高考物理总复习 第2章 3讲 受力分析、共点力作用下物体的平衡课件 新人教版.pptVIP

第三讲受力分析 共点力作用下物体的平衡 1 知道受力分析的方法 能恰当的运用整体法 隔离法等来分析问题 2 理解共点力平衡的条件 并掌握解决共点力平衡问题的方法 3 掌握动态平衡问题的处理方法 一 受力分析1 定义 把指定物体 或研究对象 在特定的物理环境中把所有都分析出来 并画出 这个过程就是受力分析 2 受力分析的顺序先找 重力 电场力 磁场力 再找 弹力 摩擦力 最后分析其他力 外力 受力图 场力 接触力 3 受力分析的三个判断依据 1 从力的概念判断 寻找对应的物体 2 从力的性质判断 寻找产生的原因 3 从力的效果判断 寻找是否产生或改变 4 受力分析常用方法 1 隔离法和整体法将研究对象与周围物体分隔或将相对位置不变的物体系作为一个整体来分析 施力 形变 运动状态 2 假设法在未知某力是否存在时 可先对其作出存在或不存在的假设 然后分析该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在 3 注意要点 研究对象的受力图 通常只画出根据命名的力 不要把按分解的分力或合成的合力分析进去 受力图完成后再进行力的合成与分解 性质 效果 区分内力和外力 对几个物体的整体进行受力分析时 为内力 不能在受力图中出现 当把某一物体单独隔离分析时 原来内力完全变成外力 要画在受力图上 在难以确定物体的某些受力情况时 可先分析物体的运动状态 再运用或来判断未知力 各个物体间的作用力 假设法 反推法 5 受力分析的步骤 1 明确研究对象 即确定的物体 2 隔离物体分析 将研究对象从周围物体中出来 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上 准确标出各力的 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运动状态 否则 必然发生了 多力或错力现象 受力分析 隔离 受力示意图 方向 漏力 在进行受力分析时 只分析研究对象所受的力 不分析研究对象对其他物体所施加的力 二 共点力的平衡1 共点力作用于物体的或力的相交于一点的力 2 平衡状态 1 物体保持或的状态 2 通过控制某些物理量 使物体的状态发生缓慢变化的过程 动态平衡 同一点 作用线 静止 匀速直线运动 物体的速度为零和物体处于静止状态是一回事吗 提示 物体处于静止状态 不但速度为零 而且加速度 或合外力 为零 有时 物体速度为零 但加速度不一定为零 如竖直上抛的物体到达最高点时 摆球摆到最高点时 加速度都不为零 都不属于平衡状态 因此 物体的速度为零与静止状态不是一回事 4 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 为一对 0 0 相等 相反 平衡力 0 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 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 一个封闭的矢量三角形 相等 相反 一 力的判断方法1 相互作用判断依据即根据力的作用的相互性 从一个物体是否受到某个力的作用来判断另一个物体是否受到相应的反作用力的作用 即有作用力必有其反作用力 2 条件判断依据即根据各种性质力的产生条件是否满足来判断物体是否受到某个力的作用 例如 1 弹力产生的条件是 相互接触 产生挤压使物体发生弹性形变 2 摩擦力产生的条件是 物体间接触面粗糙 存在弹力 有相对运动或相对运动趋势 3 效果判断依据即根据各种力的作用效果是否得以体现来判断物体是否受到某个力的作用 例如 根据力产生的 拉 压 支持 推动 阻碍 吸引 排斥 等效果对它们作出存在或不存在的假设 然后再从该力存在与否对物体运动状态的影响的角度来判断该力是否存在 如图所示 物体a靠在竖直墙面上 在力f的作用下 a b保持静止 物体b的受力个数为a 2b 3c 4d 5 规范解答 以a为研究对象 受力情况如图甲所示 此时 墙对物体a没有支持力 此结论可利用整体法得出 再以b为研究对象 结合牛顿第三定律 其受力情况如图乙所示 即要保持物体b平衡 b应受到重力 压力 摩擦力 力f四个力的作用 答案 c 方法归纳 我们在进行受力分析时要注意 1 每一个力都有施力物体 2 只分析根据力的性质命名的力 3 有时为了使问题简化 要忽略次要的力 1 如图所示 一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力f作用下 沿倾斜天花板加速下滑 则下列判断正确的是 a 木块一定受到4个力的作用b 木块可能受到2个力的作用c 逐渐增大推力f 木块一定减速运动d 木块受天花板的摩擦力随推力f的增大而增大 解析 若天花板倾角为 当f mgcos 时 天花板对木块刚好没有压力 木块不受天花板的摩擦力作用 以加速度a gsin 下滑 此时木块受到重力和推力f两个力的作用 故a项错 b项对 逐渐增大推力f 木块的加速度减小 但木块可能继续加速运动 c项错 推力f增大 天花板对木块的压力将增大 故木块受天花板的摩擦力随之增大 d项对 答案 bd 二 受力分析的常用方法及注意问题1 常用方法 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 2 应注意的问题 1 不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆 2 对于分析出的物体受到的每一个力 都必须明确其来源 即每一个力都应找出其施力物体 不能无中生有 3 合力和分力不能重复考虑 4 区分性质力与效果力 研究对象的受力图 通常只画出按性质命名的力 不要把按效果命名的分力或合力分析进去 受力图完成后再进行力的合成或分解 5 区分内力与外力 对几个物体的整体进行受力分析时 这几个物体间的作用力为内力 不能在受力图中出现 当把某一物体单独隔离分析时 原来的内力变成外力 要在受力分析图中画出 友情提示 我们在对物体进行受力分析时要注意受力分析的顺序 对于多物体的受力分析要灵活选择整体法和隔离法 如图所示 倾角为 的斜面体c置于水平地面上 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 a b受到c的摩擦力一定不为零b c受到地面的摩擦力一定为零c c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 若物块b依然静止在斜面上 此时地面对c的摩擦力为0 错源探究 对整体法和隔离法选用不当导致错解 错因分析 认为a b c整体处于静止状态 在水平方向上不受其他外力作用 故地面对系统的摩擦力一定为零 错选b项 正确解答 若绳对b的拉力恰好与b的重力沿斜面向下的分力平衡 则b与c间的摩擦力为零 a项错误 将b和c看成一个整体 则b和c受到细绳向右上方的拉力作用 故c有向右滑动的趋势 一定受到地面向左的摩擦力 b项错误 c项正确 将细绳剪断 若物块b依然静止在斜面上 利用整体法判断 b c系统在水平方向不受其他外力作用 处于平衡状态 则地面对c的摩擦力为0 d项正确 状元笔记 整体法与隔离法要依据题目的具体情境合理选择 本例中要分析斜面体c与水平地面间的摩擦力情况 不能将a b c作为整体来考虑 而要选择b c作为整体来研究 这是因为上面的滑轮还要受到其他外力的作用 2 有一个直角支架aob ao水平放置 表面粗糙 ob竖直向下 表面光滑 ao上套有小环p ob上套有小环q 两环质量均为m 两环间由一根质量可忽略 不可伸缩的细绳相连 并在某一位置平衡 如图所示 现将p环向左移一小段距离 两环再次达到平衡 那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较 ao杆对p环的支持力fn和细绳上的拉力f的变化情况是 a fn不变 f变大b fn不变 f变小c fn变大 f变大d fn变大 f变小 解法二 将p q两环看做一个整体 在竖直方向上两环只受重力和ao杆对p环的支持力fn 所以fn 2mg 即fn不变 以q环为研究对象 设pq与ao的夹角为 绳的拉力的竖直分力等于q环的重力 即fsin mg 所以f越来越小 故正确答案为b 答案 b 三 共点力平衡的解题方法 友情提示 1 当多个物体组成的系统处于平衡状态时 系统内的任何一个物体均处于平衡状态 此时可以对系统列平衡方程 也可以对系统内的任何一个物体列平衡方程 并且在任意一个方向上的合力均为零 2 利用图解法应注意三点 前提是合力不变 一个分力的方向不变 正确判断某一个分力的大小和方向变化及其引起的另一分力的变化 注意某一分力方向变化的空间 如图所示 光滑半球形容器固定在水平面上 o为球心 一质量为m的小滑块 在水平力f的作用下静止于p点 设滑块所受支持力为fn op与水平方向的夹角为 下列关系正确的是 思维点拨 作出小滑块的受力图 可采用合成法 效果分解法 正交分解法 力的封闭三角形法等求解此题 答案 a 3 如图所示 一个半球形的碗放在桌面上 碗口水平 o是球心 碗的内表面光滑 一根轻质杆的两端固定有两个小球a b 质量分别为m1 m2 当它们静止时 a b与球心的连线跟水平面分别成60 30 角 则碗对a b的弹力大小之比是 答案 b 四 动态平衡问题的分析方法1 图解法用图解法分析力的动态变化 具有直观 便于比较的特点 它一般适用于研究对象受三个力作用的情况 且其中一个力大小 方向不变 另一个力方向不变 第三个力大小 方向均变化 应用时应注意以下几点 1 明确要分解大小 方向均不变的力 把它分解到另外两个力的反方向上 2 明确哪个力的方向是不变的 3 明确哪个力大小 方向变化 变化的范围如何 2 相似三角形法用图解法一般可以解决三个共点力作用下其中一个力大小 方向恒定且另一个力的方向恒定的物体平衡问题 但如果三个共点力中有两个力的方向在改变时就不能用图解法解决了 这时可以考虑物体平衡时 其所受的三个共点力可以组成封闭的矢量三角形 并且力的三角形与几何三角形相似 根据两个三角形相似来解决相关问题 如图所示 小球用细绳系住放在倾角为 的光滑斜面上 当细绳由水平方向逐渐向上偏移时 细绳上的拉力将a 逐渐增大b 逐渐减小c 先增大后减小d 先减小后增大 规范解答 解法一 设细绳向上偏移过程中的某一时刻绳与斜面支持力fn的夹角为 斜面支持力fn与竖直方向夹角为 作出力的示意图如图所示 解法二 因为g fn ft三力共点平衡 故三个力可以构成一个矢量三角形 如图所示 g的大小和方向始终不变 fn的方向也不变 大小可变 ft的大小 方向都在变 在绳向上偏移的过程中 可以作出一系列矢量三角形 显而易见在ft变化到与fn垂直前 ft是逐渐变小的 然后ft又逐渐变大 答案 d 4 一轻杆bo 其o端用光滑铰链铰于固定竖直杆ao上 b端挂一重物 且系一细绳 细绳跨过杆顶a处的光滑小滑轮 用力f拉住 如图所示 现将细绳缓慢往左拉 使杆bo与杆ao间的夹角 逐渐减小 则在此过程中 拉力f及杆bo所受压力fn的大小变化情况是 a fn先减小后增大b fn始终不变c f先减小后增大d f始终不变解析 取杆bo的b端为研究对象 受到绳子拉力 大小为f 杆bo的支持力fn和悬挂重物的绳子的拉力 大小为g 的作用 将fn与g合成 其合力与f等值 反向 如图所示 答案 b 如图所示 用两根细线把a b两小球悬挂在天花板上的同一点o 并用第三根细线连接a b两小球 然后用某个力f作用在小球a上 使三根细线均处于直线状态 且ob细线恰好沿竖直方向 两小球均处于静止状态 则该力可能为图中的a f1b f2c f3d f4 答案 bc 如图所示 作用于o点的三个力平衡 设其中一个力大小为f1 沿 y方向 大小未知的力f2与 x方向夹角为 下列说法正确的是 a 力f3只可能在第二象限b 力f3与f2夹角越小 则f3与f2越小c f3的最小