2023學(xué)年完整公開(kāi)課版第6講

相互作用第二章第6講受力分析共點(diǎn)力的平衡考綱要求考情分析命題趨勢(shì)1.物體的受力分析Ⅱ2．共點(diǎn)力的平衡Ⅱ3．動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題2017·全國(guó)卷Ⅰ，212016·全國(guó)卷Ⅰ，19受力分析、共點(diǎn)力的平衡一直是高考的熱點(diǎn)，題型以選擇題為主．復(fù)習(xí)時(shí)要學(xué)會(huì)進(jìn)行受力分析，掌握共點(diǎn)力的平衡條件及推論，掌握整體法和隔離法，學(xué)會(huì)用圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡和極值問(wèn)題欄目導(dǎo)航板塊一板塊二板塊三板塊四1．受力分析(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)，并畫出受力圖，這個(gè)過(guò)程就是受力分析．(2)受力分析的順序先找重力，再找接觸力(彈力、摩擦力)，最后分析電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力及其他力．(3)受力分析的步驟①明確研究對(duì)象——確定分析受力的物體，研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是多個(gè)物體的組合．②隔離物體分析——將研究對(duì)象從周圍物體中__________出來(lái)，進(jìn)而分析物體受的重力、彈力、摩擦力、電磁力等，檢查周圍有哪些物體對(duì)它施加了力的作用．③畫出受力示意圖——邊分析邊將力一一畫在受力示意圖上，準(zhǔn)確標(biāo)出_______.④檢查畫出的每一個(gè)力能否找出它的__________，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)，否則，必然發(fā)生了漏力、添力或錯(cuò)力現(xiàn)象．隔離方向施力物體勻速直線運(yùn)動(dòng)相等相反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)力作用處于平衡狀態(tài)，其中任何一個(gè)力與其余力的合力大小__________、方向__________.[思考感悟](1)物體在某一時(shí)刻速度為零時(shí)，物體不一定處于平衡狀態(tài)．(2)在多個(gè)共點(diǎn)力作用下的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果其中一個(gè)力消失其他力保持不變，物體沿消失的力的反方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．相等相反相等相反1．請(qǐng)判斷下列表述是否正確，對(duì)不正確的表述，請(qǐng)說(shuō)明原因．(1)物體沿光滑斜面下滑時(shí)，物體受到重力、支持力和下滑力的作用．(

)解析

下滑力并不是實(shí)際存在的力，而只是重力的一個(gè)分力．(2)速度等于零的物體一定處于平衡狀態(tài)．(

)解析

比如豎直上拋的物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，速度雖然等于零，但并不是平衡狀態(tài)．(3)物體的平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或速度大小不變的狀態(tài)．(

)解析

平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．×××√√√√2．(多選)如圖所示，物體M在豎直向上的拉力F作用下靜止在一固定的粗糙斜面上，則物體M受力個(gè)數(shù)可能為(

)A．2個(gè) B．3個(gè)C．4個(gè) D．5個(gè)解析

當(dāng)F＝mg時(shí)，物體只受到重力和拉力F的作用；當(dāng)F<mg時(shí)，物體還受到斜面彈力和摩擦力的作用，故選項(xiàng)A、C正確．AC一物體的受力分析整體法、隔離法在受力分析時(shí)的靈活運(yùn)用．(1)當(dāng)所涉及的物理問(wèn)題是整體與外界作用時(shí)，應(yīng)用整體分析法，可使問(wèn)題簡(jiǎn)單明了，而不必考慮內(nèi)力的作用．(2)當(dāng)涉及的物理問(wèn)題是物體間的相互作用時(shí)，應(yīng)用隔離分析法，這時(shí)系統(tǒng)中物體間相互作用的內(nèi)力就會(huì)變?yōu)楦鱾€(gè)獨(dú)立物體的外力．[例1](2018·浙江寧波調(diào)研)如圖所示，斜面小車M靜止在光滑水平面上，一邊緊貼墻壁．若再在斜面上加一物體m，且M、m相對(duì)靜止，小車后來(lái)受力個(gè)數(shù)為(

)A．3 B．4C．5 D．6B解析

對(duì)M和m整體，它們必受到重力和地面支持力，因小車靜止，由平衡條件知墻面對(duì)小車必?zé)o作用力．以小車為研究對(duì)象，如右圖所示，它受四個(gè)力：重力Mg，地面的支持力FN1，m對(duì)它的壓力FN2和摩擦力Ff.由于m靜止，可知Ff和FN2的合力必豎直向下，故選項(xiàng)B正確．二解決平衡問(wèn)題常用的方法方法內(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，每一組的力都滿足二力平衡條件方法內(nèi)容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．利用三角形法，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)可求得未知力[例2](2018·湖南常德模擬)如圖所示，重為G的均勻鏈條，兩端用等長(zhǎng)的輕繩連接，掛在等高的地方，輕繩與水平方向成θ角．試求：(1)繩子的拉力；(2)鏈條在最低點(diǎn)的相互拉力的大?。馕?/p>

(1)先用整體法，以整個(gè)鏈條為研究對(duì)象，鏈條受重力G和兩端輕繩的拉力F1、F2的作用，此三力必相交于一點(diǎn)O，如圖甲所示，則有F1cosθ＝F2cosθ，即F1＝F2.應(yīng)用平衡條件解題步驟(1)選取研究對(duì)象：根據(jù)題目要求，選取一個(gè)平衡體(單個(gè)物體或系統(tǒng)，也可以是結(jié)點(diǎn))作為研究對(duì)象．(2)畫受力示意圖：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，畫出受力示意圖．(3)三個(gè)力直接合成或正交分解，四個(gè)及四個(gè)以上的力正交分解．(4)列方程求解：根據(jù)平衡條件列出平衡方程，解平衡方程，對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論．1．動(dòng)態(tài)平衡在某一物理過(guò)程中，物體或系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，而物體或系統(tǒng)受到的力有一部分是變力(力的大小變或方向變或大小和方向均發(fā)生變化)，這樣的物理過(guò)程叫動(dòng)態(tài)平衡．2．基本思路化“動(dòng)”為“靜”，“靜”中求“動(dòng)”．三動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題3．“兩種”典型方法[例3](2017·江蘇南京調(diào)研)(多選)如圖所示，在粗糙水平地面上放著一個(gè)截面為四分之一圓弧的柱狀物體A，A的左端緊靠豎直墻，A與豎直墻之間放一光滑圓球B，已知A的圓半徑為球B的半徑的3倍，球B所受的重力為G，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．設(shè)墻壁對(duì)B的壓力為F1，A對(duì)B的壓力為F2，則若把A向右移動(dòng)少許后，它們?nèi)蕴幱陟o止?fàn)顟B(tài)，則F1、F2的變化情況分別是(

)A．F1減小 B．F1增大C．F2增大 D．F2減小AD1．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)言敘述．2．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．四平衡中的臨界與極值問(wèn)題3．解決平衡中臨界與極值問(wèn)題的常用方法(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)物體的平衡條件寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系(或畫出函數(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)．A1.如圖所示，把球夾在豎直墻面AC和木板BC之間，不計(jì)摩擦，球?qū)Φ膲毫镕N1，球?qū)Π宓膲毫镕N2.在將板BC逐漸放至水平的過(guò)程中，下列說(shuō)法中，正確的是(

)A．FN1和FN2都增大 B．FN1和FN2都減小C．FN1增大，F(xiàn)N2減小 D．FN1減小，F(xiàn)N2增大B2．(2018·湖北武漢調(diào)研)如圖所示，一光滑小球靜置在光滑半球面上，被豎直放置的光滑擋板擋?。F(xiàn)水平向右緩慢地移動(dòng)擋板，則在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(該過(guò)程小球未脫離球面且球面始終靜止)，擋板對(duì)小球的推力F、半球面對(duì)小球的支持力FN的變化情況是(

)A．F增大，F(xiàn)N減小 B．F增大，F(xiàn)N增大C．F減小，F(xiàn)N減小 D．F減小，F(xiàn)N增大B3．(2018·河北保定調(diào)研)如圖所示，斜面頂端固定有半徑為R的輕質(zhì)滑輪，用不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩將半徑為r的球沿斜面緩慢拉升．不計(jì)各處摩擦，且R>r.設(shè)繩對(duì)球的拉力為F，斜面對(duì)球的支持力為N，則關(guān)于F和N的變化情況，下列說(shuō)法正確的是(

)A．F一直增大，N一直減小B．F一直增大，N先減小后增大C．F一直減小，N保持不變D．F一直減小，N一直增大A解析

小球受到三個(gè)力作用，重力G為恒力，斜面的支持力N方向垂直斜面向上，當(dāng)球沿斜面上升時(shí)，細(xì)繩的拉力F與豎直方向的夾角減小，畫出受力的矢量三角形如圖所示，則N減小，F(xiàn)增大，選項(xiàng)A正確．BCD5．(2017·東北三省四市聯(lián)考二)(多選)如圖所示，兩根輕繩一端系于結(jié)點(diǎn)O，另一端分別系于固定圓環(huán)上的A、B兩點(diǎn)，O點(diǎn)下面懸掛一物體M，繩OA水平，拉力大小為F1，繩OB與OA夾角α＝120°，拉力大小為F2，將兩繩同時(shí)緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)75°，并保持兩繩之間的夾角α始終不變，且物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài)．則在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(

)A．F1逐漸增大 B．F1先增大后減小C．F2逐漸減小 D．F2先增大后減小BC[例1](6分)(多選)如圖是某同學(xué)為頸椎病人設(shè)計(jì)的一個(gè)牽引裝置的示意圖，一根輕繩繞過(guò)兩個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪后兩端各掛著一個(gè)相同的重物，與動(dòng)滑輪相連的帆布帶拉著病人的頸椎(圖中是用手指代替頸椎做實(shí)驗(yàn))，整個(gè)裝置在同一豎直平面內(nèi)．如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是(

)A．只增加繩的長(zhǎng)度 B．只增加重物的質(zhì)量C．只將手指向下移動(dòng) D．只將手指向上移動(dòng)[答題送檢]····································來(lái)自閱卷名師報(bào)告錯(cuò)誤致錯(cuò)原因扣分AD要增大手指所受拉力，可以在繩間夾角不變的情況下增加兩根繩上的拉力大小，或者拉力大小不變時(shí)，減小夾角，而不是通過(guò)增加繩的長(zhǎng)度，或?qū)⑹种赶蛏弦?，?dāng)手指向上移動(dòng)時(shí)，繩上的拉力不變，繩間夾角變大，手指所受拉力變小.－6[規(guī)范答題]

[解析]

手指所受拉力的大小等于繞過(guò)動(dòng)滑輪的繩子兩端的拉力F1、F2的合力F的大?。辉黾永K的長(zhǎng)度，F(xiàn)1、F2的大小及其夾角不變，則合力F不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；只增加重物的質(zhì)量，F(xiàn)1、F2的大小增大，夾角不變，則合力F變大，如圖甲所示，選項(xiàng)B正確；手指向下移動(dòng)，F(xiàn)1、F2大小不變，夾角變小，則合力F變大，如圖乙所示，選項(xiàng)C正確；同理，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．[答案]

BCCB3．如圖所示，輕繩的兩端分別系在圓環(huán)A和小球B上，圓環(huán)A套在粗糙的水平直桿MN上，現(xiàn)用水平力F拉著繩子上的一點(diǎn)O，使小球B從圖中實(shí)線位置緩慢上升到虛線位置，但圓環(huán)A始終保持在原位置不動(dòng)．則在這一過(guò)程中，環(huán)對(duì)桿的摩擦力Ff和環(huán)