高考物理一轮复习 第二章 相互作用 2.3 受力分析 共点力的平衡课件.ppt

第3讲受力分析共点力的平衡 知识导图 受力示意图 已知力 重力 弹力 摩擦力 静止 匀速直线运动 相等 相反 微点拨 1 受力分析的四点注意 1 只分析研究对象所受的力 不分析研究对象对其他物体的作用力 2 只分析外力 不分析内力 3 只分析性质力 不分析效果力 4 分力 合力不要重复分析 2 记忆口诀 力学问题方法多 整体隔离和假设 整体只需看外力 求解内力隔离做 状态相同用整体 否则隔离用得多 假设某力有或无 根据计算来定夺 极限法抓临界态 程序法按顺序做 正交分解选坐标 轴上矢量尽量多 慧眼纠错 1 物体沿光滑斜面下滑时 物体受到重力 支持力和下滑力的作用 纠错 2 对物体进行受力分析时不用区分外力与内力 两者都要同时分析 纠错 下滑力不存在 应去掉 受力分析时只考虑外力 不考虑内力 3 速度等于零的物体一定处于平衡状态 纠错 4 物体在缓慢运动时所处的状态属于不平衡状态 纠错 合外力等于零时物体处于平衡状态 速度为零时 合外力不一定为零 缓慢运动可认为加速度为零 即合外力为零 应属 于平衡状态 5 物体处于平衡状态时 其所受的作用力必定为共点力 纠错 6 三个力f1 f2 f3平衡 若将f1转动90 三个力的合力大小为f1 纠错 物体处于平衡状态 说明所受合力为零 但不一定 是共点力 此时三个力的合力大小应为f1 考点1受力分析 典题探究 2018 天水模拟 如图所示 矩形物块a和楔形物块b c叠放在水平地面上 b物块上表面水平 水平向左的力f作用在b物块上 整个系统处于静止状态 则以下说法正确的是 导学号04450035 a 物块a的受力个数为4个b 物块b的受力个数为4个c 地面对物块c的支持力小于三者重力之和d 地面对物块c的摩擦力大小等于f 方向水平向右 解析 选d 对a进行受力分析 根据平衡条件知a只受重力和支持力2个力的作用 选项a错误 对b进行受力分析 有重力 压力 c施加的垂直斜面斜向上的支持力 拉力f 根据平衡条件还有c施加的平行斜面斜向上的摩擦力 共5个力的作用 选项b错误 以a b c整体为研究对象进行受力分析 根据平衡条件知地面对物块 c的支持力等于三者重力之和 选项c错误 对a b c整体进行受力分析 根据平衡条件知地面对物块c的摩擦力大小等于f 方向水平向右 选项d正确 通关秘籍 1 受力分析的四个步骤 2 受力分析的四种方法 考点冲关 1 2018 张掖模拟 如图所示 桌面上固定一个光滑竖直挡板 现将一个长方形物块a与截面为三角形的垫块b叠放在一起 用水平外力f缓缓向左推动b 使a缓慢升高 设各接触面均光滑 则该过程中 a a和b均受三个力作用而平衡b b对桌面的压力越来越大c a对b的压力越来越小d 推力f的大小恒定不变 解析 选d a受到重力 挡板的弹力和b的支持力三个力 b受到重力 a的压力 地面的支持力和推力f四个力 故a错误 当b向左移动时 b对a的支持力和挡板对a的支持力方向均不变 根据平衡条件知 这两个力大小保持不变 则a对b的压力也保持不变 对整体受力分析如图所示 由平衡条 件知 f fn1 挡板对a的支持力fn1不变 则推力f不变 桌面对整体的支持力fn g总 保持不变 则b对桌面的压力不变 故b c错误 d正确 2 多选 如图所示 质量分别为ma mb的a b两个楔形物体叠放在一起 b靠在竖直墙壁上 在水平力f的作用下 a b静止不动 则 a a物体受力的个数可能为3b b受到墙壁的摩擦力方向可能向上 也可能向下c 力f增大 a b仍静止 a对b的压力也增大d 力f增大 a b仍静止 墙壁对b的摩擦力也增大 解析 选a c 隔离a物体 若a b间没有静摩擦力 则a受重力 b对a的支持力和水平力f三个力作用 选项a正确 将a b看作一个整体 整体在竖直方向上受到重力和摩擦力 所以墙对b的摩擦力方向只能向上 选项b错误 若f增大 则f在垂直b斜面方向的分力增大 所以a对b的压力增大 选项c正确 对a b整体受力分析 由平衡条件知 竖直方向上有ff ga gb 因此当水平力f增大时 墙壁对b的摩擦力不变 选项d错误 加固训练 2018 吉林模拟 如图所示 两梯形木块a b叠放在水平地面上 a b之间的接触面倾斜 a的左侧靠在光滑的竖直墙面上 关于两木块的受力 下列说法正确的是 a a b之间一定存在摩擦力作用b 木块a可能受三个力作用c 木块a一定受四个力作用d 木块b受到地面的摩擦力一定向右 解析 选b 如果a受到重力 墙面对它的弹力和b对它的支持力 这三个力恰好平衡 则a b之间没有摩擦力 故a c错误 b正确 以a b整体为研究对象 同理可得d错误 考点2共点力的平衡 典题探究 典例2 2016 全国卷 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 c md 2m 解析 选c 设小物块的质量为m1 如图 由细线上的张力处处相等知f1 f2 mg 由平衡时a b间的距离恰好等于圆弧的半径 结合几何知识知 1 2 3 30 120 结点受力f1 f2 m1g 由平衡条件得m1g f1 f2 mg 故m1 m 选项c正确 通关秘籍 解决平衡问题的基本思路 考点冲关 1 2018 大连模拟 如图所示 开口向下的 形框架 两侧竖直杆光滑固定 上面水平横杆中点固定一定滑轮 两侧杆上套着的两滑块用轻绳绕过定滑轮相连 并处于 静止状态 此时连接滑块a的绳与水平方向夹角为 连接滑块b的绳与水平方向的夹角为2 则a b两滑块的质量之比为导学号04450036 a 1 2cos b 2cos 1c 2sin 1d 1 2sin 解析 选a 设绳的拉力为ft 对两个滑块分别受力分析 如图所示 根据平衡条件得 mag ftsin mbg ftsin2 解得 选项a正确 2 如图所示 质量为m的光滑球体夹在竖直墙和斜面体之间静止 斜面体质量也为m 倾角 45 斜面体与水平地面间的动摩擦因数为 0 5 1 斜面体与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 若增加球体的质量 且使斜面体静止不动 则可增加的最大质量为 a mb mc md m 解析 选c 对整体受力分析如图甲所示 斜面体与地面间的最大静摩擦力为ffm 2 mg 对球体受力分析如图乙所示 则f1 mgtan45 由以上可知斜面体与地面间的静摩擦力ff mgtan45 增加球体的质量 要使斜面体静止不动 则 m m gtan45 2m m g 解得 m m 选项c正确 加固训练 2018 潍坊模拟 如图所示 倾角 30 的光滑斜面上固定有竖直光滑挡板p 质量相同的横截面为直角三角形的两物块a b叠放在斜面与挡板之间 且a与b间的接触面水平 则a对b的压力与b对斜面的压力之比应为 a 2 1b 2c 1d 4 解析 选d 设a b的质量都为m a处于静止状态 对a进行受力分析可知 b对a的支持力等于a的重力 结合牛顿第三定律可知 a对b的压力fn mg 把ab看成一个整体 对整体受力分析可知 整体受到重力2mg 斜面的支持力fn1 挡板的压力fn2 根据平衡条件得 cos30 解得fn1 mg 所以b对斜面的压力fn1 mg 则 故选d 考点3动态平衡及其临界和极值问题 典题探究 典例3 多选 2017 全国卷 如图 柔软轻绳on的一端o固定 其中间某点m拴一重物 用手拉住绳的另一端n 初始时 om竖直且mn被拉直 om与mn之间的夹角为 现将 重物向右上方缓慢拉起 并保持夹角 不变 在om由竖直被拉到水平的过程中 导学号04450037a mn上的张力逐渐增大b mn上的张力先增大后减小c om上的张力逐渐增大d om上的张力先增大后减小 解题探究 1 解答本题有哪些物理方法 提示 本题可以用解析法 图解法进行求解 2 在此过程中 哪个物理量没有发生变化 提示 重力是不变的 解析 选a d 以重物为研究对象 它受三个力即重力mg 绳om段的拉力fo nm段的拉力fn的作用处于平衡状态 考虑到力mg不变 fo与fn的夹角不变 当fo由竖直向上变为水平向左时 作出如图所示的力矢量图 由图可知 fn一直变大 fo先变大后减小 通关秘籍 1 解决动态平衡的 两种 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 2 解决极值和临界问题的三种方法 考点冲关 1 如图所示 用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点 制成一简易秋千 某次维修时将两轻绳各剪去一小段 但仍能保持等长且悬挂点不变 木板静止时 f1表示木板所受合力的大小 f2表示单根轻绳对木板拉力的大小 则维修后 a f1不变 f2变大b f1不变 f2变小c f1变大 f2变大d f1变小 f2变小 解析 选a 对木板受力分析如图所示 木板静止 所受合力为零 即f1不变 将两轻绳各减去一小段 木板再次静止 两绳之间的夹角变大 由2f2cos mg 知f2 则f2变大 a正确 2 如图所示 一光滑小球静置在光滑半球面上 被竖直放置的光滑挡板挡住 现水平向右缓慢地移动挡板 则在小球运动的过程中 该过程小球未脱离球面且球面始终静止 挡板对小球的推力f 半球面对小球的支持力fn的变化情况是 a f增大 fn减小b f增大 fn增大c f减小 fn减小d f减小 fn增大 解析 选b 某时刻小球的受力情况如图所示 设小球与半球面的球心连线与竖直方向的夹角为 则f mgtan fn 随着挡板向右移动 角越来越大 则f和fn都要增大 故选项b正确 3 2018 保定模拟 如图所示 斜面顶端固定有半径为r的轻质滑轮 用不可伸长的轻质细绳将半径为r的球沿斜面缓慢拉升 不计各处摩擦 且r r 设绳对球的拉力为f 斜面对球的支持力为fn 则关于f和fn的变化情况 下列说法正确的是导学号04450038 a f一直增大 fn一直减小b f一直增大 fn先减小后增大c f一直减小 fn保持不变d f一直减小 fn一直增大 解析 选a 小球受到三个力作用 重力g为恒力 斜面的支持力fn方向垂直斜面向上 当球沿斜面上升时 细绳的拉力f与竖直方向的夹角减小 画出受力的矢量三角形如图所示 则fn减小 f增大 a正确 加固训练