高考物理一轮复习 第二章 相互作用 第4讲 受力分析 共点力的平衡课件.ppt

第 讲受力分析共同力的平衡 知识梳理一 受力分析1 受力分析的步骤 1 明确 研究对象 即确定分析受力的物体 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 边分析边将力一一画在受力示意图上 准确标出 力的方向 4 检查画出的每一个力能否找出它的 施力物体 检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态 否则 必然出现了漏力 添力或错力现象 2 受力分析的一般顺序场力 重力 电场力 磁场力 接触力 弹力 摩擦力 二 共点力作用下物体的平衡 1 平衡状态 物体处于 静止或 匀速直线运动状态 2 共点力的平衡条件 f合 0或者 3 平衡条件的推论 1 多选 如图所示 水平地面上的物体a 在斜向上的拉力f的作用下沿粗糙地面向右运动 则下列说法中正确的是 a 物体a可能只受到两个力的作用b 物体a可能只受到三个力的作用c 物体a可能受到四个力的作用d 物体a一定受到了四个力的作用 ac 答案ac当fsin mg时 物体a与地面之间无弹力 摩擦力也就不存在了 此时物体a只受到两个力的作用 当fsin mg时 物体a与地面之间有弹力 因为接触面不光滑 所以存在摩擦力 此时物体a受四个力的作用 由以上分析可知a c正确 2 2016江苏单科 1 3分 作用在一个物体上的两个力 f1 30n f2 40n 它们的夹角是90 要使物体沿f1的方向做匀速直线运动 必须再施加一个力f3 它的大小是 a 30nb 35nc 50nd 70n 答案c由力的平衡条件可知f3与前两个力的合力大小相等 方向相反 即50n 与物体速度方向无关 c 3 如图所示 两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上 两绳与竖直方向的夹角都为45 日光灯保持水平 所受重力为g 左右两绳的拉力大小分别为 a g和gb g和gc g和gd g和g 答案b根据对称性知两绳拉力大小相等 设为f 日光灯处于平衡状态 由2fcos45 g解得f g b项正确 b 4 如图所示 与水平面夹角为30 的固定斜面上有一质量m 1 0kg的物体 细绳的一端与物体相连 另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧测力计相连 物体静止在斜面上 弹簧测力计的示数为4 9n 关于物体受力的判断 取g 9 8m s2 下列说法正确的是 a 斜面对物体的摩擦力大小为零b 斜面对物体的摩擦力大小为4 9n 方向沿斜面向上c 斜面对物体的支持力大小为4 9n 方向竖直向上 d 斜面对物体的支持力大小为4 9n 方向垂直斜面向上 a 答案a物体重力在斜面方向上的分力 gx mgsin30 4 9n 由此可推断f 0 a正确 b错误 物体重力在垂直斜面方向上的分力 gy mgcos30 4 9n 方向垂直斜面向下 则斜面对物体的支持力大小为4 9n 方向垂直斜面向上 c d均错误 5 如图所示 在粗糙水平地面上放一质量为m的斜面 质量为m的木块沿斜面匀速下滑 此过程中斜面保持静止 则 a 地面对斜面有水平向右的摩擦力b 地面对斜面有水平向左的摩擦力c 地面对斜面的支持力等于 m m gd 地面对斜面的支持力小于 m m g 答案c木块匀速下滑 木块与斜面整体受力平衡 对木块与斜面整体受力分析 其受重力 支持力且fn m m g a b d错误 c正确 c 深化拓展 考点一受力分析的方法 考点二共点力作用下的平衡问题 深化拓展考点一受力分析的方法1 整体法和隔离法 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 1 1如图所示 物体a靠在竖直墙面上 在力f作用下 a b保持静止 物体a的受力个数为 a 2b 3c 4d 5 b 答案b对b受力分析如图甲所示 b共受四个力作用而平衡 其中a对b有两个作用力 且该二力合力方向竖直向下 由牛顿第三定律知 b对a亦有两个作用力 且其合力方向竖直向上 由平衡条件可知 墙对a无弹力作用 由摩擦力产生的条件可知 墙对a亦无摩擦力 也可以用整体法判断墙与a间有无作用力 对a b整体 由平衡条件知 墙对a无弹力作用 因为水平方向合力为零 若有弹力 无其他力与其平衡 因此 a共受三个力作用 如图乙所示 1 2l形木板p 上表面光滑 放在固定斜面上 轻质弹簧一端固定在木板上 另一端与置于木板上表面的滑块q相连 如图所示 若p q一起沿斜面匀速下滑 不计空气阻力 则木板p的受力个数为 a 3b 4c 5d 6 c 答案c对木板p进行受力分析 木板p受重力 斜面的支持力 滑块q的弹力 弹簧的弹力和与斜面间的摩擦力5个力的作用 故选c 考点二共点力作用下的平衡问题一 求解平衡问题的基本思路和方法1 求解平衡问题的基本思路 1 明确平衡状态 加速度为零 2 巧选研究对象 整体法和隔离法 3 受力分析 规范画出受力示意图 4 建立平衡方程 灵活运用力的合成法 矢量三角形法 正交分解法及数学解析法 5 求解或讨论 解的结果及物理意义 2 解答共点力平衡的常用方法 1 合成分解法物体受三个力作用而平衡时 其中任意两个力的合力必与第三个力等大反向 可利用力的平行四边形定则 画出矢量三角形 然后利用三角函数 勾股定理 相似三角形等数学知识求解 2 正交分解法将各力分解到x轴和y轴上 利用两坐标轴上的合力都等于零 多用于三个或三个以上共点力作用下的物体的平衡 求解 值得注意的是 对x y轴的方向选择时 要使落在x y轴上的力尽可能多 被分解的力尽可能是已知力 不宜分解待求力 3 数学解析法许多平衡问题 我们可以先依据平衡条件 建立平衡方程 求解出未知量与已知量之间的函数关系式 再应用数学手段分析处理函数式 从而求得问题答案 2 1 多选 如图所示 重物的质量为m 轻细绳ao和bo的a端 b端是固定的 平衡时ao是水平的 bo与水平方向的夹角为 ao的拉力f1和bo的拉力f2的大小是 a f1 mgcos b f1 c f2 mgsin d f2 bd 答案bd解法一 合成法 由平行四边形定则 作出f1 f2的合力f12 如图甲所示 又考虑到f12 mg 解直角三角形得f1 f2 故选项b d正确 解法二 分解法 用效果分解法求解 f2共产生两个作用效果 一个是水平方向沿a o 拉绳子ao 另一个是拉着竖直方向的绳子 如图乙所示 将f2分解在这两个方向上 结合力的平衡知识得 f1 f2 f2 显然 也可以按f3 或f1 产生的效果分解f3 或f1 来求解此题 解法三 正交分解法 将o点受的力沿水平方向 竖直方向正交分解 如图丙所示 由力的平衡条件得f2cos f1 0 f2sin mg 0 解得f2 f1 2 2如图所示 两球a b用劲度系数为k1的轻弹簧相连 球b用长为l的细绳悬于o点 球a固定在o点正下方 且o a之间的距离恰为l 系统平衡时绳子所受的拉力为f1 现把a b间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧 仍使系统平衡 此时绳子所受的拉力为f2 则f1与f2的大小关系为 a f1 f2b f1 f2c f1 f2d 无法确定 b 答案b如图所示 分析b球的受力情况 b球受到重力 弹簧的弹力和绳的拉力 由相似三角形比例关系和oa ob知 绳的拉力等于b球的重力 所以f1 f2 g 2 3如图所示 在倾角为 的粗糙斜面上 有一个质量为m的物体被水平力f推着静止于斜面上 已知物体与斜面间的动摩擦因数为 且 tan 若物体恰好不下滑 则推力f为多大 若物体恰好不上滑 则推力f为多大 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 答案见解析 解析因为 tan f 0时 物体不能静止在斜面上 当物体恰好不下滑时 受力如图甲所示 有mgsin fcos ff ff fnfn mgcos fsin 解得f mg 当物体恰好不上滑时 受力如图乙所示 有mgsin ff fcos ff fn fn mgcos fsin 解得f mg 二 整体法与隔离法在共点力平衡问题中的应用受力分析时若不涉及物体间内部相互作用 一般用整体法 即以整体为研究对象 反之 若研究物体间内部的相互作用 则要用隔离法 选取研究对象的原则是以受力较少物体为隔离体 2 4在粗糙水平面上放着一个三角形木块abc 在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个物体 m1 m2 如图所示 若三角形木块和两物体都是静止的 则粗糙水平面对三角形木块 a 有摩擦力的作用 摩擦力的方向水平向右b 有摩擦力的作用 摩擦力的方向水平向左c 有摩擦力的作用 但摩擦力的方向不能确定 因m1 m2 1 2的数值均未给出 d 以上结论都不对 d 答案d 整体法 由于三角形木块和斜面上的两物体都静止 可以把它们看成一个整体 如图所示 竖直方向受到重力 m1 m2 m g和支持力fn的作用处于平衡状态 水平方向无任何滑动趋势 因此不受地面的摩擦力作用 2 5如图 两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上 一细线穿过两轻环 其两端各系一质量为m的小球 在a和b之间的细线上悬挂一小物块 平衡时 a b间的距离恰好等于圆弧的半径 不计所有摩擦 小物块的质量为 a b mc md 2m c 答案c由于物块通过挂钩悬挂在线