（全国）2017年高二物理暑期作业 复习方法策略16讲 第2讲 用好“三种方法”突破受力分析的难点.doc

第2讲用好“三种方法”突破受力分析的难点高考热点1用“假设法”分析弹力和摩擦力2用“转移对象法”进行受力分析3整体法和隔离法在平衡问题中的应用一、用“假设法”判断弹力的有无和摩擦力的方向1用“假设法”判断弹力的有无可以先假设有弹力存在，然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合还可以设想将与研究对象接触的物体“撤离”，看研究对象能否保持原来的状态，若能，则与接触物体间无弹力；若不能，则与接触物体间有弹力2判断静摩擦力的有无及方向，可以假设物体间接触面光滑根据是否发生相对滑动、向哪滑动来判断是否存在静摩擦力及其方向例1如图1所示，水平地面上堆放着原木，关于原木p在支撑点m、n处受力的方向，下列说法正确的是()图1am处受到的支持力竖直向上bn处受到的支持力竖直向上cm处受到的静摩擦力沿mn方向dn处受到的静摩擦力沿水平方向变式1如图2所示，物体p、q在力f作用下一起以相同的速度沿f方向匀速运动，关于物体p所受的摩擦力，下列说法正确的是()图2a甲、乙两图中物体p均受摩擦力，且方向均与f相同b甲、乙两图中物体p均受摩擦力，且方向均与f相反c甲、乙两图中物体p均不受摩擦力d甲图中物体p不受摩擦力，乙图中物体p受摩擦力，方向和f方向相同方法提炼1判断静摩擦力方向的方法假设法2弹力有无的判断方法(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力此方法多用来判断形变较明显的情况(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态二、解决动态平衡问题的方法所谓动态平衡问题，是指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一系列的平衡状态中解决动态平衡问题的基本思路是对物体进行受力分析，化动为静，静中求动例2(2016全国卷14)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3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()图3af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逐渐变小变式2(2016全国卷19)(多选)如图4，一光滑的轻滑轮用细绳oo悬挂于o点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力f向右上方拉b，整个系统处于静止状态若f方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则()图4a绳oo的张力也在一定范围内变化b物块b所受到的支持力也在一定范围内变化c连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化d物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化规律总结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，求出因变量与自变量的函数关系式，然后根据自变量的变化确定因变量的变化2图解法：在共点力的平衡中，有些题目中常有“缓慢”一词，表示物体处于动态平衡解决动态平衡类问题常用图解法，图解法就是在对物体进行受力分析(一般受三个力)的基础上，若满足有一个力大小、方向均不变，另有一个力方向不变时，可画出这三个力的封闭矢量三角形来分析力的变化情况的方法，图解法也常用于求极值问题三、整体法和隔离法在平衡问题中的应用1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2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3涉及物体系的平衡问题时，一般先选整体为研究对象，研究整体所受外力的约束关系，对不能确定的力或需进一步研究整体内部的作用力时，需隔离物体研究整体法与隔离法是高考的热点，要引起重视例3 (2015山东理综16)如图5所示，滑块a置于水平地面上，滑块b在一水平力作用下紧靠滑块a(a、b接触面竖直)，此时a恰好不滑动，b刚好不下滑已知a与b间的动摩擦因数为1，a与地面间的动摩擦因数为2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力a与b的质量之比为()图5a. b. c. d.变式3(多选)如图6所示，木块a和b接触面水平，在水平力f作用下，木块a、b保持静止，则木块b受力的个数可能是()图6a3个 b4个 c5个 d6个题组1弹力、摩擦力的分析与计算1.如图7所示，物体a在竖直向上的拉力f的作用下能静止在斜面上，关于a受力的个数，下列说法中正确的是()图7aa一定受两个力作用ba一定受四个力作用ca可能受三个力作用da受两个力或者四个力作用2.如图8所示，光滑斜面固定于水平面上，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()图83.在某驾校训练场场地上，有一段圆弧形坡道如图9所示，将同一辆车先后停放在a点和b点均静止，下述分析和比较正确的是()图9a车在a点受到坡道的支持力大于在b点受到的支持力b车在a点受到坡道的摩擦力大于在b点受到的摩擦力c车在a点受到的合外力大于在b点受到的合外力d车在a点受到的重力的下滑分力大于在b点受到的重力的下滑分力4.如图10所示，一直杆倾斜固定并与水平方向成30的夹角；直杆上套有一个质量为0.5 kg的圆环，圆环与轻弹簧相连，在轻弹簧上端施加一竖直向上、大小f10 n的力，圆环处于静止状态，已知直杆与圆环之间的动摩擦因数为0.7，g10 m/s2.下列说法正确的是()图10a圆环受到直杆的弹力，方向垂直直杆向上b圆环受到直杆的弹力大小等于2.5 nc圆环受到直杆的摩擦力，方向沿直杆向上d圆环受到直杆的摩擦力大小等于2.5 n5(多选)一只蜗牛沿着葡萄枝从左向右缓慢爬行，如图11所示则在此过程中()图11a葡萄枝对蜗牛的弹力先减小后变大b葡萄枝对蜗牛的摩擦力先减小后变大c葡萄枝对蜗牛的作用力先减小后变大d葡萄枝对蜗牛的作用力保持不变6减速带是交叉路口常见的一种交通设施，车辆驶过减速带时要减速，以保障行人的安全当汽车前轮刚爬上减速带时，减速带对车轮的弹力为f，下图中弹力f画法正确且分解合理的是()7.如图12所示，水平轻杆的一端固定着一小球，另一端固定在墙上，一轻绳一端系着小球，另一端固定在墙上，绳与竖直方向的夹角为37，小球的重力为12 n，轻绳的拉力为10 n，水平轻弹簧的拉力为9 n，求轻杆对小球的作用力图12题组2整体法和隔离法在平衡问题中的应用8(多选)如图13所示，倾角为的斜面体c置于水平面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体a相连接，连接b的一段细绳与斜面平行，已知a、b、c都处于静止状态则()图13ab受到c的摩擦力一定不为零bc受到水平面的摩擦力一定为零cc有沿地面向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力d将细绳剪断，若b依然静止在斜面上，此时水平面对c的摩擦力为零9(多选)如图14所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力f的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面上，m2在空中)，力f与水平方向成角则m1所受支持力fn和摩擦力ff正确的是()图14afnm1gm2gfsin bfnm1gm2gfcos cfffcos dfffsin 10.如图15所示，质量为m15 kg的滑块，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小为30 n的力f推滑块，滑块沿斜面向上匀速运动，斜面体质量m210 kg，且始终静止，取g10 m/s2，求：图15(1)斜面对滑块的摩擦力(2)地面对斜面体的摩擦力和支持力11.如图16所示，在倾角30的斜面上放一木板a，重为ga100 n，板上放一重为gb500 n的木箱b，斜面上有一固定的挡板，先用平行于斜面的绳子把木箱与挡板拉紧，然后在木板上施加一平行斜面方向的拉力f，使木板从木箱下匀速抽出，此时，绳子的拉力t400 n设木板与斜面间的动摩擦因数，求拉力f的大小图16第2讲用好“三种方法”突破受力分析的难点备考指导例1am处支持力方向与支持面(地面)垂直，即竖直向上，选项a正确；n处支持力方向与支持面(原木接触面)垂直，即垂直mn向上，故选项b错误；摩擦力与接触面平行，故选项c、d错误变式1d用假设法分析：甲图中，假设p受摩擦力，与p做匀速运动在水平方向合力为零不符，所以p不受摩擦力；乙图中，假设p不受摩擦力，p将相对q沿斜面向下运动，因此p受沿f方向的摩擦力，正确选项是d.例2a对o点受力分析如图所示，f与t的变化情况如图，由图可知在o点向左移动的过程中，f逐渐变大，t逐渐变大，故选项a正确变式2bd由于物体a、b均保持静止，各绳角度保持不变，对a受力分析得，绳的拉力tmag，所以物体a受到绳的拉力保持不变由滑轮性质，滑轮两侧绳的拉力相等，所以b受到绳的拉力大小、方向均保持不变，c选项错误；a、b受到绳的拉力大小、方向均不变，所以oo的张力不变，a选项错误；对b进行受力分析，如图所示由平衡条件得：tcos ffcos ，fsin fntsin mbg.其中t和mbg始终不变，当f大小在一定范围内变化时，支持力在一定范围内变化，b选项正确；摩擦力也在一定范围内发生变化，d选项正确例3b对物体a、b整体在水平方向上有f2(mamb)g；对物体b在竖直方向上有1fmbg；联立解得：，选项b正确变式3bc根据整体法，把a、b作为一个整体，整体受重力、水平向左的推力f、斜面的支持力fn，斜面对整体的摩擦力有无不确定，即斜面对木块b的摩擦力无法判断将a隔离，b对a有向右的静摩擦力，故a对b有向左的静摩擦力，对b受力分析如图，所以木块b受力的个数可能是4个也有可能是5个考点突破1d本题考查受力分析等有关知识物体a在竖直向上的拉力f的作用下能静止在斜面上，可能只受拉力和重力作用，二力恰好平衡，若拉力小于重力，则受四个力：重力、拉力、斜面的支持力和摩擦力选项d正确2a对于a、b整体，根据牛顿第二定律可知a、b共同加速度为agsin ，隔离滑块b，由于摩擦力只能与接触面相切，所以c、d错；由于b有水平向左的加速度分量，所以a对b的摩擦力必须水平向左，即a正确3a本题可以把汽车所处的两个位置看作是汽车静止在两个倾角不同的斜面上；设a点和b点位置所对应的斜面倾角分别为1和2，则12，因为汽车静止在倾角为的斜面上时共受到三个力的作用：竖直向下的重力mg、垂直斜面向上的支持力fn和平行于斜面向上的静摩擦力f，三力平衡，所以fnmgcos ，fmgsin ，因为1mgcos 2，mgsin 1fn2，f1f2，选项a正确，b错误；车在两个位置均处于静止状态，合外力均为零，选项c错误；车在a点受到的重力的下滑分力mgsin 1小于在b点受到的重力的下滑分力mgsin 2，选项d错误本题答案为a.4d圆环受到直杆的弹力，方向垂直直杆向下，a错误画出圆环受力示意图，应用平行四边形定则可得，圆环受到直杆的弹力大小等于 n，b错误圆环受到直杆的摩擦力，方向沿直杆向下，大小等于2.5 n，c错误，d正确5bd由蜗牛缓慢爬行可知，蜗牛受力平衡，设葡萄枝的坡角为，蜗牛受重力、支持力、静摩擦力，三力平衡；根据平衡条件可得：fnmgcos ，ffmgsin ；由于坡角先变小后变大，故支持力fn先变大后变小，静摩擦力先变小后变大，故a错误，b正确；葡萄枝对蜗牛的作用力是静摩擦力和支持力的合力，始终与重力平衡，故大小和方向一直不变，故c错误，d正确6b减速带对车轮的弹力方向垂直车轮和减速带的接触面，指向受力物体，故a、c错误；按照力的作用效果分解，将f可以分解为水平方向和竖直方向，水平方向的分力产生的效果减慢汽车的速度，竖直方向上分力产生向上运动的作用效果，故b正确，d错误75 n，方向与竖直方向成37角斜向右上方解析本题考查轻绳、轻杆、轻弹簧中力的方向及大小的特点，解题时要结合题意及小球处于平衡状态的受力特点以小球为研究对象，受力分析如图所示，小球受四个力的作用：重力、轻绳的拉力、轻弹簧的拉力、轻杆的作用力，其中轻杆的作用力的方向和大小不能确定，重力、轻弹簧的拉力二者的合力的大小为f15 n，设f与竖直方向的夹角为，sin ，则37，即合力f的方向与竖直方向成37角斜向下，这个力与轻绳的拉力恰好在同一条直线上根据小球平衡的条件可知，轻杆对小球的作用力大小为5 n，方向与竖直方向成37角斜向右上方8cd若b物体的重力沿斜面向下的分力mbgsin mag，则b与c之间的摩擦力为零，a错误；把b、c作为一个整体进行受力分析，整体受到一个沿斜面向上的拉力作用，斜面体有向右运动的趋势，c受到水平面的摩擦力一定不为零，且静摩擦力的方向水平向左，b错误，c正确；若将细绳剪断，b物体依然静止在斜面上，说明b、c整体受力平衡，而这个整体只受重力和地面对它的支持力且二者等大反向若此时地面对它有摩擦力，则水平方向受力不平衡，不可能静止故水平面对c的摩擦力为零，d正确9ac将m1、m2和弹簧看做一个整体，受力分析如图所示根据平衡条件得fffcos fnfs