高考物理大二轮总复习与增分策略 专题三 受力分析 共点力的平衡课件.pptVIP

专题三受力分析共点力的平衡 考点基础自清 考点互动探究 内容索引 考点基础自清 一 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 并画出示意图的过程 2 受力分析的一般顺序 1 首先分析场力 电场力 磁场力 2 其次分析接触力 弹力 3 最后分析其他力 受力 答案 重力 摩擦力 答案 二 共点力的平衡1 平衡状态 物体处于状态或状态 2 共点力的平衡条件 f合 0或者3 平衡条件的推论 1 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 静止 匀速直线运动 相等 相反 答案 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 三角形 相等 相反 1 2016 浙江10月学考 3 中国女排在2016年奥运会比赛中再度夺冠 图1为比赛中精彩瞬间的照片 此时排球受到的力有 a 推力b 重力 推力c 重力 空气对球的作用力d 重力 推力 空气对球的作用力 解析 1 2 3 4 5 6 解析图中排球受到的力是 重力 空气对球的阻力 所以答案为c 此刻人手与球并没有接触 所以没有推力 所以选项a b d均错 学考通关练 图1 2 如图2所示 静止在斜面上的物体 受到的作用力有 a 重力 支持力b 重力 支持力 摩擦力c 重力 支持力 下滑力 摩擦力d 重力 压力 下滑力 摩擦力 1 2 3 4 5 6 图2 解析 解析物体仅受重力 支持力和摩擦力三个力作用 下滑力只是重力沿斜面向下的分力的叫法 压力是斜面受力 故应选b 3 2016 绍兴市9月选考 2016年8月14日里约奥运会羽毛球男单最后一轮小组赛中 中国选手林丹以2 0轻取对手 在其中一个回合的对拍期间 林丹快速扣杀的羽毛球在飞行中受到的力有 a 重力b 重力 击打力c 重力 空气阻力d 重力 空气阻力 击打力 解析 1 2 3 4 5 6 解析羽毛球在飞行中受到重力作用 与羽毛球接触的物体只有空气 所以还受空气阻力 而球拍与球已不接触 所以不受击打力 故c正确 4 如图3所示 光滑斜面的倾角为 质量为m的物体在平行于斜面的轻质弹簧作用下处于静止状态 则弹簧的弹力大小为 a mgb mgsin c mgcos d mgtan 图3 1 2 3 4 5 6 5 2016 惠州市高三调研考试 如图4所示 三根相同的绳子末端连接于o点 a b端固定 c端受一水平力f 当f逐渐增大时 o点位置保持不变 最先断的绳子是 1 2 3 4 5 6 图4 a oa绳b ob绳c oc绳d 三绳同时断 解析 解析对结点o受力分析 受三根绳子的拉力 根据平衡条件的推论得 水平和竖直两绳拉力的合力与oa绳的拉力等大反向 作出平行四边形 解得三根绳中oa绳的拉力最大 在水平拉力逐渐增大的过程中 oa绳先达到最大值 故oa绳先断 a项正确 6 2016 台州市9月选考 余伯在水库中钓获一尾大头鱼 当鱼线拉着大头鱼在水中向左上方匀速运动时 如图5所示 鱼受到水的作用力方向可能是 解析 图5 1 2 3 4 5 6 返回 a 竖直向下b 水平向左c 水平向右d 沿鱼线方向 解析因鱼在水中向左上方匀速运动 鱼受的合力为零 鱼共受三个力作用 重力 线的拉力和水的作用力 对于a项 鱼受力图如图甲 三力合力不可能为0 a项不可能 对b项 鱼受力图如图乙 三力合力不可能为0 b项不可能 对于c项 鱼受力图如图丙 三力合力可能为0 c项可能 对于d项 三力合力不可能为0 d项不可能 1 2 3 4 5 6 返回 考点互动探究 1 受力分析的四个方法 1 假设法 在受力分析时 若不能确定某力是否存在 可先对其做出存在的假设 然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在 2 整体法 将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法 3 隔离法 将所研究的对象从周围的物体中分离出来 单独进行受力分析的方法 4 动力学分析法 对加速运动的物体进行受力分析时 应用牛顿运动定律进行分析求解的方法 2 受力分析的四个步骤 1 明确研究对象 确定受力分析的物体 研究对象可以是单个物体 也可以是多个物体的组合 2 隔离物体分析 将研究对象从周围物体中隔离出来 进而分析周围有哪几个物体对它施加了力的作用 重力 弹力 摩擦力 其他力 3 画出受力示意图 准确标出各力的方向 4 检查分析结果 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物理状态 例1画出图6中物体a所受力的示意图 并写出力的名称和施力物体 1 物体a静止 接触面光滑 2 a沿粗糙斜面上滑 3 a沿粗糙水平面滑行 4 接触面光滑 a静止 图6 解析答案 解析 1 物体a受重力g 推力f 支持力fn 墙壁对a向左的弹力fn 施力物体分别是地球 推a的物体 水平面 墙壁 2 物体a受竖直向下的重力g 垂直于斜面向上的支持力fn 沿斜面向下的滑动摩擦力ff 施力物体分别是地球 斜面 斜面 3 物体a受重力g 支持力fn 滑动摩擦力ff 施力物体分别是地球 水平面 水平面 4 物体a受重力g 拉力f 弹力fn 施力物体分别是地球 绳子 墙壁 答案见解析 技巧点拨 受力分析的三个常用判据1 条件判据 不同性质的力产生条件不同 进行受力分析时最基本的判据是根据其产生条件 2 效果判据 有时候是否满足某力产生的条件是很难判定的 可先根据物体的运动状态进行分析 再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力 也可应用 假设法 1 物体平衡时必须保持合外力为零 2 物体做变速运动时必须保持合力方向沿加速度方向 合力大小满足f ma 3 特征判据 在有些受力情况较为复杂的情况下 我们根据力产生的条件及其作用效果仍不能判定该力是否存在时 可从力的作用是相互的这个基本特征出发 通过判定其反作用力是否存在来判定该力 解析 1 如图7所示 a b两物体紧靠着放在粗糙水平面上 a b间接触面光滑 在水平推力f作用下两物体一起加速运动 物体a恰好不离开地面 则物体a的受力个数为 a 3b 4c 5d 6 解析恰好不离开地面 即a与地面无作用力 故a受重力 推力f和b对a的作用力 共三个力 a正确 1 2 3 变式题组 图7 解析 2 2016 绍兴一中期末测试 如图8所示 一物体放在水平传送带上 物体随传送带一起向右匀速运动 关于物体的受力情况 下列说法正确的是 a 物体受到重力 弹力和摩擦力的作用b 物体受到重力和弹力的作用c 物体受到摩擦力的方向水平向左d 物体受到摩擦力的方向水平向右 解析物体在竖直方向受重力和向上的弹力 支持力 作用 假设水平方向受向左 或向右 的摩擦力作用 与物体做匀速直线运动矛盾 假设错误 所以物体不受摩擦力作用 选项b正确 图8 1 2 3 3 在水平桌面上叠放着木块p和q 用水平力f推q 使p q两木块一起沿水平桌面匀速滑动 如图9所示 以下说法中正确的是 a p受三个力 q受六个力b p受四个力 q受六个力c p受二个力 q受五个力d 以上答案均不正确 1 2 3 图9 解析分析木块p的受力 受竖直方向的重力和支持力的作用 木块q受重力 地面的支持力 p木块的压力 水平推力和地面对q的摩擦力 解析 1 平衡中的研究对象选取 1 单个物体 2 能看成一个物体的系统 3 一个结点 2 处理平衡问题的常用方法 3 应用平衡条件解题的步骤 1 选取研究对象 根据题目要求 选取一个平衡体 单个物体或系统 也可以是结点 作为研究对象 2 画受力示意图 对研究对象按受力分析的顺序进行受力分析 画出受力示意图 3 建立坐标系 选取合适的方向建立直角坐标系 4 列方程求解 根据平衡条件列出平衡方程 解平衡方程 对结果进行讨论 例2如图10 一小球放置在木板与竖直墙面之间 设墙面对球的弹力大小为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 解析 解析方法一 解析法 如图甲所示 由平衡条件得 随 逐渐增大到90 tan sin 都增大 fn1 fn2都逐渐减小 所以选项b正确 解析 甲 方法二 图解法 对球受力分析如图乙所示 球受3个力 分别为重力g 墙对球的弹力fn1和木板对球的弹力fn2 当木板逐渐转到水平位置的过程中 球始终处于平衡状态 即fn1与fn2的合力f始终竖直向上 大小等于球的重力g 如图所示 由图可知 fn1的方向不变 大小逐渐减小 fn2的方向发生变化 大小也逐渐减小 故选项b正确 乙 方法感悟 解决动态平衡问题的两种方法 解析 4 在如图11所示的a b c d四幅图中 滑轮本身的重力忽略不计 滑轮的轴o安装在一根轻木杆p上 一根轻绳ab绕过滑轮 a端固定在墙上 b端下面都挂一个质量为m的重物 当滑轮和重物都静止不动时 图a c d中杆p与竖直方向的夹角均为 图b中杆p在竖直方向上 假设a b c d四幅图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为fa fb fc fd 则以下判断中正确的是 4 5 6 变式题组 图11 解析 a fa fb fc fdb fd fa fb fcc fa fc fd fbd fc fa fb fd 解析设滑轮两边细绳的夹角为 对重物进行受力分析 可得绳子拉力等于重物重力mg 滑轮受到的木杆弹力f等于细绳拉力的合力 即f 2mgcos 由夹角关系可得fd fa fb fc 选项b正确 4 5 6 解析 5 如图12所示 一光滑半圆形碗固定在水平面上 质量为m1的小球用轻绳跨过碗口并连接质量分别为m2和m3的物体 平衡时碗内小球恰好与碗之间没有弹力 两绳与水平方向夹角分别为53 37 则m1 m2 m3的比值为 已知sin53 0 8 cos53 0 6 a 5 4 3b 4 3 5c 3 4 5d 5 3 4 4 5 6 图12 4 5 6 解析小球m1受力如图所示 由三力平衡的知识可知 ft2 ft3的合力大小等于m1g 方向竖直向上 ft2 m1gsin53 m2g ft3 m1gcos53 m3g 解得m1 m2 m3 5 4 3 选项a正确 6 2016 台州模拟 如图13所示 质量为m的楔形物块静置在水平地面上 其斜面的倾角为 斜面上有一质量为m的小物块 小物块与斜面之间存在摩擦 用恒力f沿斜面向上拉小物块 使之匀速上滑 在小物块运动的过程中 楔形物块始终保持静止 则地面对楔形物块的支持力的大小为 a m m gb m m g fc m m g fsin d m m g fsin 图13 4 5 6 解析 解析沿斜面匀速上滑的小物块和楔形物块都处于平衡状态 可将二者看做一个处于平衡状态的整体 由竖直方向受力平衡可得 m m g fn fsin 解得fn m m g fsin 4 5 6 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 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 3 解决动态平衡 临界与极值问题的常用方法 1 解析法 利用物体受力平衡写出未知量与已知量的关系表达式 根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 利用临界条件确定未知量的临界值 2 图解法 根据已知量的变化情况 画出平行四边形的边角变化 确定未知量大小 方向的变化 确定未知量的临界值 例3如图14所示 能承受最大拉力为10n的细线oa与竖直方向成45 角 能承受最大拉力为5n的细线ob水平 细线oc能承受足够大的拉力 为使oa ob均不被拉断 oc下端所悬挂物体的最大重力是多少 图14 解析答案 解析取o点为研究对象 受力分析如图所示 假设ob不会被拉断 且oa上的拉力先达到最大值 即f1max 10n 根据平衡条件有 由于f2大于ob能承受的最大拉力 所以在物重逐渐增大时 细线ob先被拉断 再假设ob线上的拉力刚好达到最大值 即f2max 5n 处于将被拉断的临界状态 根据平衡条件有f1sin45 f2max f1cos45 f3 解析答案 再选物体为研究对象 根据平衡条件有f3 gmax 以上三式联立解得悬挂物体的最大重力为gmax f2max 5n 答案5n 方法技巧 临界与极值问题的分析技巧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 找出平衡中的临界点和极值点 2 临界条件必须在变化中寻找 不能停留在一个状态来研究临界问题 而是要把某个物理量推向极端 即极大或极小 并依此作出科学的推理分析 从而给出判断或导出结论 解析 7 多选 某学习小组为了体验最大静摩擦力与滑动摩擦力的临界状态 设计了如图15所示的装置 一位同学坐在长直木板上 让长直木板由水平位置缓慢向上转动 即木板与地面的夹角 变大 另一端不动 则该同学受到支持力fn 合外力f合 重力沿斜面方向的分力g1 摩擦力ff随角度 的变化关系图中正确的是 7 8 图15 变式题组 解析重力沿斜面方向的分力g1 mgsin c正确 支持力fn mgcos a正确 该同学滑动之前 f合 0 ff mgsin 滑动后 f合 mgsin mgcos ff