高考物理总复习 第二章 第一单元 第4课 专题 学会解平衡问题课件.ppt

第一单元力的相互作用第4课专题 学会解平衡问题 第二章研究物体间的相互作用 知能要求与高考展望 1 要求掌握物体的受力分析及能熟练运用平衡条件解答共点力作用下的问题 2 直接考查往往是选择题 但综合计算中经常用到本专题的解题方法 课前自修 1 受力分析 1 含义 把研究对象 指定物体 在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来 并画出物体所受力的 图 这个过程就是受力分析 2 受力分析的顺序 先找 再找 如弹力 摩擦力 最后分析其他力 如电场力 磁场力等 接触力 示意 重力 2 共点力的平衡 1 平衡状态 物体所处的 状态或 状态称为平衡状态 2 平衡条件 即f合 或fx合 fy合 3 动态平衡 通过控制某些物理量 使物体的状态发生缓慢变化 而在这个过程中物体又始终处于 平衡状态 一系列的 静止 匀速直线运动 物体所受的合外力等于零 0 0 0 重难突破 1 对平衡的认识静止的物体一定平衡 但平衡的物体不一定静止 因为还有匀速运动的情况 另外 匀速圆周运动不属于平衡 属于变速运动 2 受力分析应注意的问题 1 为避免漏力 应做到 养成按 一重二弹三摩 的顺序分析受力的习惯 分析弹力和摩擦力这些接触力时 要围绕研究对象 对接触面逐一分析 2 为避免多力 应注意 分析出的所有力都应找到施力物体 不能把研究对象对其他物体的作用力也分析进去 不能同时考虑合力和分力 3 受力分析的步骤 1 明确研究对象 即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 画出受力示意图 边分析边将力画在示意图上 准确标出各力的方向 3 检查画出的每一个力能否找到它的施力物体 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 必然发生了漏力 多力等错误 4 整体法与隔离法的区别 5 利用作图法解决动态平衡问题的步骤对研究对象在状态变化过程中若干状态进行受力分析 依据某一参量的变化 在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图 再由动态的平行四边形或三角形各边长度确定力的大小及方向 题型探究 题型一 学会受力分析 例1 如图所示 竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上 另一端与斜面体p相连 p与斜放在其上的固定挡板mn接触且处于静止状态 则斜面体p此刻受到的外力的个数有可能是 a 2个b 3个c 4个d 5个 审题突破 本题考查平衡状态下物体的受力分析能力 弹簧对斜面体p的弹力一定竖直向上 以支持物体的重力 而挡板mn是固定的 它对p是否存在压力是必须讨论的 故本题有两个答案 解析 应分两种情况讨论 1 p受到重力和弹簧弹力作用 mn不对p产生作用力 斜面体p此刻受到的外力的个数有2个 2 mn对p产生垂直挡板向下的压力 根据平衡条件 必存在mn对p沿挡板向下的静摩擦力 如右图所示 斜面体p此刻受到的外力的个数有4个 答案 ac 方法点窍 受力分析的三个判断依据 1 从力的概念判断 寻找对应的施力物体 2 从力的性质判断 寻找产生加速度的原因 3 从力的效果判断 寻找是否产生形变或改变运动状态 是静止 匀速还是变速运动 题型二 静态平衡问题的分析 例2 2012 广东理综 如下图所示 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 审题突破 对物体进行受力分析 物体受到三个力处于平衡状态 可以由合力为0求解 解析 日光灯受力如图所示 将t1 t2分别向水平方向和竖直方向分解 则有 t1cos45 t2cos45 t1sin45 t2sin45 g 解得 t1 t2 g b正确 答案 b 方法点窍 物体受到三个力的平衡问题 用两个力的合力与第三个力等大反向来求解比较容易 题型三 学会用作图法求动态平衡问题 例3 如图所示 保持o a点不变 将b点向上移 则bo绳的拉力将 a 逐渐减小b 逐渐增大c 先减小后增大d 先增大后减小 审题突破 本题考查运用作图法解答动态平衡的能力 利用力的平行四边形或力的矢量三角形的边长或角度的变化关系 常常可形象 直观地定性分析物体所受各力的变化情况 解析 结点o在三个力作用下平衡 受力如图甲所示 根据平衡条件可知 这三个力必构成一个闭合的矢量三角形 如图乙所示 由题意知 oc绳的拉力f3大小等于重力的大小 故其大小和方向都不变 oa绳的拉力f1方向不变 只有ob绳的拉力f2大小和方向都在变化 变化情况如图丙所示 则只有当oa ob时 ob绳的拉力f2最小 故c选项正确 答案 c 方法点窍 运用三角形定则作图时 要先根据重力适当画好线段 再用虚线画好方向不变的另一力的作用线 从等于重力的线段的顶点向虚线画不同方向的线 与虚线有许多交点 用箭头在交点处画定两个力 从这两个力的线段长度可判断这两个力的大小的变化 题型四 学会用整体法与隔离法解平衡问题 例4 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上面套有小环p ob上面套有小环q 两环质量均为m 两环间由一根质量可忽略 不可伸展的细绳相连 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t的变化情况是 a fn不变 t变大b fn不变 t变小c fn变大 t变大d fn变大 t变小 审题突破 本题考查运用整体法与隔离法解答静态平衡问题的能力 求ao杆对p环的支持力fn时 可把p q作为一个整体研究 解析 法一隔离法 法二整体法和隔离法 答案 b 方法点窍 运用整体法时 可以去除系统的内力 只对系统的外力进行受力分析 这样可以避免多力 使问题简单化 随堂训练 1 如图 ac是上端带定滑轮的固定竖直杆 质量不计的轻杆bc一端通过铰链固定在c点 另一端b悬挂一重为g的物体 且b端系有一根轻绳 并绕过定滑轮a 用力f拉绳 开始时 bca 90 现使 bca缓慢减小 直到杆bc接近竖直杆ac 此过程中 轻杆b端所受的力将 a 大小不变b 逐渐增大c 逐渐减小d 先减小后增大 错解 错选b c d 不能对杆作正确的受力分析 也不能根据相似法确定力与边长的关系从而作出正确的判断 答案 a 2 如图所示 质量相等的两个物体a b在力f作用下保持静止状态 则物体a的受力个数可能为 a 2b 3c 4d 5 错解 漏选b 因不能讨论a的重力可以由b对a的弹力及摩擦力平衡 而认为a一定受到b对a的弹力 摩擦力及墙对a的弹力 摩擦力及自身的重力5个力 答案 bd 3 如图所示 轻绳的一端系在质量为m的物体上 另一端系在轻质圆环上 圆环套在粗糙水平杆mn上 先用水平力f拉绳上一点 使物体处于图中实线位置 然后改变f的大小使其缓慢下降到图中虚线位置 圆环仍在原来的位置不动 则在这一