2012《金榜夺冠》物理一轮第二章第二单元第4课时.ppt

高考总复习物理 第二单元 力的合成与分解与受力分析 第4课时 受力分析 共点力的平衡 必修1 第二章 研究物体间的相互作用 高考总复习物理 高考总复习物理 基础回顾 考点一 受力分析 1受力分析：把研究对象(指定物体)在指定的物理环境 中受到的所有力都分析出来，并画出物体所受的力的_图 ，这个过程就是受力分析 2受力分析的顺序：先找_，再找_(如弹 力、摩擦力)，最后分析其他的场力(如电磁力、浮力等) 3受力分析的三个判断依据 (1)从力的概念判断，寻找对应的_物体； (2)从力的性质判断，寻找产生_的原因； 高考总复习物理 答案： 1示意 2重力 接触力 3(1)施力 (2)加速度 (3)形变 运动状态 (3)从力的效果判断，寻找是否产生_或改变 _(是静止、匀速还是变速运动) 高考总复习物理 要点深化 1受力分析常用的方法 (1)整体法与隔离法 整体法隔离法 概念 将加速度相同的几个物体 作为一个整体来分析的方 法 将单个物体作为研究对象 与周围物体分隔开的方法 选用 原则 研究系统外的物体对系统 整体的作用力或系统的加 速度 研究系统内物体之间的 相互作用力 注意 问题 受力分析时不要再考虑系 统内物体间的相互作用力 一般隔离受力较少的物 体 高考总复习物理 (2)假设法 在受力是否存在，是存在但不明其方向时， 我们可根据力的性质假设一个方向给该力，然后通过分析运动 状态利用定律判断是否存在或利用定律列式计算得出该力的大 小和方向 2受力分析应注意的问题 (1)为避免漏力，应做到 养成“一重二弹三摩四其他”的顺序分析受力的习惯； 分析弹力、摩擦力这些接触力时，按一定的绕向围绕研 究对象，对其接触面逐一分析 (2)为避免多力，应注意 分析出的所有力都应找到施力物体； 高考总复习物理 不能把研究对象对其他物体的作用力也分析进去； 不能同时考虑合力和分力 3受力分析的步骤 (1)明确研究对象即确定受力分析的物体，研究对象可 以是单个物体，也可以是多个物体的组合 (2)隔离物体分析将研究对象从周围物体中隔离出来， 进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用 (3)画出受力示意图边分析边将力画在示意图上，准确 标出各力的方向 (4)检查画出的每一个力能否找到它的施力物体，检查分析 结果能否使研究对象处于题目所给运动状态，否则，必然发生 了漏力、多力等错误 高考总复习物理 基础回顾 考点二 共点力的平衡 1平衡状态：物体处于_或_状态称为平 衡状态 2共点力的平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件 是_，即F合0或Fx合0、Fy合0. 3动态平衡：通过控制某些物理量，使物体的状态发生 缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于_平衡状态 答案：1静止 匀速直线运动 2物体所受的合外 力等于零 3一系列的 高考总复习物理 要点深化 1对平衡的认识 静止的物体一定平衡，但平衡的物体不一定静止，因为还 有匀速直线运动的情况另外，匀速圆周运动不属于平衡，属 于变速运动 2三个不平行的力平衡的基本特性 三个不平行力的平衡问题，是静力学中最基本的问题之一 ，因为三个以上的平面汇交力，都可以通过等效方法，转化为 三力平衡问题为此，必须首先掌握三力平衡的下述基本特征 ： 特征一：三个不平行的力平衡时，其力的作用线(或延长 线)必相交一点，且三力共面(汇交共面性) 高考总复习物理 特征二：三个共点力平衡时，任一个力大小等于其他两力的 合力(等值法) 3解答平衡问题的常用方法 (1)数学方法：正弦定理；菱形转化为三角形；相似三 角形；正交分解法 (2)物理方法：隔离法；整体法；假设法；图解法 4利用图解法解决动态平衡问题的步骤 对研究对象在状态变化过程中若干状态进行受力分析，依据 某一参量的变化，在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图 ，再由动态的平行四边形或三角形各边长度确定力的大小及方向 高考总复习物理 高考总复习物理 如图所示，在超市内倾 角为的电梯斜面上有一车西瓜随电 梯向下运动，在箱子的中央有一介质 量为m的西瓜，则在该西瓜随箱一起 运动的过程中，周围其它西瓜对它的 作用力可能的方向为 ( ) 题型一 对受力分析的掌握和应用 物体的受力分析要与其运动情况相符，因此，常常从物 体的运动状态入手，去分析某个力是否存在 A沿斜面向上 B沿斜面向下 C竖直向上 D垂直斜面向上 高考总复习物理 解析：箱子中央处的某个西瓜(设为P)受到周围其它西瓜 对它的作用力F为它们之间的弹力、摩擦力的合力，即等效 为西瓜P仅受到重力G和F作用，其中F的大小、方向不能确定 ，但可以利用西瓜P在这两个力作用下随电梯向下运动来判 断： 高考总复习物理 若西瓜P匀速向下运动，合外力为零，则F和G为一对 平衡力，如图甲所示，F方向竖直向上； 若西瓜P加速向下运动，其合外力沿电梯斜面向下， 如图乙所示，F斜向右上方，也可与斜面垂直； 若西瓜P减速向下运动，其合外力沿电梯斜面向上， 如图丙所示，F斜向左上方 答案：CD 高考总复习物理 题型训练 1如右图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上 ，另一端与斜面体P相连，P与斜放在其上的固定档板MN接触 且处于静止状态，则斜面体P此刻受到的外力的个数有可能 是 ( ) A2个 B3个 C4个 D5个 高考总复习物理 答案：AC 解析：应分两种情况讨论： (1)P受到重力和弹簧弹力作用，MN不对P产生作用力，所 以外力为2个 (2)MN对P产生作用力时，根据受力平衡状态，画出受力 图(如图) 高考总复习物理 如图所示，质量均为m的两木 块a与b叠放在水平面上，a受到斜向上 与水平成角的力作用，b受到斜向下 与水平成角的力作用，两力大小均 为F，两木块保持静止状态，则( ) Aa、b之间一定存在静摩擦力 Bb与地之间一定存在静摩擦力 Cb对a的支持力一定小于mg D地对b的支持力一定大于2mg 题型二 平衡问题中的整体法和隔离法 高考总复习物理 解析：对于ab整体受力如图甲所示，地面对b的支持力 等于2mg，两者无摩擦力，BD选项错误；隔离木块a，受力 分析如图乙所示，选项AC正确 答案：AC 高考总复习物理 题型训练 2.有一个直角支架AOB，AO水平放置 ，表面粗糙；OB竖直放置，表面光滑 AO上套有小环P，OB上套有小环Q，质量 均为m，两环由一根质量可忽略、不可伸 长的细绳相连，并在某一位置平衡(如图 所示)现将P环向左移一小段距离，当 两环再次达到平衡，那么将移动后的平 衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P 环的支持力和细绳上的拉力T的大小变化 情况如何？ 高考总复习物理 答案：N不变，T变小 解析：首先通过整体分析法对P环 、绳和Q环作为一个整体分析，可知在 竖直方向上支持力与整体的重力平衡， 即N2mg始终不变再转换研究对象， 用隔离法对Q进行分析，如图所示在 竖直方向有Tcosmg，其中环P左移 后，绳与竖直方向的夹角变小，因此 T将变小 高考总复习物理 题型三 用图解法求动态平衡问题 如图所示，保持O、A点不变， 将B点向上移，则BO绳的拉力将( ) A逐渐减小 B逐渐增大 C先减小后增大 D先增大后减小 利用力的平行四边形或力的矢量三角形的边长或角度的变 化关系，常常可形象、直观地定性分析物体所受各力的变化 情况 高考总复习物理 解析：结点O在三个力 作用下平衡，受力如图甲 所示，根据平衡条件可知 ，这三个力必构成一个闭 合的矢量三角形，如图 答案：C 注意：力的大小与细绳的长短无关但与作出的线段 要成一定比例 乙所示，由题意知，OC绳的拉力F3大小和方向都不变，OA绳 的拉力F1方向不变，只有OB绳的拉力F2大小和方向都在变化 ，变化情况如图丙所示，则只有当OAOB时，OB绳的拉力F2 最小，故C选项正确 高考总复习物理 题型训练 3重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间 若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡 板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？ 高考总复习物理 答案：F1逐渐变小，F2先变小后变大 解析：由于挡板是缓慢转动的，可 以认为每个时刻小球都处于静止状态, 因此所受合力为零应用三角形定则， G、F1、F2三个矢量应组成封闭矢量三 角形，其中G的大小、方向始终保持不 变；F1的方向不变；F2的起点在G的终 点处，而终点必须在F1所在的直线上， 由作图可知，挡板逆时针转动90过程 ，F2矢量也逆时针转动90，因此F1逐 渐变小，F2先变小后变大(当F2F1， 即挡板与斜面垂直时，F2最小) 高考总复习物理 题型四 用“相似三角形”解平衡状态问题 半径为R的表面光滑的 半球固定在水平面上在距其 最高点的正上方为h的悬点O， 固定长为L的轻绳一端，绳的另 一端拴一个重为G的小球小球 静止在球面上，如右图所示 则半球对小球的支持力和绳对 小球的拉力各等于多少？ 高考总复习物理 解析：先对小球进行受力分析 ，如右图所示FG. 由图可知：分力FN、FT与合力 F构成的三角形与几何AOB相似 ，由相似三角形对应边成比例的关 系，得： G/(Rh)FN/RFT/L 由此解得半球对小球的支持力 FNGR/(Rh) 绳对小球的拉力 FTGL/(Rh) 高考总复习物理 答案：FNGR/(Rh) FTGL/(Rh) 点评：本题巧用“相似三角形”法，可以提高解题速 度和提高解题的准确度其实，力的大小也跟它周围所构 成的几何结构有关，力所对应的边越长，力越大 高考总复习物理 题型训练 4如图所示，AC是上端带定滑轮 的固定竖直杆，质量不计的轻杆BC一端 通过铰链固定在C点，另一端B悬挂一重 为G的物体，且B端系有一根轻绳，并绕 过定滑轮A，用力F拉绳，开始时角BCA 大于90，现使角BCA缓慢减小，直到杆 BC接近竖直杆AC.此过程中，轻杆B端 所受杆的力将 ( ) A大小不变 B逐渐增大 C逐渐减小 D先减小后增大 高考总复习物理 答案：A 解析：此题属于受力分析中的相似 三角形问题受力、处理力的方法如图 所示， ，而变化过程中CB、 AC、G都为定值，所以FN不变，A选项 正确 高考总复习物理 高考总复习物理 警示 物理模型不清造成解题方法错误 如图所示，长为5 m 的细绳的两端分别系于竖立在 地面上相距为4 m的两杆的顶端 A、B ，绳上挂一个光滑的轻质 挂钩，其下连着一个重为12 N 的物体，平衡时，问： (1)左侧绳中的拉力T为多少？ (2)A点向上移动少许，重新平衡后，左侧绳中的拉力如 何变化？ 高考总复习物理 错解：(1)受力分析如图所示，由平衡 条件可知，T1、T2合力与G等大反向，且T1 T2 所以：T1sin T2sin T3G 即T1T2 而AOcos BOcos CD 所以cos 0.8，sin 0.6，T1T2 10 N (2)A点向上移动少许，重新平衡后， 由右图的图解法可知：左侧绳中的拉