高考物理总复习（高考备考导航+基础要点整合+解题素能培养+考点核心突破+训练高效提能）2.3 受力分析 共点力的平衡课件.pptVIP

第三节受力分析共点力的平衡 一 受力分析 问题导引如图2 3 1所示 一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成 其上放一球 球与水平面的接触点为a 与斜面的接触点为b 当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时 水平面对球是否有弹力作用 斜面对球是否有弹力作用 答案 水平面不一定对球有弹力作用 斜面不一定对球有弹力作用 知识梳理1 概念 受力分析是把指定物体 研究对象 在给定的物理情景中所受的所有外力都找出来 并画好受力图 2 对物体进行受力分析的一般步骤 隔离 方向 自主检测1 2014 东营模拟 如图2 3 2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a 3个 4个b 4个 4个c 4个 5个d 4个 6个答案c 二 共点力的平衡 问题导引如图2 3 3所示 质量为m的小球在外力f作用下缓慢上升 请思考以下两个问题 1 物体处于什么状态 其合外力多大 2 物体处于平衡状态时 其速度和加速度各有什么特点 答案 1 物体缓慢上升过程中处于动态平衡状态 其合外力始终为零 2 物体处于平衡状态时 其加速度一定为零 速度不一定为零 知识梳理1 平衡状态 物体处于或状态 静止 匀速直线运动 0 0 0 3 平衡条件的推论 1 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 方向 为一对 2 三力平衡 如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态 其中任意两个力的一定与第三个力大小 方向 3 多力平衡 如果物体受多个力作用处于平衡状态 其中任何一个力与其余力的大小 方向 相等 相反 平衡力 合力 相等 相反 合力 相等 相反 自主检测2 2014 资阳诊断 如图2 3 4所示 两轻弹簧a b悬挂一小铁球处于平衡状态 a弹簧与竖直方向成30 角 b弹簧水平 a b的劲度系数分别为k1 k2 则两弹簧的伸长量x1与x2之比为 答案c 1 受力分析的常用方法 1 整体法和隔离法 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究系统内部各物体之间的相互作用力 2 假设法在受力分析时 若不能确定某力是否存在 可先对其作出存在或不存在的假设 然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在 考点一物体的受力分析 2 应注意的问题 1 不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆 2 对于分析出的物体受到的每一个力 都必须明确其来源 即每一个力都应找出其施力物体 不能无中生有 3 合力和分力不能重复考虑 4 区分性质力与效果力 研究对象的受力图 通常只画出按性质命名的力 不要把按效果命名的分力或合力分析进去 受力图完成后再进行力的合成或分解 5 区分内力与外力 对几个物体的整体进行受力分析时 这几个物体间的作用力为内力 不能在受力图中出现 当把某一物体单独隔离分析时 原来的内力变成外力 要在受力分析图中画出 典例1 如图2 3 5所示 在恒力f作用下 a b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动 则关于它们受力情况的说法正确的是a a一定受到4个力b b可能受到4个力c a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力d a与b之间一定有摩擦力 解析 将a b看成整体 其受力图如图甲所示 说明a与墙壁之间没有弹力和摩擦力作用 对物体b进行受力分析 如图乙所示 b受到3个力作用 所以a受到4个力作用 答案 ad 规律总结受力分析的基本思路 突破训练1 如图2 3 6所示 在斜面上 木块a与b的接触面是水平的 绳子呈水平状态 两木块均保持静止 则木块a和木块b可能的受力个数分别为a 2个和4个b 3个和4个c 4个和4个d 4个和5个 力 绳子的拉力和b对a的静摩擦力而平衡 b受到重力 a对b的压力 斜面对b的支持力和a对b的静摩擦力 斜面对b的摩擦力可有可无 所以选项c d正确 b错误 答案acd 解析 若绳子的拉力为零 以a b整体为研究对象 b和斜面之间一定有静摩擦力 a b的受力图如图 所以选项a正确 若绳子上有拉力 对a b分别画受力图可知 a受到重力 b对a的支持 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 用图解法分析动态平衡问题的一般步骤 1 选某一状态对物体进行受力分析 2 根据平衡条件画出平行四边形 3 根据已知量的变化情况 画出平行四边形的边角变化 4 确定未知量大小 方向的变化 考点二用图解法分析动态平衡问题 a f1缓慢增大 f2缓慢增大b f1缓慢增大 f2不变c f1缓慢减小 f2不变d f1缓慢减小 f2缓慢增大 思路引导 乙缓慢运动过程中处于平衡状态 挡板对乙球的弹力方向不变 甲对乙的方向改变 解析 把甲 乙看做一个整体 竖直方向仅受重力和地面的支持力 在此过程中 两物体重力不变 支持力不变 由牛顿第三定律得 甲对地面的压力f2不变 选取乙为研究对象 乙物体受力如图 甲对乙的作用力f3和挡板对乙的作用力f1 的合力f合始终与乙的重力等大 反向 在将甲沿地面缓慢地向左移动时 甲对乙的作用力f3逐渐减小 挡板对乙的弹力f1 逐渐减小 所以乙对挡板的压力f1逐渐减小 所以正确选项为c 答案 c 规律总结解答动态平衡问题的常用方法解答动态问题的关键是抓住不变量 依据不变的量来确定其他量的变化规律 常用的分析方法有解析法和图解法 1 解析法 对研究对象的任一状态进行受力分析 建立平衡方程 求出应变物理量与自变物理量的一般函数关系式 然后根据自变量的变化情况及变化区间确定应变物理量的变化情况 2 图解法 对研究对象的状态变化过程中的若干状态进行受力分析 依据某一参量的变化 一般为某一角 在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图 力的平行四边形或三角形 再由动态的力的平行四边形或三角形的边的长度变化及角度变化确定某些力的大小及方向的变化情况 突破训练2 2013 天津理综 如图2 3 8所示 小球用细绳系住 绳的另一端固定于o点 现用水平力f缓慢推动斜面体 小球在斜面上无摩擦地滑动 细绳始终处于直线状态 当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平 此过程中斜面对小球的支持力fn以及绳对小球的拉力ft的变化情况是 a fn保持不变 ft不断增大b fn不断增大 ft不断减小c fn保持不变 ft先增大后减小d fn不断增大 ft先减小后增大答案d 典例3 2012 山东理综 如图2 3 9所示 两相同轻质硬杆oo1 oo2可绕其两端垂直纸面的水平轴o o1 o2转动 在o点悬挂一重物m 将两相同木块m紧压在竖直挡板上 此时整个系统保持静止 ff表示木块与挡板间摩擦力的大小 fn表示木块与挡板间正压力的大小 若挡板间的距离稍许增大后 系统仍静止且o1 o2始终等高 则 考点三整体法与隔离法在平衡问题中的应用 a ff变小b ff不变c fn变小d fn变大 思路引导 分析木块与挡板间的摩擦力的变化 用整体法分析 分析木块与挡板间正压力的变化 用隔离法分析 答案 d 规律总结用整体性与隔离法解决平衡问题的方法1 对整体法和隔离法的理解整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法 整体法的优点在于只需要分析整个系统与外界的关系 避开了系统内部繁杂的相互作用 隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来 单独分析该物体的方法 隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态 物体状态变化的原因以及物体间的相互作用关系表达清楚 2 整体法和隔离法的使用技巧当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时 宜用整体法 而在分析系统内各物体 或一个物体各部分 间的相互作用时常用隔离法 整体法和隔离法不是独立的 对一些较复杂问题 通常需要多次选取研究对象 交替使用整体法和隔离法 突破训练3 2014 四川省名校模拟 如图2 3 10所示 倾角为 的斜劈放置在粗糙水平面上 斜面粗糙 物体a放在斜面上 一根轻质细线一端固定在物体a上 细线绕过两个光滑小滑轮 滑轮1固定在斜劈上 滑轮2下吊一物体b 细线另一端固定在c上 c穿在水平横杆上 物体a和滑轮1间的细线平行于斜面 系统静止 物体a受到斜劈的摩擦力大小为f1 c受到横杆的摩擦力大小为f2 若将c向右移动少许 a始终静止 系统仍静止 则 a f1由沿斜面向下改为沿斜面向上 f2始终沿横杆向右b 细线对a和c的拉力都将变大c f1和f2都将变大d 斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体c的摩擦力都将变大 图2 3 10 解析将c向右移动少许 a位置不变 则夹角 将变大 根据力的合成可知细线上的张力将变大 b正确 对c 细线与横杆的夹角减小 又细线对c的拉力增大 细线沿杆向左的分力增大 则c受到杆的摩擦力f2将增大 对a b c 斜劈和两个小滑轮整体 可知斜劈受到地面的摩擦力和物体c受到横杆的的摩擦力等大反向 则斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体c的摩擦力都将变大 d正确 对a 不能确定重力沿斜面向下的分力和细线拉力的大小关系 则不能确定a受到斜面的摩擦力的大小和方向 a c均错 答案bd 4 平衡问题中临界与极值问题的分析方法 1 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 常见的临界状态有 两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0 主要体现为两物体间的弹力为0 物理思想方法 绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值 绳子绷紧与松驰的临界条件为绳中张力为0 存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大 研究的基本思维方法 假设推理法 2 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 一般用图解法或解析法进行分析 典例4 2014 衡水模拟 如图2 3 11所示 三根长度均为l的轻绳分别连接于c d两点 a b两端被悬挂在水平天花板上 相距2l 现在c点上悬挂一个质量为m的重物 为使cd绳保持水平 在d点上可施加力的最小值为 答案 c 规律总结 1 求解平衡中的临界问题和极值问题时 首先要正确地进行受力分析和变化过程分析 找出平衡的临界点和极值点 2 临界条件必须在变化中去寻找 不能停留在一个状态来研究临界问题 而是把某个物理量推向极端 即极大和极小 并依此做出科学的推理分析 从而给出判断或导出一般结论 随堂演练 1 如图2 3 12所示 a和b两物块的接触面是水平的 a与b保持相对静止一起沿固定粗糙斜面匀速下滑 在下滑过程中b的受力个数为 a 3个b 4个c 5个d 6个答案b 2 2014 云南三校统考 一铁架台放于水平地面上 其上有一轻质细线悬挂一小球 开始时细线竖直 现将水平力f作用于小球上 使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置 铁架台始终保持静止 则在这一过程中a 细线拉力逐渐增大b 铁架台对地面的压力逐渐增大c 铁架台对地面的压力逐渐减小d 铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大 答案ad 3 2014 会昌联考 如图2 3 14所示 a与b两个物体用轻绳相连后 跨过无摩擦的定滑轮 a物体在q位置时处于静止状态 若将a物体移到p位置 仍能处于静止状态 则a物体由q移到p后 作用于a物体上的各个力中增大的是a 地面对a的摩擦力b 地面对a的支持力c 绳子对a的拉力d a受到的重