選項(xiàng)B、C正確．規(guī)律總結(jié)受力分析的一般思路和方法（1）受力分析的一般思路(2)受力分析的常用方法①狀態(tài)法確定受力進(jìn)行受力分析時(shí)，有些力的大小和方向不能準(zhǔn)確確定，必須根據(jù)物體受到的能夠確定的幾個(gè)力的情況和物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判斷，如靜摩擦力、輕桿的彈力等．②轉(zhuǎn)換法確定受力當(dāng)某個(gè)力不易直接分析時(shí)，可根據(jù)牛頓第三定律找出該力的反作用力，通過(guò)分析這個(gè)反作用力來(lái)確定所求力的大小和方向．③整體法確定受力若系統(tǒng)內(nèi)某個(gè)物體的受力可看成系統(tǒng)所受的外力時(shí)，用整體法分析該力一般比用隔離法分析更方便．1、處理受力的方法(1)合成法：常用于解決3個(gè)共點(diǎn)力的平衡．可將三力平衡轉(zhuǎn)化為二力平衡，然后解力的三角形即可．(2)分解法①效果分解法：常用于解決3個(gè)共點(diǎn)力的平衡．即將某個(gè)力按效果沿另兩個(gè)力的反方向分解．②正交分解法：常用于解決多個(gè)共點(diǎn)力的平衡．把各力分別分解到x軸和y軸上，運(yùn)用坐標(biāo)軸方向上合力等于零的條件求解．考點(diǎn)二平衡條件的應(yīng)用方法(3)圖解法：當(dāng)物體所受的某一個(gè)力發(fā)生變化而物體又處于平衡狀態(tài)時(shí)，可根據(jù)力的變化特點(diǎn)作出動(dòng)態(tài)平行四邊形或三角形，從而定性分析其他力的變化．2、常用的數(shù)學(xué)工具(1)力的三角形為直角三角形：三角函數(shù)、勾股定理等．(2)力的三角形為斜三角形：三角形相似、正、余弦定理等．題組設(shè)計(jì)C2、(2014·高考山東卷)如圖所示，用兩根等長(zhǎng)輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn)，制成一簡(jiǎn)易秋千．某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段，但仍保持等長(zhǎng)且懸掛點(diǎn)不變．木板靜止時(shí)，F(xiàn)1表示木板所受合力的大小，F(xiàn)2表示單根輕繩對(duì)木板拉力的大小，則維修后(

)A．F1不變，F(xiàn)2變大B．F1不變，F(xiàn)2變小C．F1變大，F(xiàn)2變大

D．F1變小A3.如圖所示，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(kāi)始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置．不計(jì)摩擦，在此過(guò)程中(

)A．N1始終減小，N2始終增大B．N1始終減小，N2始終減小C．N1先增大后減小，N2始終減小D．N1先增大后減小，N2先減小后增大B【解析】動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題用圖解法較簡(jiǎn)捷．對(duì)小球受力的分析如圖所示，由于木板緩慢轉(zhuǎn)到水平位置的過(guò)程中N1的方向保持不變，N2與豎直方向的夾角逐漸減小，由圖解法可得N1逐漸減小，木板對(duì)球的支持力N2′也在逐漸減小，又由牛頓第三定律得N2′＝N2，所以B正確．規(guī)律總結(jié)（1）供電作用下物體平衡的一般解題思路(2)解決動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的常用方法①圖解法在對(duì)物體進(jìn)行受力分析(一般受3個(gè)力)的基礎(chǔ)上，若滿(mǎn)足有1個(gè)力大小、方向均不變，另有1個(gè)力方向不變時(shí)，可畫(huà)出這3個(gè)力的封閉矢量三角形或平行四邊形來(lái)分析力的變化情況的方法．②解析法對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析，建立平衡方程，求出因變量與自變量的一般函數(shù)式，然后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化．考點(diǎn)闡釋1．臨界問(wèn)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(wèn)題的描述中常用“剛好”、“剛能”、“恰好”等語(yǔ)言．2．常見(jiàn)的臨界狀態(tài)(1)兩接觸物體脫離與不脫離的臨界條件是相互作用力為0(主要體現(xiàn)為兩物體間的彈力為0)；考點(diǎn)三平衡中的臨界與取值問(wèn)題(2)繩子斷與不斷的臨界條件為作用力達(dá)到最大值；(3)存在摩擦力作用的兩物體間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)或相對(duì)靜止的臨界條件為靜摩擦力達(dá)到最大．3．極值問(wèn)題：平衡物體的極值，一般指在力的變化過(guò)程中的最大值和最小值問(wèn)題．題組設(shè)計(jì)1．一個(gè)質(zhì)量為1kg的物體放在粗糙的水平地面上，今用最小的拉力拉它，使之做勻速運(yùn)動(dòng)，已知這個(gè)最小拉力為6N，g＝10m/s2，則下列關(guān)于物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，最小拉力與水平方向的夾角θ，正確的是（）B【解析】由于物體在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，隨著拉力與水平方向的夾角α的不同，物體與水平面間的彈力不同，因而滑動(dòng)摩擦力也不一樣．而拉力在水平方向的分力與摩擦力相等．以物體為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，因?yàn)槲矬w處于平衡狀態(tài)，水平方向有Fcosα＝μFN，豎直方向有Fsinα＋FN＝mg.2.(2015·衡水模擬)如右圖所示，三根長(zhǎng)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.現(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 (

)C規(guī)律總結(jié)（1）解決極值問(wèn)題和臨界問(wèn)題的方法①圖解法：根據(jù)物體的平衡條件，作出力的矢量圖，通過(guò)對(duì)物理過(guò)程的分析，利用平行四邊形定則進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定最大值與最小值．②數(shù)學(xué)解法：通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析，依據(jù)物體的平衡條件寫(xiě)出物理量之間的函數(shù)關(guān)系(或畫(huà)出函數(shù)圖象)，用數(shù)學(xué)方法求極值(如求二次函數(shù)極值、公式極值、三角函數(shù)極值).（2）求解平衡中的臨界問(wèn)題的關(guān)鍵名師微點(diǎn)撥本節(jié)所學(xué)內(nèi)容是力的平衡問(wèn)題的重點(diǎn)、難點(diǎn)，也是高考的必考點(diǎn)．正確受力分析是解決平衡問(wèn)題的關(guān)鍵，要做到“五注意”“兩警惕”．1、“五注意”(1)對(duì)分析出的每一個(gè)力都要標(biāo)其大小(字母表示)和方向(箭頭表示)．(2)對(duì)分析出的每一個(gè)力都能找出施力物體，不能無(wú)中生有．(3)合力與分力不能重復(fù)考慮，通常只畫(huà)物體實(shí)際受到的力，受力分析完成后再進(jìn)行力的合成和分解．(4)性質(zhì)力與效果力不能重復(fù)分析．(5)受力分析完成后，要檢查受力分析是否有誤，能否使研究對(duì)象處于題設(shè)的物理狀態(tài)．2、“兩警惕”(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)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(lái)的內(nèi)力變成外力，要在受力分析圖中畫(huà)出．思維建模輕繩上的“死結(jié)”和“活結(jié)”模型【模型概述】(1)“死結(jié)”可理解為把繩子分成兩段，且不可以沿繩子移動(dòng)的結(jié)點(diǎn)．“死結(jié)”兩側(cè)的繩因結(jié)而變成了兩根獨(dú)立的繩，因此由“死結(jié)”分開(kāi)的兩段繩子上的彈力不一定相等．(2)“活結(jié)”可理解為把繩子分成兩段，且可以沿繩子移動(dòng)的結(jié)點(diǎn)．“活結(jié)”一般是由繩跨過(guò)滑輪或者繩上掛一光滑掛鉤而形成的．繩子雖然因“活結(jié)”而彎曲，但實(shí)際上是同一根繩，所以由“活結(jié)”分開(kāi)的兩段繩子上彈力的大小一定相等，兩段繩子合力的方向一定沿這兩段繩子夾角的平分線．【處理思路】【典例】(多選)