高考物理复习第二章链接高考2受力分析共点力的平衡讲义（含解析）新人教版.docx

受力分析共点力的平衡基础知识填一填知识点1受力分析1定义把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程2受力分析的一般顺序先分析场力(重力、电场力、磁场力)，再分析接触力(弹力、摩擦力)，最后分析其他力判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)对物体受力分析时，只能画该物体受到的力，其他物体受到的力不能画在该物体上()(2)物体沿光滑斜面下滑时，受到重力、支持力和下滑力的作用()(3)对物体进行受力分析时不用区分外力与内力，两者都要同时分析()知识点2共点力的平衡1共点力作用于物体的同一点或作用线(或延长线)交于一点的力2平衡状态物体处于静止状态或匀速直线运动状态3共点力的平衡条件(1)F合0或者.(2)平衡条件的推论二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反.三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等，方向相反；并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形.多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等，方向相反判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)物体的速度为零即处于平衡状态()(2)物体处于平衡状态时，其加速度一定为零()(3)物体受两个力处于平衡状态，这两个力必定等大反向()(4)物体处于平衡状态时，其所受的作用力必定为共点力()(5)若三个力F1、F2、F3平衡，若将F1转动90时，三个力的合力大小为F1.()(6)物体在缓慢运动时所处的状态可看作不平衡状态()教材挖掘做一做1.(人教版必修1 P83图4.58改编)如图所示，给物体m一个初速度后，物体沿粗糙斜面向上滑动，在向上滑动的过程中，关于物体受到的力，下列说法中正确的是()A受重力、沿斜面向上的冲力、斜面的支持力B受重力、沿斜面向上的冲力、沿斜面向下的滑动摩擦力C受重力、斜面的支持力、沿斜面向下的滑动摩擦力D受重力、斜面的支持力、沿斜面向上的冲力、沿斜面向下的滑动摩擦力解析：C有质量的物体必定受到重力的作用，物体在重力作用下要压紧斜面，故斜面与物体之间必定产生弹力作用；斜面不光滑，所以物体还受到斜面对它的滑动摩擦力的作用，物体沿斜面向上运动时不受向上的冲力，因为找不到冲力的施力物体，故选项C正确，A、B、D错误2(人教版必修1 P84第7题改编)如图所示，两个等大、反向的水平力F分别作用在物体A和B上，A、B两物体均处于静止状态若各接触面与水平地面平行，则A、B两物体各受几个力(假设水平地面光滑)()A3个，4个B4个，4个C4个，5个 D4个，6个答案：C3(人教版必修1 P88例题1改编)如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定，杆的A端用铰链固定，光滑轻小滑轮在A点正上方，B端吊一重物G，现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢上拉，在AB杆达到竖直前(均未断)关于绳子的拉力F和杆受的弹力FN的变化，判断正确的是()AF变大BF变小CFN变大 DFN变小解析：B设物体的重力为G，以B点为研究对象，分析受力情况，作出受力分析图如图所示：作出力FN与F的合力F2，根据平衡条件得知，F2F1G.由F2FNBOBA得，解得FNG，式中AB、OA、G不变，则FN保持不变，C、D错误；由F2FNBOBA得，OB减小，则F一直减小，A错误，B正确4.(人教版必修1 P91第1题改编)如图所示，细绳一端与光滑小球连接，另一端系在竖直墙壁上的A点，在缩短细绳小球缓慢上移的过程中，细绳对小球的拉力F、墙壁对小球的弹力FN的变化情况为()AF、FN都不变BF变大、FN变小CF、FN都变大DF变小，FN变大解析：C以小球为研究对象，受力分析如图，设绳子与墙的夹角为，由平衡条件得：F，FNmgtan ，把绳的长度减小，增加，cos 减小，tan 增大，则得到F和FN都增大，故选C.考点一物体的受力分析考点解读受力分析的方法步骤 典例赏析典例1(2019天水模拟)如图所示，矩形物块A和楔形物块B、C叠放在水平地面上，B物块上表面水平水平向左的力F作用在B物块上，整个系统处于静止状态，则以下说法正确的是()A物块A的受力个数为4个B物块B的受力个数为4个C地面对物块C的支持力小于三者重力之和D地面对物块C的摩擦力大小等于F，方向水平向右审题指导1.分析A、B的受力时应分别以A、B为研究对象2分析地面对C的摩擦力、支持力时应以A、B、C整体为研究对象解析D对A进行受力分析，根据平衡条件知A只受重力和支持力2个力的作用，选项A错误；对B进行受力分析，有重力、压力、C施加的垂直斜面斜向上的支持力、拉力F，根据平衡条件还有C施加的平行斜面斜向上的摩擦力，共5个力的作用，选项B错误；以A、B、C整体为研究对象进行受力分析，根据平衡条件知地面对物块C的支持力等于三者重力之和，选项C错误；对A、B、C整体进行受力分析，根据平衡条件知地面对物块C的摩擦力大小等于F，方向水平向右，选项D正确受力分析的四种方法整体法将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析隔离法将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析假设法在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在动力学分析法对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解题组巩固1(2019张掖模拟)如图所示，桌面上固定一个光滑竖直挡板，现将一个长方形物块A与截面为三角形的垫块B叠放在一起，用水平外力F缓缓向左推动B，使A缓慢升高，设各接触面均光滑，则该过程中()AA和B均受三个力作用而平衡BB对桌面的压力越来越大CA对B的压力越来越小D推力F的大小恒定不变解析：DA受到重力、挡板的弹力和B的支持力三个力，B受到重力、A的压力、地面的支持力和推力F四个力，故A错误；当B向左移动时，B对A的支持力和挡板对A的支持力方向均不变，根据平衡条件知，这两个力大小保持不变，则A对B的压力也保持不变，对整体受力分析如图所示，由平衡条件知，FFN1，挡板对A的支持力FN1不变，则推力F不变，桌面对整体的支持力FNG总，保持不变，则B对桌面的压力不变，故B、C错误，D正确2(多选)如图所示，质量分别为mA、mB的A、B两个楔形物体叠放在一起，B靠在竖直墙壁上，在水平力F的作用下，A、B静止不动，则()AA物体受力的个数可能为3BB受到墙壁的摩擦力方向可能向上，也可能向下C力F增大(A、B仍静止)，A对B的压力也增大D力F增大(A、B仍静止)，墙壁对B的摩擦力也增大解析：AC隔离A物体，若A、B间没有静摩擦力，则A受重力、B对A的支持力和水平力F三个力作用，选项A正确；将A、B看做一个整体，整体在竖直方向上受到重力和摩擦力，所以墙对B的摩擦力方向只能向上，选项B错误；若F增大，则F在垂直B斜面方向的分力增大，所以A对B的压力增大，选项C正确；对A、B整体受力分析，由平衡条件知，竖直方向上有FfGAGB，因此当水平力F增大时，墙壁对B的摩擦力不变，选项D错误考点二共点力的平衡考点解读解决平衡问题的基本思路典例赏析典例2(2016全国卷)如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上：一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球在a和b之间的细线上悬挂一小物块平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径不计所有摩擦小物块的质量为()A. B. Cm D2m审题指导(1)题目的“轻环”隐含环的质量不计，“不计所有摩擦”隐含所有摩擦力为0.(2)注意对称性的应用(3)同一根绳上的拉力相等解析C设小物块的质量为m1.如图，由细线上的张力处处相等知F1F2mg，由平衡时a、b间的距离恰好等于圆弧的半径，结合几何知识知12330，120；结点受力F1、F2、m1g，由平衡条件得m1gF1F2mg，故m1m，选项C正确处理平衡问题的常用方法方法内容合成法物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反分解法物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件力的三角形法对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移，使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力题组巩固1(2019大连模拟)如图所示，开口向下的“”形框架，两侧竖直杆光滑固定，上面水平横杆中点固定一定滑轮，两侧杆上套着的两滑块用轻绳绕过定滑轮相连，并处于静止状态，此时连接滑块A的绳与水平方向夹角为，连接滑块B的绳与水平方向的夹角为2，则A、B两滑块的质量之比为()A12cos B2cos 1C2sin 1 D12sin 解析：A设绳的拉力为FT，对两个滑块分别受力分析，如图所示，根据平衡条件得，mAgFTsin ，mBgFTsin 2，解得，选项A正确2如图所示，质量为m的光滑球体夹在竖直墙和斜面体之间静止，斜面体质量也为m，倾角45，斜面体与水平地面间的动摩擦因数为(0.51)，斜面体与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若增加球体的质量，且使斜面体静止不动，则可增加的最大质量为()AmB. mC. m D. m解析：C对整体受力分析如图甲所示，斜面体与地面间的最大静摩擦力为Ffm2mg，对球体受力分析如图乙所示，则F1mgtan 45，由以上可知斜面体与地面间的静摩擦力Ffmgtan 45，增加球体的质量，要使斜面体静止不动，则(mm)gtan 45(2mm)g，解得m m，选项C正确考点三动态平衡及其临界和极值问题考点解读1动态平衡问题通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述2临界问题当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述3极值问题平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题4解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法(1)解析法：利用物体受力平衡写出未知量与已知量的关系表达式，根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况，利用临界条件确定未知量的临界值(2)图解法：根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化，确定未知量大小、方向的变化，确定未知量的临界值典例赏析典例3(2017全国卷)(多选)如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N.初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为.现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变在OM由竖直被拉到水平的过程中()AMN上的张力逐渐增大BMN上的张力先增大后减小COM上的张力逐渐增大DOM上的张力先增大后减小审题指导(1)本题考查动态平衡问题(2)三力作用下的动态平衡一般采用图解法，多力平衡时常用解析法解析AD以重物为研究对象，它受三个力即重力mg、绳OM段的拉力FO、NM段的拉力FN的作用处于平衡状态考虑到力mg不变，FO与FN的夹角不变，当FO由竖直向上变为水平向左时，作出如图所示的力矢量图，由图可知：FN一直增大，FO先增大后减小解决极值和临界问题的三种方法极限法正确进行受力分析和变化过程分析，找到平衡的临界点和极值点；临界条件必须在变化中寻找，不能在一个状态上研究临界问题，要把某个物理量推向极大或极小数学分析法通过对问题分析，根据平衡条件列出物理量之间的函数关系(画出函数图象)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)物理分析法根据平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值和最小值题组巩固1(2019陕西质检)将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点，如图所示用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角保持30，则F达到最小值时Oa线上的拉力为()A.mgBmgC.mg D.mg解析：A以两个小球组成的整体为研究对象，分析并作出整体的受力图，根据平衡条件得知：F与T的合力与总重力2mg总是大小相等、方向相反的，由力的合成图可知，当F与绳子Oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，根据平衡条件得：F2mgsin 30mg，T2mgcos 30mg，A正确2(2019保定模拟)如图所示，斜面顶端固定有半径为R的轻质滑轮，用不可伸长的轻质细绳将半径为r的球沿斜面缓慢拉升不计各处摩擦，且Rr.设绳对球的拉力为F，斜面对球的支持力为FN，则关于F和FN的变化情况，下列说法正确的是()AF一直增大，FN一直减小BF一直增大，FN先减小后增大CF一直减小，FN保持不变DF一直减小，FN一直增大解析：A小球受到三个力作用，重力G为恒力，斜面的支持力FN方向垂直斜面向上，当球沿斜面上升时，细绳的拉力F与竖直方向的夹角减小，画出受力的矢量三角形如图所示，则FN减小，F增大，A正确3.(2016全国卷)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中()AF逐渐变大，T逐渐变大BF逐渐变大，T逐渐变小CF逐渐变小，T逐渐变大DF逐渐变小，T逐渐变小解析：A用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O向左移动的过程中，作O点受力分析图如图所示，根据物体的平衡条件可得：Fmgtan ，T.由于O点向左移动，角不断增大，所以F和T都逐渐变大，选项A正确思想方法(五)整体法与隔离法在平衡问题中的应用方法阐述整体法隔离法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力注意问题进行受力分析时不需再考虑系统内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物体说明解决实际问题时常交替使用整体法与隔离法典例赏析典例(2019新余模拟)如图所示，质量为M、半径为R的半球形物体A放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平轻质细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球B，A、B均静止，则()AB对A的压力大小为mgB细线对小球的拉力大小为mgCA对地面的压力大小为(Mm)gD地面对A的摩擦力大小为mg审题指导(1)审关键词：A、B均静止(2)思路分析：分析A与地面间的相互作用力应以A、B整体受力，列平衡方程求解分析A、B之间的相互作用力及B与绳子间的相互作用力应以B为研究对象受力分析，列平衡方程求解 解析C由于A、B处于静止状态，故其所受合外力为零，整体受力分析，如图甲所示，根据平衡条件，可得FN(Mm)g0，根据牛顿第三定律可知A对地面的压力大小为(Mm)g，选项C正确，D错误隔离B受力分析，如图乙所示，根据平衡条件，由图中几何关系，可得，解得FNmg，依据牛顿第三定律知：乙B对A的压力大小为mg；细线对小球的拉力Fmg，选项A、B错误甲整体法和隔离法的选用技巧当物理情境中涉及物体较多时，就要考虑采用整