天之骄子高考物理一轮总复习专题2受力分析、共点力的平衡课件新人教版.ppt

2017高三一轮总复习 物理 必修一 第二章相互作用 专题二受力分析共点力的平衡 栏目导航 基础知识整合 热门考点研析 方法技巧归纳 基础知识整合 多选 如图所示 一条细线一端与地板上的物体B相连 另一端绕过质量不计的定滑轮与小球A相连 定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O 点 细线与竖直方向所成的角度为 则 A 如果将物体B在地板上向右移动稍许 角将增大 B 无论物体B在地板上左移还是右移 只要距离足够小 角将不变C 增大小球A的质量 角一定减小D 悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力 思路引导 1 物体处于动态平衡状态 根据共点力的平衡知识求解 2 一根绳子上的力大小是相等的 细线OO 的拉力是否在 AOB的角平分线上 解析 本题属于共点力作用下的平衡问题 关键是研究对象的选取 先对小球A受力分析 根据平衡条件求解细线的拉力 再对滑轮受力分析 结合平衡条件进行分析即可 分析O点的受力 一根绳子上的力是相同的 故细线OO 的拉力一定在 AOB的角平分线上 如图所示 物体B向右移动稍许 AOB变大 角将增大 A选项正确 B选项错误 增大小球A的质量 AOB不变 角不变 C选项错误 当 AOB 120 时 悬挂定滑轮的细线的弹力等于小球A的重力 物体B无论在地板上移动多远 AOB都不可能达到120 故悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力 D选项正确 受力分析1 定义 把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 的过程 2 受力分析的顺序场力 重力 电场力 磁场力 接触力 弹力 力 其他力 知识点1 力的示意图 摩擦 共点力的平衡1 平衡状态物体处于 状态或 状态 2 平衡条件 合力为 3 平衡条件的推论 1 二力平衡物体在两个共点力的作用下处于平衡状态 这两个力一定大小 方向 2 三力平衡物体在三个共点力的作用下处于平衡状态 任意两个力的合力一定与第三个力大小 方向 三个力的矢量形成 的矢量三角形 知识点2 静止 匀速直线运动 零 相等 相反 相等 相反 封闭 特别提醒物体处于平衡状态的条件是合力为零 加速度为零 并不是速度为零 物体的速度为零并不等于静止 如物体竖直上抛运动到最高点时 火箭静止启动时 速度均等于零 但加速度不等于零 没有处于平衡状态 热门考点研析 1 受力分析的步骤 1 确定研究对象 可以是单个物体 也可以是多个物体组成的系统 还可以是一个结点 2 受力分析的顺序 按照重力 弹力 摩擦力 电场力 磁场力等的顺序分析 不要添力 不要漏力 3 画出力的示意图 受力分析 考点1 2 受力分析的方法 1 状态法受力分析时 某些力的大小 方向不能确定时 可以根据物体所处的运动状态判断 2 力的相互性力是相互的 根据牛顿第三定律分析作用力和反作用力 根据作用力的大小 方向确定反作用力的大小和方向 3 整体隔离法分析系统外部作用时看整体 分析系统间互相作用时要隔离 整体法 当研究的问题不涉及物体之间的相互作用时 可以不考虑内力 优先选用整体法 隔离法 当研究的问题涉及到物体之间的相互作用时 必须应用隔离法 如图所示 小球C置于内壁光滑的半球形凹槽B内 B放在长木板A上 整个装置处于静止状态 现缓慢减小木板的倾角 过程中 下列说法正确的是 A A受到的压力逐渐变大B A受到的摩擦力逐渐变大C C对B的压力逐渐变大D C受到三个力的作用 思路引导 1 研究A受到的摩擦力和压力应该以哪些物体为研究对象 整体还是隔离 2 C处于静止状态 受到几个力作用 具有什么特点 例1 解析 以B C为研究对象 受到重力 长木板A的支持力和摩擦力作用 根据平衡条件得 FN mB mC gcos Ff mB mC gsin 减小倾角 FN增大 Ff减小 根据牛顿第三定律可知 A受到的压力逐渐变大 受到的摩擦力逐渐减小 A选项正确 B选项错误 半球形凹槽内壁光滑 小球C受到重力和B对C的支持力作用 处于静止状态 则重力等于支持力 C对B的压力不变 C D选项错误 答案 A 总结提升 受力分析时注意的问题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 要分清内力和外力 以系统为研究对象时 只分析外部对系统的力 不分析系统内部的力 3 画受力示意图时 物体受的各个力应画成共点力 力的作用点要平移 多选 如图所示 物块A放在直角三角形斜面体B上面 B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁 初始时A B静止 现用力F沿斜面向上推A 但AB并未运动 下列说法正确的是 A A B之间的摩擦力可能大小不变B A B之间的摩擦力一定变小C B与墙之间可能没有摩擦力D 弹簧弹力一定不变 针对训练1 解析 A B组成的系统始终静止 分析物块A的受力情况 初态时 mAsin Ff 末态时 如果F 2mgsin 则mAsin Ff F 解得Ff mAsin A B间的摩擦力大小不变 A选项正确 B选项错误 以系统为研究对象 AB未运动 弹簧形变量不变 弹力一定不变 D选项正确 竖直方向上 mAg mBg Ff Fsin F弹 B与墙之间一定有摩擦力 C选项错误 答案 AD 1 共点力平衡问题的解题步骤 1 分析题意 弄清问题情景 题目所给条件和要求 2 确定研究对象 整体法 隔离法的选取 3 对研究对象进行受力分析 不要添力 漏力 4 明确解题方法 合成法 分解法 正交分解法 图解法等 5 列出平衡方程 6 求解并讨论 共点力的平衡 考点2 2 处理共点力平衡问题的方法 1 合成法 物体受三个力作用 任意两个力的合力与第三个力等大反向 2 分解法 将力按作用效果分解 在两个作用效果的方向上受力平衡 3 正交分解法 这种方法主要用来处理四个力或四个力以上的平衡问题 将物体所受的各个力均在两相互垂直的方向上分解 然后分别在这两个方向上列方程 表示为Fx合 0 Fy合 0 4 相似三角形法 根据平衡条件并结合力的合成或分解的知识 把三个平衡力转化为三角形的三条边 通过解这个三角形求解平衡问题 解三角形多数情况是直角三角形 如利用菱形的对角线相互垂直的特点可以得到直角三角形 不能转化为直角三角形时 可利用力的三角形与几何三角形相似等规律求解 如图所示 小圆环A吊着一个质量为m2的物块并套在另一个竖直放置的大圆环上 有一细线一端拴在小圆环A上 另一端跨过固定在大圆环最高点B的一个小滑轮后吊着一个质量为m1的物块 如果小圆环 滑轮 绳子的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计 绳子又不可伸长 若平衡时弦AB所对应的圆心角为 求两物块的质量比m1 m2 例2 思路引导 1 两段细线的拉力相等吗 是否等于物体的重力 2 画出受力分析图 根据相似三角形求解质量比 解析 研究小圆环A的受力情况 如图所示 A受到上面绳子的拉力FT1 m1g 下面绳子的拉力FT2 m2g 大圆环的支持力FN 根据三力平衡知识可知 F FT1 总结提升 利用几何关系求解平衡问题1 力的矢量三角形中角度为特殊值时 如两个分力大小相等 则以两个分力为邻边组成的平行四边形为菱形 连接对角线 可将菱形分成四个相同的直角三角形 从而将菱形转化为直角三角形 利用三角函数知识求解 2 力的矢量三角形中角度不为特殊值时 可以把三个力画在同一三角形内 利用力的三角形与几何三角形相似 根据对应边成比例列式求解 如图所示 斜面体A放在水平地面上 用平行于斜面的轻弹簧将物块B拴接在挡板上 在物块B上施加平行于斜面沿斜面向上的推力F 整个系统始终处于静止状态 下列说法正确的是 A 物块B与斜面之间一定存在摩擦力B 弹簧的弹力一定沿斜面向下C 地面对斜面体A的摩擦力水平向左D 若增大推力 则弹簧弹力一定减小 针对训练2 解析 分析物块B的受力情况 当推力F mgsin 时 物块B与斜面间没有摩擦力 弹簧处于原长 没有弹力 A B选项错误 以系统为研究对象 水平方向上 地面的静摩擦力与推力的水平分力平衡 故地面对斜面体A的摩擦力水平向左 C选项正确 如果弹簧的弹力沿斜面向下 且摩擦力为零 即F mgsin kx 增大推力F 弹簧的弹力不变 摩擦力沿斜面向下 且在增大 D选项错误 答案 C 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 平衡中的临界极值问题 考点3 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 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 2015年山东高考 如图 滑块A置于水平地面上 滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A A B接触面竖直 此时A恰好不滑动 B刚好不下滑 已知A与B间的动摩擦因数为 1 A与地面间的动摩擦因数为 2 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 A与B的质量之比为 例3 思路引导 1 A恰好不滑动 B刚好不下滑 隐含着什么信息 2 合理选取研究对象求解质量比 解析 分析题干信息 A恰好不滑动 B刚好不下滑 说明系统处于临界状态 A B物体之间 A物体与地面之间达到最大静摩擦力 答案 B 总结提升 假设法求解临界状态的步骤1 明确研究对象 2 画出受力示意图 3 假设可发生的临界现象 4 列出满足所发生的临界现象的平衡方程求解 2015年上海高考 如图 一质量为m的正方体物块置于风洞内的水平面上 其一面与风速垂直 当风速为v0时刚好能推动该物块 已知风对物块的推力F Sv2 其中v为风速 S为物块迎风面积 当风速变为2v0时 刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块 则该物块的质量为 A 4mB 8mC 32mD 64m 针对训练3 答案 D 方法技巧归纳 动态平衡的求解技巧当物体的状态发生缓慢变化时 过程中物体始终处于一系列的平衡状态 这就是动态平衡问题 该题目的关键字眼是 缓慢 缓慢变化意味着物体处于平衡状态 解决动态平衡问题的方法 1 解析法 对研究对象进行受力分析 建立坐标轴 正交分解 列平衡方程 找出已知量和未知量之间的关系 根据已知量的变化分析未知量的变化 本方法适用于物体受多个力 力的夹角变化明显的情况 2 图解法 本方法有一定的适用条件 物体受三个力作用 若满足其中一个力大小方向一定 另一个力方向一定 第三个力大小方向均变化 可以画出这三个力的矢量三角形来分析未知量的变化情况 3 相似三角形法 物体受三个力作用 不满足以上条件 但是几何关系比较明朗 此情况下可以考虑用相似三角形方法 根据对应边成比例 求解未知量 一铁架台放在水平地面上 其上用轻质细线悬挂一小球 开始时细线竖直 现将水平F作用于小球上 使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置 铁架台始终保持静止 则在这一过程中 A 水平拉力F变小B 细线的拉力不变C 铁架台对地面的压力变大D 铁架台所受地面的摩擦力变大 思路引导 1 小球缓慢的由实线位置运动到虚线位置 处于何种状态 2 研究铁架台与地面间的作用力时 可以应用整体法 例4 解析 小球缓慢运动处于动态平衡状态 分析小球的受力 如图所示 答案 D 如图所示 质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定 杆的A端用铰链固定 光滑轻小滑轮在A点正上方 B端吊一重物 现将绳的一端拴在杆的B端 用拉力F将B端缓慢上拉 在AB杆达到竖直前 均未断 关于绳子的拉力F和杆受的弹力FN的变化 判断正确的是 A F变大B F变小C FN变大D FN变小 针对训练4 解析 细绳缓慢上拉 系统处于动态平衡状态 研究B点的受力情况 如图所示 答案 B 考题随堂演练 1 均匀长棒一端搁在地面上 另一端用细线系在天花板上 如图所示受力分析示意图中 不正确的是 解析 A选项中 重力mg 地面支持力FN和拉力F的方向都在竖直方向上 木棒对地面无相对运动趋势 地面对木棒没有摩擦力作用 A选项正确 B选项中 拉力F的方向与竖直方向有夹角 在水平方向上存在分力 木棒相对地面有运动趋势 则木棒将受到地面的静摩擦力Ff作用 方向与F的水平分力方向相反 B选项不正确 同理 C选项正确 D选项正确 答案 B 2 2016届温州二模 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 连接A与天花板之间的细绳沿竖直方向 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B可能受到地面的摩擦力作用D B受到地面的支持力一定大于木块B的重力 解析 分析木块A的受力情况 如果重力和绳子拉力相互抵消 则A B之间不存在摩擦力和弹力作用 木块受到地面的支持力等于木块B的重力 A D选项错误 如果木块A受到的重力 支持力和摩擦力相互抵消 绳子没有拉力作用 A受到三个力作用 B选项正确 以木块A B为研究对象 系统处于平衡状态 水平方向上不受摩擦力作用 C选项错误 答案 B 3 2016届内蒙古模拟 如图所示 挡板垂直于斜面固定在斜面上 一滑块m放在斜面上 其上表面呈弧形且左端最薄 一球M搁在挡板与弧形滑块上 一切摩擦均不计 用平行于斜面的拉力F拉住弧形滑块 使球与滑块均静止 现将滑块平行于斜面向上拉过一较小的距离 球仍搁在挡板与滑块上且处于静止状态 则与原来相比 A 滑块对球的弹力增大B 挡板对球的弹力减小C 斜面对滑块的弹力增大D 拉力F不变 解析 小球处于动态平衡状态 分析小球的受力情况 如图所示 将滑块平行于斜面向上拉过一较小的距离 挡板对小球的支持力F2方向保持不变 大小逐渐减小 滑块对小球的支持力F1方向改变 大小逐渐减小 故A选项错误 B选项正确 以滑块和小球为研究对象 画出矢量图如下 其中FN M m gcos 不变 F F1不变