高考物理總復習第二章相互作用基礎課3共點力的平衡條件和應用市賽課公開課一等獎省名師獲獎課

基礎課3共點力平衡條件和應用1/53受力分析1.受力分析：把研究對象(指定物體)在特定物理環(huán)境中受到全部力都找出來，并畫出

過程。2.受力分析普通次序 (1)畫出

。 (2)分析場力(

、電場力、磁場力)。 (3)分析

。 (4)分析

。知識排查受力示意圖已知力重力彈力摩擦力2/53共點力平衡條件靜止勻速直線運動003/53如圖甲所表示，小球靜止不動，如圖乙所表示，物塊勻速運動。則：小球F合＝

FNsinθ＝F推，F(xiàn)Ncosθ＝mg。物塊Fx＝

，F(xiàn)y＝

。0F1－Ff＝0F2＋FN－mg＝04/531.二力平衡：假如物體在兩個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，這兩個力必定大小

，方向

。2.三力平衡：假如物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個力與其余兩個力

大小相等，方向相反。3.多力平衡：假如物體在多個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個力與

大小相等，方向相反。平衡條件推論相等相反協(xié)力其余幾個力協(xié)力5/531.思索判斷小題速練答案(1)×(2)√(3)×(4)√6/532.(·廣東六校聯(lián)考)一個質量為3kg物體，被放置在傾角為α＝30°固定光滑斜面上，在如圖1所表示甲、乙、丙三種情況下處于平衡狀態(tài)是(g＝10m/s2)(

)A.僅甲圖 B.僅乙圖C.僅丙圖 D.甲、乙、丙圖答案

B圖17/533.(多項選擇)如圖2所表示，將一充有氫氣氣球系在一個石塊上，風沿水平方向吹，氣球受到風力大小為F風＝kSv2(k是阻力系數(shù)，S是迎風橫截面積)，石塊開始靜止于水平地面上，則(

) A.若風速逐步增大，氣球會連同石塊一起離開地面 B.不論風速多大，氣球連同石塊都不會離開地面 C.若風速逐步增大，氣球會連同石塊一起沿地面向左滑動 D.不論風速多大，氣球連同石塊都不會被吹動圖28/53解析解析法分析動態(tài)改變。如圖，整體分析氣球與石塊。開始時受力平衡，水平風力增大，不改變豎直方向各個力，則石塊不會離開地面，故選項A錯誤，B正確；開始時系統(tǒng)平衡，有F風＝Ff，又有Ff≤Ffmax＝μFN(μ為石塊與地面動摩擦因數(shù))，解得F風≤μFN，若F風增大，豎直方向FN＝(M＋m)g－F浮不變，當F風增大到μFN時，系統(tǒng)會沿地面向左滑動，故選項C正確，D錯誤。答案

BC9/53受力分析1.受力分析基本思緒(1)研究對象選取方法：整體法和隔離法。(2)基本思緒10/532.整體法與隔離法11/531.一建筑塔吊如圖3所表示向右上方勻速提升建筑物料，若忽略空氣阻力，則以下相關物料受力圖正確是(

)圖312/53解析由題意可知，物料勻速運動，協(xié)力為零，對物料受力分析知，拉力T與重力mg平衡，故選項A、B、C錯誤，D正確。答案

D13/532.如圖4所表示，質量為m木塊A放在一質量為M三角形斜劈B上，斜劈放在水平地面上，現(xiàn)同時用大小為F1和F2、方向相反水平力分別推木塊A和斜劈B，它們均靜止不動，則(

) A.F1、F2一定等大 B.木塊A、斜劈B間一定存在摩擦力 C.斜劈B與地面間一定存在摩擦力 D.地面對斜劈B支持力大小一定等于(M＋m)g

答案

D圖414/533.(·廣東省百校聯(lián)盟高三聯(lián)考)(多項選擇)如圖5所表示，地面上固定一個斜面，斜面上疊放著A、B兩個物塊并均處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)對物塊A施加一斜向上力F作用，A、B兩個物塊一直處于靜止狀態(tài)。則木塊B受力個數(shù)可能是(

) A.3個 B.4個 C.5個 D.6個圖515/53解析對A受力分析可得，A受豎直向下重力、斜向左上方拉力F、豎直向上支持力及水平向右摩擦力。對B受力分析可得，B受重力、A對B壓力、斜面支持力、A對B向左摩擦力，且斜面若對B沒有摩擦力則B受到4個力，若斜面對B有摩擦力則B受5個力，選項A、D錯誤，B、C正確。答案

BC16/53共點力作用下物體平衡分析方法1.平衡中研究對象選取(1)單個物體；(2)能看成一個物體系統(tǒng)；(3)一個結點。2.靜態(tài)平衡問題解題“五步驟”17/53【典例】(多項選擇)如圖6所表示，光滑半球形容器固定在水平面上，O為球心。一質量為m小滑塊，在水平力F作用下靜止于P點。設滑塊所受支持力為FN，OP與水平方向夾角為θ。以下關系正確是(

)圖618/53解析方法一合成法19/53方法二效果分解法將重力按產(chǎn)生效果分解，如圖乙所表示，方法三正交分解法將滑塊受力沿水平、豎直方向分解，如圖丙所表示，mg＝FNsinθ，F(xiàn)＝FNcosθ，方法四封閉三角形法答案AC20/531.如圖7所表示，光滑斜面傾角為θ＝37°，一個能夠看成質點小球在輕質細線拉力作用下靜止在斜面上，細線與斜面間夾角也為37°，若小球重力為G，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則手對細線拉力等于(

)答案C圖721/532.(·全國卷Ⅲ，17)一根輕質彈性繩兩端分別固定在水平天花板上相距80cm兩點上，彈性繩原長也為80cm。將一鉤碼掛在彈性繩中點，平衡時彈性繩總長度為100cm；再將彈性繩兩端遲緩移至天花板上同一點，則彈性繩總長度變?yōu)?彈性繩伸長一直處于彈性程度內(nèi))(

) A.86cm B.92cm C.98cm D.104cm22/5323/53

甲

乙答案B24/53A.cosθ＋μsinθ B.cosθ－μsinθC.1＋μtanθ D.1－μtanθ圖825/53答案B26/53處理平衡問題三點說明(1)物體受三力平衡時，利用力效果分解法或合成法比較簡單。(2)物體受四個或四個以上力作用時，普通采取正交分解法。(3)物體只受三個力作用且三力組成普通三角形，可考慮使用相同三角形法。27/531.動態(tài)平衡 (1)所謂動態(tài)平衡問題，是指經(jīng)過控制一些物理量，使物體狀態(tài)發(fā)生遲緩改變，而在這個過程中物體又一直處于一系列平衡狀態(tài)，常利用圖解法處理這類問題。 (2)基本思緒

化“動”為“靜”，“靜”中求“動”。動態(tài)平衡問題分析方法28/532.分析動態(tài)平衡問題方法方法步驟解析法(1)列平衡方程求出未知量與已知量關系表示式；(2)依據(jù)已知量改變情況來確定未知量改變情況圖解法(1)依據(jù)已知量改變情況，畫出平行四邊形邊、角改變；(2)確定未知量大小、方向改變相同三角形法(1)依據(jù)已知條件畫出兩個不一樣情況對應力三角形和空間幾何三角形，確定對應邊，利用三角形相同知識列出百分比式；(2)確定未知量大小改變情況力三角形法對受三力作用而平衡物體，將力矢量圖平移使三力組成一個首尾依次相接矢量三角形，依據(jù)正弦定理、余弦定理等數(shù)學知識求解未知力29/531.(·河北唐山一模)光滑斜面上固定著一根剛性圓弧形細桿，小球經(jīng)過輕繩與細桿相連，此時輕繩處于水平方向，球心恰位于圓弧形細桿圓心處，如圖9所表示。將懸點A遲緩沿桿向上移動，直到輕繩處于豎直方向，在這個過程中，輕繩拉力(

)A.逐步增大 B.大小不變C.先減小后增大

D.先增大后減小圖930/53解析方法一當懸點A遲緩向上移動過程中，小球一直處于平衡狀態(tài)，小球所受重力mg大小和方向都不變，支持力方向不變，對球進行受力分析如圖甲所表示，由圖可知，拉力T先減小后增大，選項C正確。答案C甲乙31/532.(·湖南株洲二中模擬)(多項選擇)如圖10所表示，A球被固定在豎直支架上，A球正上方點O懸有一輕繩拉住B球，兩球之間連有輕彈簧，平衡時繩長為L，張力為T1，彈簧彈力為F1。若將彈簧換成原長相同勁度系數(shù)更小輕彈簧，再次平衡時繩中張力為T2，彈簧彈力為F2，則(

)A.T1>T2 B.T1＝T2 C.F1<F2 D.F1>F2圖1032/53答案BD33/533.(·廣東省百校聯(lián)盟高三模擬)質量為M半圓柱體P放在粗糙水平地面上，其右端固定一個豎直擋板AB，在P上放兩個大小相同光滑小球C和D，質量均為m，整個裝置縱截面如圖11所表示。開始時P、C球心連線與水平面夾角為θ，點P、D球心連線處于豎直方向，已知重力加速度為g。則以下說法正確是(

)圖1134/53答案C35/532.極值問題當某物理量改變時，會引發(fā)其它幾個物理量改變，從而使物體所處平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題描述中慣用“剛好”“剛能”“恰好”等語言敘述。平衡中臨界、極值問題平衡物體極值，普通是指在力改變過程中最大值和最小值問題。1.臨界問題36/533.解題思緒處理共點力平衡中臨界、極值問題“四字訣”37/531.(·廣東汕頭二模)如圖12所表示，重力都為G兩個小球A和B用三段輕繩連接后懸掛在O點上，O、B間繩子長度是A、B間繩子長度2倍，將一個拉力F作用到小球B上，使三段輕繩都伸直且O、A間和A、B間兩段繩子分別處于豎直和水平方向上，則拉力F最小值為(

)圖1238/53答案A39/53圖1340/53答案A41/533.質量為M木楔傾角為θ，在水平面上保持靜止，當將一質量為m木塊放在木楔斜面上時，它恰好勻速下滑。假如用與木楔斜面成α角力F拉著木塊勻速上升，如圖14所表示(已知木楔在整個過程中一直靜止)。(1)當α＝θ時，拉力F有最小值，求此最小值；(2)當α＝θ時，木楔對水平面摩擦力是多大？圖14

42/53解析木塊在木楔斜面上勻速向下運動時，有mgsinθ＝μmgcosθ，即μ＝tanθ。(1)木楔在力F作用下沿斜面向上勻速運動，有Fcosα＝mgsinθ＋FfFsinα＋FN＝mgcosθFf＝μFN則當α＝θ時，F(xiàn)有最小值，為Fmin＝mgsin2θ。43/53(2)因為木塊及木楔均處于平衡狀態(tài)，整體受到地面摩擦力等于F水平分力，即Ff＝Fcos(α＋θ)當F取最小值mgsin2θ時，44/53包括極值臨界問題三種解答方法(1)圖解法依據(jù)平衡條件作出力矢量圖，如只受三個力，則這三個力組成封閉矢量三角形，然后依據(jù)矢量圖進行動態(tài)分析，確定最大值和最小值。(如T1求解方法)(2)假設推理法先假設某種臨界情況成立，然后依據(jù)平衡條件及相關知識進行論證、求解。(如T2求解方法就是假設法)(3)數(shù)學方法依據(jù)物體平衡條件列方程，在解方程時采取數(shù)學知識求極值。通慣用到數(shù)學知識有二次函數(shù)求極值、討論公式求極值、三角函數(shù)求極值以及幾何法求極值等。(如T3求解方法)45/53共點力作用下物體平衡[題源：人教版必修1·P91·T1]

在光滑墻壁上用網(wǎng)兜把足球掛在A點，足球與墻壁接觸點為B(圖4.7－6)。足球質量為m，懸繩與墻壁夾角為α，網(wǎng)兜質量不計。求懸繩對球拉力和墻壁對球支持力。圖4.7－646/53拓展1在[上題]中遲緩增加懸繩長度，其它條件不變，則懸繩對足球拉力F和墻壁對足球支持力FN改變情況是(

) A.F逐步變大 B.F逐步變小 C.FN逐步變大 D.FN保持不變

答案

B47/53拓展2(·全國卷Ⅱ，14)質量為m物體用輕繩AB懸掛于天花板上