高考物理一轮复习 第2章 研究物体间的相互作用 第4课时 受力分析 共点力的平衡课件.ppt

第4课时受力分析共点力的平衡 考点一物体的受力分析 1 受力分析的基本步骤 1 明确研究对象 即确定分析受力的物体 研究对象可以是单个物体 也可以是多个物体组成的系统 2 隔离物体分析 将研究对象从周围的物体中隔离出来 进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用 3 画受力示意图 边分析边将力一一画在受力示意图上 准确标出力的方向 标明各力的符号 2 受力分析的常用方法 1 整体法和隔离法 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究系统内部各物体之间的相互作用力 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 例1 多选 2015 苏州模拟 如图所示 在恒力f作用下 a b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动 则关于它们受力情况的说法正确的是 a a一定受到4个力b b可能受到4个力c a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力d a与b之间一定有摩擦力 解析 将a b看成整体 其受力图如图甲所示 说明a与墙壁之间没有弹力和摩擦力作用 对物体b进行受力分析 如图乙所示 b受到3个力作用 所以a受到4个力作用 答案 ad 规律总结 1 2016 德州模拟 如图所示 传送带沿逆时针方向匀速转动 木块a b用细线连接 用平行于传送带的细线拉住a 两木块均处于静止状态 关于木块受力个数 正确的是 a a受4个 b受5个b a受4个 b受4个c a受5个 b受5个d a受5个 b受4个 解析 先分析木块b的受力 木块b受重力 传送带对b的支持力 沿传送带向下的滑动摩擦力 细线的拉力 共4个力 再分析木块a的受力 木块a受重力 传送带对a的支持力 沿传送带向下的滑动摩擦力及上 下两段细线的拉力 共5个力 故d正确 答案 d 考点二平衡问题的常用处理方法 平衡问题是指当物体处于平衡状态时 利用平衡条件求解力的大小或方向的问题 处理平衡问题的 三种 常用方法 1 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡 则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等 方向相反 2 分解法 物体受三个共点力的作用而平衡 将某一个力按力的效果分解 则其分力和其他两个力满足平衡条件 3 正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用而平衡 将物体所受的力分解为相互垂直的两组 每组力都满足平衡条件 例2 2015 郑州模拟 在科学研究中 可以用风力仪直接测量风力的大小 其原理如图所示 仪器中一根轻质金属丝下悬挂着一个金属球 无风时 金属丝竖直下垂 当受到沿水平方向吹来的风时 金属丝偏离竖直方向一定角度 风力越大 偏角越大 通过传感器 就可以根据偏角的大小测出风力的大小 求风力大小f跟金属球的质量m 偏角 之间的关系 解析 取金属球为研究对象 有风时 它受到三个力的作用 重力mg 水平方向的风力f和金属丝的拉力ft 如图所示 这三个力是共点力 在这三个共点力的作用下金属球处于平衡状态 则这三个力的合力为零 解法一力的合成法如图甲所示 风力f和拉力ft的合力与重力等大反向 由平行四边形定则可得f mgtan 解法二力的分解法重力有两个作用效果 使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧 所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解 如图乙所示 由几何关系可得f f mgtan 解法三正交分解法以金属球为坐标原点 取水平方向为x轴 竖直方向为y轴 建立坐标系 如图丙所示 根据平衡条件有fx合 ftsin f 0 fy合 ftcos mg 0 解得f mgtan 答案 f mgtan 方法技巧 共点力作用下物体平衡的一般解题思路 2 2016 青岛模拟 如图所示 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 5kg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f 10n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 g 10m s2 下列说法正确的是 考点三动态平衡问题的处理技巧 1 动态平衡 是指平衡问题中的一部分是变力 是动态力 力的大小和方向均要发生变化 所以叫动态平衡 这是力平衡问题中的一类难题 2 基本思路 化 动 为 静 静 中求 动 3 基本方法 图解法和解析法 例3 2015 徐州模拟 如图所示 两根等长的绳子ab和bc吊一重物静止 两根绳子与水平方向夹角均为60 现保持绳子ab与水平方向的夹角不变 将绳子bc逐渐缓慢地变化到沿水平方向 在这一过程中 绳子bc的拉力变化情况是 a 增大b 先减小后增大c 减小d 先增大后减小 解析 解法一对力的处理 求合力 采用合成法 应用合力为零求解时采用图解法 画动态平行四边形法 作出力的平行四边形 如图甲所示 由图可看出 fbc先减小后增大 解法二对力的处理 求合力 采用正交分解法 应用合力为零求解时采用解析法 如图乙所示 将fab fbc分别沿水平方向和竖直方向分解 由两方向合力为零分别列出方程 fabcos60 fbcsin fabsin60 fbccos fb 联立解得fbcsin 30 fb 2 显然 当 60 时 fbc最小 故当 增大时 fbc先减小后增大 答案 b 3 2015 保定模拟 如图所示 三根细线共系于o点 其中oa在竖直方向上 ob水平并跨过定滑轮悬挂一个重物 oc的c点固定在地面上 整个装置处于静止状态 若oc加长并使c点左移 同时保持o点位置不变 装置仍然保持静止状态 则细线oa上的拉力fa和oc上的拉力fc与原先相比是 a fa fc都减小b fa fc都增大c fa增大 fc减小d fa减小 fc增大 解析 以o点为研究对象 其受fa fb fc三个力平衡 如图所示 当按题示情况变化时 ob绳的拉力fb不变 oa绳的拉力fa的方向不变 oc绳的拉力fc的方向与拉力fb方向的夹角减小 保持平衡时fa fc的变化如虚线所示 显然都减小了 答案 a 平衡中的临界与极值问题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 常见的临界状态有 1 两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0 主要体现为两物体间的弹力为0 方法技巧思维提升 2 绳子断与不断的临界条件为绳中的张力达到最大值 绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中的张力为0 3 存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大 研究的基本思维方法 假设推理法 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 一般用图解法或解析法进行分析 典例 如图所示 两个完全相同的球 重力大小均为g 两球与水平地面间的动摩擦因数都为 且假设最大静摩擦力等于滑动摩擦