高考物理大一轮复习 1.2.4受力分析 共点力的平衡课件.ppt

第4课时受力分析共点力的平衡 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 相反 相等 答案 1 2 3 4 题组自测 题组一受力分析物体的平衡1 光滑的挡板竖直固定在倾角为 的斜面上 一质量为m的半球形均匀物体靠着挡板放上后 处于静止状态 如图1所示 关于对半球形物体的受力分析错误的是 a 可能受三个力 重力 斜面对物体的支持力和摩擦力b 可能受四个力 重力 挡板对物体的支持力 斜面对物体的支持力和摩擦力c 可能受三个力 重力 挡板对物体的支持力 斜面对物体的支持力d 如果斜面也光滑 挡板的支持力大小一定是mgsin 图1 解析对半球形物体受力分析 由平衡条件f合 0分析 a b c项叙述的情况均可能 若斜面光滑 得挡板的支持力fn mgtan 选项d错误 答案d 2 如图2所示 水平地面上叠放着a b两物体 b物体受力f作用 a b一起相对地面向右做匀减速直线运动 则b物体的受力个数为 a 4个b 5个c 6个d 7个 图2 解析先用隔离法 选取a为研究对象 a必受到b对其施加的水平向左的摩擦力 所以a对b施加了水平向右的摩擦力 再运用整体法 选取a和b组成的系统为研究对象 系统做匀减速运动 合力方向向左 可知地面对系统 也即是地面对b物体 施加了水平向左的摩擦力 最后再选取b为研究对象 其共受到6个力的作用 竖直向下的重力 a对其竖直向下的压力和水平向右的摩擦力 地面对它竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力 水平拉力f 本题答案为c 答案c 题组二动态平衡问题的分析3 如图3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3 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f2 挡板的弹力f1 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f2 不断减小 挡板对小球弹力f1 先减小后增大 再由牛顿第三定律知b对 答案b 4 如图4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4 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 考点一物体的受力分析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 例1 双选 如图5所示 固定的斜面上叠放着a b两木块 木块a与b的接触面是水平的 水平力f作用于木块a 使木块a b保持静止 且f 0 则下列描述正确的是 a b可能受到3个或4个力作用b 斜面对木块b的摩擦力方向可能沿斜面向下c a对b的摩擦力可能为0d a b整体可能受三个力作用 图5 解析对a b整体 一定受到重力g 斜面支持力fn 水平力f如图 a 这三个力可能使整体平衡 因此斜面对a b整体的静摩擦力可能为0 可能沿斜面向上 也可能沿斜面向下 b d正确 对木块a 受力如图 b 水平方向受平衡力 因此一定有静摩擦力fa与水平力f平衡 c错误 对木块b 受力如图 c 其中摩擦力f可能为0 因此木块b可能受4个或5个力作用 a错误 答案bd 受力分析的基本思路 1 研究对象的选取方法 整体法和隔离法 2 变式训练 1 双选 如图6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6 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 考点二共点力作用下物体的平衡问题1 求共点力作用下物体平衡问题的一般步骤2 研究对象的选取原则根据题目要求 研究对象应选取一个便于受力分析的平衡体 单个物体或系统 也可以是结点 图7 第一步 抓关键点 获取信息 第二步 找突破口 构建思路 答案d 处理平衡问题的常用方法 变式训练 2 2014 湛江市普通高考测试 如图8所示 ao bo和co是材料完全一样的三段轻绳 其中ao与bo垂直 bo与竖直方向的夹角为 30 当不断增大重物的质量时 则 a ao绳先断b bo绳先断c co绳先断d 三段绳同时断 图8 解析o点受co ao bo绳的拉力ftco ftao ftbo的作用而处于静止状态 三力的合力等于零 ftao与ftbo的合力大小等于ftco 如图所示 其中ftco mg 由图可知ftco最大 当物体质量增加时 三个力方向不变 大小均增大 最大的力ftco增加量最大 由于三段绳子材料相同 最先断裂的将是co绳 a b d错误 c正确 答案c 考点三动态平衡问题的分析1 动态平衡是指平衡问题中的一部分力是变力 是动态力 力的大小和方向均要发生变化 所以叫动态平衡 2 基本思路化 动 为 静 静 中求 动 图9 a 两种情况下挡板所受的压力都不变b 两种情况下挡板所受的压力都增大c 图甲中挡板所受的压力不变 图乙中挡板所受的压力减小d 图甲中挡板所受的压力不变 图乙中挡板所受的压力先减小后增大 答案c 分析动态平衡问题的两种方法 变式训练 3 如图10所示 一小球放置在木板与竖直墙面之间 设墙面对球的压力大小为fn1 球对木板的压力大小为fn2 以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴 将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置 不计摩擦 在此过程中 a fn1始终减小 fn2始终增大b fn1始终减小 fn2始终减小c fn1先增大后减小 fn2始终减小d fn1先增大后减小 fn2先减小后增大 图10 甲乙 图解法 如图乙所示 把mg按它的两个效果进行分解如图所示 在木板缓慢转动时 fn1的方向不变 mg fn1 fn2应构成一个闭合的三角形 fn2始终垂直于木板 随木板的转动而转动 由图可知 在木板转动时 fn2变小 fn1也变小 选项b正确 答案b 考点四平衡问题中的临界 极值 问题求解平衡问题中的临界问题常用的方法1 解析法根据物体的平衡条件列方程 在解方程时采用数学知识求极值 通常用到的数学知识有二次函数求极值 讨论分式求极值 三角函数求极值以及几何法求极值等 2 图解法根据平衡条件作出力的矢量图 如只受三个力 则这三个力构成封闭矢量三角形 然后根据矢量图进行动态分析 确定最大值和最小值 3 极限法极限法是一种处理临界问题的有效方法 它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题推向极端 极大 极小 极右 极左 等 从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来 使问题明朗化 便于分析求解 图11 解析以a b为整体 整体受重力2mg 悬绳oa的拉力ft及拉力f三个力而平衡 如图所示 三力构成的矢量三角形中