高考物理大一轮复习 第2章 第4讲 受力分析 共点力的平衡课件 新人教版.ppt

第4讲受力分析共点力的平衡 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 示意图的过程 2 受力分析的一般顺序先分析场力 电场力 磁场力 再分析接触力 弹力 最后分析其他力 受力分析 受力 重力 摩擦力 1 平衡状态物体处于 状态或 状态 共点力的平衡 考纲要求 静止 匀速直线运动 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 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 其中任何一个力与其余两个力的合力大小 方向 并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量 3 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 方向 相等 相反 相等 相反 三角形 相等 相反 判断正误 正确的划 错误的划 1 2013 江苏省扬州测试 单选 质量为m的长方形木块静止在倾角为 的斜面上 斜面对木块的支持力和摩擦力的合力方向应该是 a 沿斜面向下b 垂直于斜面向上c 沿斜面向上d 竖直向上 基础自测 解析如图所示 物体受重力mg 支持力fn 摩擦力f而处于静止状态 故支持力与摩擦力的合力必与重力等大反向 d正确 答案d 2 2013 重庆卷 1 单选 如图2 4 1所示 某人静躺在椅子上 椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角 若此人所受重力为g 则椅子各部分对他的作用力的合力大小为 图2 4 1a gb gsin c gcos d gtan 解析运用力的平衡条件 可求得椅子对人的作用力 选人为研究对象 人受到重力和椅子各部分对他的作用力的合力 根据力的平衡条件可知 椅子对他的作用力的合力与重力等大 反向 故选项a正确 答案a 3 2013 盐城模拟 多选 如图2 4 2所示 a b两物体静止在粗糙水平面上 其间用一根轻弹簧相连 弹簧的长度大于原长 若再用一个从零开始缓慢增大的水平力f向右拉物体b 直到a即将移动 此过程中 地面对b的摩擦力f1和对a的摩擦力f2的变化情况是 a f1先变小后变大再不变b f1先不变后变大再变小c f2先变大后不变d f2先不变后变大 图2 4 2 解析因在施加拉力f前 弹簧处于伸长状态 此时地面对a的摩擦力水平向左 地面对b的摩擦力水平向右 对b施加水平向右的拉力后 随着f的增大 物体b受的摩擦力先水平向右逐渐减小 再水平向左逐渐增大 当b相对地面向右运动后 物体b受地面摩擦力不再变化 而在物体b运动之前 物体a受地面的摩擦力水平向左 大小不变 当b向右运动后 随弹簧弹力的增大 物体a受到的摩擦力逐渐增大 综上所述 选项a d正确 b c错误 答案ad 4 2013 清远市高三调研 单选 如图2 4 3所示 甲 乙 丙三个物体叠放在水平面上 用水平力f拉位于中间的物体乙 它们仍保持静止状态 三个物体的接触面均为水平 则乙物体受力的个数为 图2 4 3a 3个b 4个c 5个d 6个 解析以甲物体为研究对象 受重力和乙对它的支持力 共2个力的作用 甲 乙两物体间无摩擦力作用 以乙物体为研究对象 受重力 甲对其压力 外力f 丙对其支持力和丙对其向左的静摩擦力共5个力的作用 故正确选项为c 答案c 5 单选 如图2 4 4所示 一小球在斜面上处于静止状态 不考虑一切摩擦 如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕o点转至水平位置 则此过程中球对挡板的压力f1和球对斜面的压力f2的变化情况是 a f1先增大后减小 f2一直减小b f1先减小后增大 f2一直减小c f1和f2都一直减小d f1和f2都一直增大 图2 4 4 解析小球受力如图甲所示 因挡板是缓慢移动 所以小球处于动态平衡状态 在移动过程中 此三力 重力g 斜面的支持力n 挡板的弹力f 组合成一矢量三角形的变化情况如图乙所示 重力大小方向均不变 斜面对其支持力方向始终不变 由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小 挡板对小球弹力先减小后增大 再由牛顿第三定律知b对 答案b 受力分析的思路和技巧进行受力分析应注意以下几个方面 1 明确研究对象 可以是一个点 一个物体或一个系统等 2 按顺序找力 一 重 二 弹 三 摩擦 四 其他 3 画好受力图后 要检查 防止多力和少力 热点一受力分析 4 受力分析口诀 地球周围受重力 绕物一周找弹力 考虑有无摩擦力 其他外力细分析 合力分力不重复 只画受力抛施力 5 在受力分析的过程中 要注意题目给出的物理条件 如光滑 不计摩擦 轻物 重力不计 运动时空气阻力忽略等 6 只分析根据性质命名的力 如重力 弹力 摩擦力等 不分析按效果命名的力 如下滑力 动力 阻力等 典例1 如图2 4 5所示 两个相似的斜面体a b在竖直向上的力f的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上 关于斜面体a和b的受力情况 下列说法正确的是 a a一定受到四个力b b可能受到四个力c b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 图2 4 5 解析对a b整体受力分析 如图甲所示 受到向下的重力和向上的推力f 由平衡条件可知b与墙壁之间不可能有弹力 因此也不可能有摩擦力 故c错 对b受力分析如图乙所示 其受到重力 a对b的弹力及摩擦力而处于平衡状态 故b只能受到三个力 b错 对a受力分析 如图丙所示 受到重力 推力 b对a的弹力和摩擦力 共四个力 a d对 答案ad 反思总结受力分析的基本思路 跟踪短训 1 2013 江西联考 用一轻绳将小球p系于光滑墙壁上的o点 在墙壁和球p之间夹有一矩形物块q 如图2 4 6所示 p q均处于静止状态 则下列相关说法正确的是 a p受4个力b q受3个力c 若绳子变长 绳子的拉力将变小d 若绳子变短 q受到的静摩擦力将增大 图2 4 6 解析先研究q 水平方向上q受墙壁和小球p的弹力而平衡 竖直方向上q受重力和p对它的竖直向上的摩擦力而平衡 故q受到的静摩擦力始终等于其重力 选项b d错误 再研究p p受重力 绳子拉力 q对它的支持力和竖直向下的摩擦力作用 选项a正确 以p q整体为研究对象 设绳子与墙壁之间的夹角为 若绳子变长 将变小 根据平衡条件在竖直方向上有 fcos g总 则绳子的拉力将变小 选项c正确 答案ac 1 研究对象的选取方法 热点二共点力的平衡问题 2 处理平衡问题的常用方法 解析这是典型的平衡模型 解题的要点是对两小球进行受力分析 列平衡方程 若取两小球作为一个整体来研究会更方便 方法1 分别对两小球受力分析 如图所示fasin30 fbsin 0fb sin fc 0 fb fb 得fa 2fc 即弹簧a c的伸长量之比为2 1 选项d正确 答案d 反思总结求共点力作用下物体平衡问题的一般步骤 跟踪短训 2 2013 安徽名校联考 14 如图2 4 8所示 用平行于斜面体a的斜面的轻弹簧将物块p拴接在挡板b上 在物块p上施加沿斜面向上的推力f 整个系统处于静止状态 下列说法正确的是 a 物块p与斜面之间一定存在摩擦力b 弹簧的弹力一定沿斜面向下c 地面对斜面体a的摩擦力水平向左d 若增大推力 则弹簧弹力一定减小 图2 4 8 解析对物块p受力分析可知 若推力f与弹簧弹力的合力平衡了物块重力沿斜面向下的分力 则无摩擦力 a错误 弹簧处于拉伸或压缩状态物块p均可能保持静止 b错误 由整体法可知地面对斜面体a的静摩擦力平衡了推力f水平向右的分力 c正确 增大推力f若物块保持静止则弹簧的弹力不变 d错误 答案c 3 2013 云南三校统考 16 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 图2 4 9 答案ad 1 动态平衡 动态平衡 是指物体所受的力一部分是变力 是动态力 力的大小和方向均要发生变化 但变化过程中的每一个定态均可视为平衡状态 所以叫动态平衡 这是力平衡问题中的一类难题 解决这类问题的一般思路是 把 动 化为 静 静 中求 动 热点三动态平衡问题的分析 2 分析动态平衡问题的两种方法 典例3 2013 天津卷 5 如图2 4 10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 图2 4 10 解析推动斜面时 小球始终处于平衡状态 根据共点力的平衡条件解决问题 选小球为研究对象 其受力情况如图所示 用平行四边形定则作出相应的 力三角形oab 其中oa的大小 方向均不变 ab的方向不变 推动斜面时 ft逐渐趋于水平 b点向下转动 可知ft先减小后增大 fn不断增大 选项d正确 答案d 跟踪短训 4 如图2 4 11所示 一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端 用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球 则在小球运动的过程中 该过程小球未脱离球面 木板对小球的推力f1 半球面对小球的支持力f2的变化情况正确的是 a f1增大 f2减小b f1增大 f2增大c f1减小 f2减小d f1减小 f2增大 图2 4 11 解析作出球在某位置时的受力分析图 如图所示 在小球运动的过程中 f1的方向不变 f2与竖直方向的夹角逐渐变大 画力的动态平行四边形 由图可知f1 f2均增大 选项b正确 答案b 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 处理临界问题的思维方法假设推理法 思想方法4 共点力平衡中的临界与极值问题的处理方法 审题指导正确解答本题需要从以下几个角度分析 1 水平地面上的物体受几个力的作用 2 三个以上力的平衡问题用什么方法求解 3 求平衡的极值问题有几种方法 分别要用到什么知识 解析由于物体在水平面上做匀速直线运动 随着拉力与水平方向的夹角 的不同 物体与水平面间的弹力不同 因而滑动摩擦力也不一样 而拉力在水平方向的分力与摩擦力相等 以物体为研究对象 受力分析如图所示 因为物体处于平衡 答案b 即学即练 2013 苏州调研 如图2 4 12所示 质量均为m的小球a b用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于o点 在外力f的作用下 小球a b处于静止状态 若要使两小球处于静止状态且悬线oa与竖直方向的夹角 保持30 不变 则外力f的大小 图2 4 12 解析取a b两球为一整体 质量为2m 悬线oa与竖直方向夹角为30 由图可以看出 外力f与悬线oa垂直时为最小 fmin 2mgsin mg 所以外力f应大于或等于mg 选项b c d均正确 答案bcd 附 对应高考题组1 2011 江苏卷 1 如图所示 石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块 侧面与竖直方向的夹角为 重力加速度为g 若接触面间的摩擦力忽略不计 则石块侧面所受弹力的大小为 答案a 2 2012 上海卷 8 如图所示 光滑斜面固定于水平面 滑块a b叠放后一起冲上斜面 且始终保持相对静止 a上表面水平 则在斜面上运动时 b受力的示意图为 解析a b整体沿斜面向下的加速度a可沿水平方向和竖直方向分解为加速度a 和a 如图所示 以b为研究对象 b滑块必须受到水平向左的力来产生加速度a 因此b受到三个力的作用 即 重力 a对b的支持力 a对b的水平向左的静摩擦力 故只有选项a正确 答案a 3 2012 山东卷 17 如图所示 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分别紧压在竖直挡板上 此时整个系统保持静止