高考物理一轮总复习热点专题2受力分析共点力的平衡课件.ppt

热点专题2受力共点力的平衡 栏目导航 1 2 3 4 抓知识点 抓重难点 课时跟踪检测 抓易错点 一 受力分析1 定义把指定物体 研究对象 在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来 并画出受力 的过程 2 受力分析的一般顺序 1 首先分析场力 电场力 磁场力 2 其次分析接触力 弹力 3 最后分析其他力 示意图 重力 摩擦力 加深理解受力分析的一般步骤 如图 质量mA mB的两物体A B叠放在一起 靠着竖直墙面 让它们由静止释放 在沿粗糙墙面下落过程中 物体B的受力示意图是 解析 A与B整体同时沿竖直墙面下滑 受到重力 墙壁对其没有支持力 如果有 将会向右加速运动 因为没有弹力 故也不受墙壁的摩擦力 即只受重力 做自由落体运动 由于整体做自由落体运动 处于完全失重状态 故A B间无弹力 再对物体B受力分析 只受重力 故选A 答案 A 即时突破 二 共点力的平衡1 平衡状态物体处于 状态或 状态 静止 匀速直线运动 3 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 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一个封闭的矢量 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 相等 相反 三角形 相等 相反 加深理解物体受到三个力而处于动态或静态平衡时 若其中一个力大小 方向不变 另一个力的方向不变 第三个力大小 方向都改变 在这种情况下 可以运用图解法分析 当大小 方向可改变的分力与方向不变 大小可改变的分力垂直时存在最小值 即时突破 整体法与隔离法 2015年山东卷 如右图 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1 答案 B 受力分析的四个方法1 假设法 在受力分析时 若不能确定某力是否存在 可先对其作出存在的假设 然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在 2 整体法 将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法 3 隔离法 将所研究的对象从周围的物体中分离出来 单独进行受力分析的方法 4 动力学分析法 对加速运动的物体进行受力分析时 应用牛顿运动定律进行分析求解的方法 提分秘笈 多选 2017届广东茂名一模 如图所示 在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A A与竖直墙之间放一光滑半圆球B 整个装置处于静止状态 已知A B两物体的质量分别为mA和mB 则下列说法正确的是 A A物体对地面的压力大小为mAgB A物体对地面的压力大小为 mA mB gC B物体对A物体的压力大于mBgD 地面对A物体没有摩擦力 跟踪训练1 答案 BC 如图所示 甲 乙两个小球的质量均为m 两球间用细线连接 甲球用细线悬挂在天花板上 现分别用大小相等的力F水平向左 向右拉两球 平衡时细线都被拉紧 则平衡时两球的可能位置是下面的 例2 解析 用整体法分析 把两个小球看作一个整体 此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg 水平向左的力F 甲受到的 水平向右的力F 乙受到的 和细线1的拉力 两水平力相互平衡 故细线1的拉力一定与重力2mg等大反向 即细线1一定竖直 再用隔离法 分析乙球受力的情况 乙球受到向下的重力mg 水平向右的拉力F 细线2的拉力F2 要使得乙球受力平衡 细线2必须向右倾斜 答案 A 在例2的图中 如果作用在乙球上的力大小为F 作用在甲球上的力大小为2F 则此装置平衡时的位置可能是 跟踪训练2 答案 C 如图所示 用完全相同的轻弹簧A B C将两个相同的小球连接并悬挂 小球处于静止状态 弹簧A与竖直方向的夹角为30 弹簧C水平 则弹簧A C的伸长量之比为 跟踪训练3 解析 把两个小球看成整体 分析受力 由平衡条件可得 FAsin30 FC 又FA kxA FC kxC 联立解得弹簧A C的伸长量之比xA xC 1 sin30 2 1 选项D正确 答案 D 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 4 力的三角形法对受三个力作用而平衡的物体 将力的矢量图平移使三个力组成一个首尾依次相接的矢量三角形 根据正弦定理 余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力 例3 答案 C 静态平衡问题的解题 四步骤 提分秘笈 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 则两物块的质量比m1 m2应为 跟踪训练4 答案 C 1 动态平衡所谓动态平衡问题 是指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一系列的平衡状态中 解决动态平衡问题的基本思路是对物体进行受力分析 化动为静 静中求动 2 处理动态平衡问题的常用方法 1 解析法 对研究对象的任一状态进行受力分析 建立平衡方程 求出因变量与自变量的一般函数式 然后根据自变量的变化确定因变量的变化 2 图解法 在共点力的平衡中 有些题目中常有 缓慢 一词 表示物体处于动态平衡 解决动态平衡类问题常用图解法 图解法就是在对物体进行受力分析 一般受三个力 的基础上 若满足有一个力大小 方向均不变 另有一个力方向不变时 可画出这三个力的封闭矢量三角形来分析力的变化情况的方法 图解法也常用于求极值问题 如图所示 把球夹在竖直墙面AC和木板BC之间 不计摩擦 球对墙的压力为FN1 球对板的压力为FN2 在将板BC逐渐放至水平的过程中 下列说法正确的是 A FN1和FN2都增大B FN1和FN2都减小C FN1增大 FN2减小D FN1减小 FN2增大 例3 解析 此为一动态平衡问题 受力情况虽有变化 但球始终处于平衡状态 对球受力分析如图所示 受重力G 墙对球的支持力FN1 和板对球的支持力FN2 而平衡 作出FN1 和FN2 的合力F 它与G等大反向 当板BC逐渐放至水平的过程中 FN1 的方向不变 大小逐渐减小 FN2 的方向发生变化 大小也逐渐减小 如图所示 由牛顿第三定律可知FN1 FN1 FN2 FN2 故选项B正确 答案 B 用图解法分析动态平衡问题具有直观 便于比较的特点 但应用时应注意 1 明确要分解大小 方向均不变的力 2 明确哪个力的方向不变 3 明确哪个力大小 方向变化 变化的范围如何 提分秘笈 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增加 跟踪训练5 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 故选项A正确 答案 A 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 在问题描述中常用 刚好 刚能 恰好 等语言叙述 2 极值问题平衡物体的极值 一般是指在力的变化过程中的最大值和最小值问题 3 解决共点力平衡中的临界 极值问题 四字诀 倾角为 37 的斜面与水平面保持静止 斜面上有一重力G的物体A 物体A与斜面间的动摩擦因数 0 5 现给A施加一水平力F 如图所示 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 sin37 0 6 cos37 0 8 如果物体A能在斜面上静止 水平推力F与G的比值不可能是 A 3B 2C 1D 0 5 例5 答案 A 1 求解平衡中的临界问题和极值问题时 首先要正确地进行受力分析和变化过程分析 找出平衡的临界点和极值点 2 临界条件必须在变化中去寻找 不能停留在一个状态来研究临界问题 而是把某个物理量推向极端 即极大和极小 并依此做出科学的推理分析 从而给出判断或导出一般结论 提分秘笈 跟踪训练6 解析 以a b为整体 整体受重力2mg 悬绳OA的拉力FT及拉力F三个力而平衡 如图所示 三力构成的矢量三角形中 当力F垂直于悬绳拉力FT时有最小值 且最小值F 2mgsin mg B项正确 答案 B 解析法的应用 如图所示 轻质弹簧一端系在质量为m 1kg的小物块上 另一端固定在墙上 物块在斜面上静止时 弹簧与竖直方向的夹角为37 已知斜面倾角 37 斜面与小物块间的动摩擦因数 0 5 斜面固定不动 设物块与斜面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 下列说法正确的是 A 小物块可能只受三个力B 弹簧弹力大小一定等于4NC 弹簧弹力大小不可能等于3ND 斜面对物块支持力可能为零 跟踪训练7 解析 假如物块受3个作用力 重力 斜面的支持力以及摩擦力 则mgsin37 6N 而最大静摩擦力为 mgcos37 4N 6N 则物块不能静止 故选项A错误 要使物块静止 则弹簧弹力最小为F 则满足mgsin37 F mgcos37 解得F 4N 故当弹力不小于4N时 物块均能静止 选项B错误 C正确 若斜面对物块支持力为零 则物块与斜面之间的摩擦力为零 则物体不可能静止 选项D错误 答案 C 如图所示 在光滑水平面上 用弹簧水平连接一斜面 弹簧的另一端固定在墙上 一人站在斜面上 系统静止不动 当人沿斜面加速上升 A 系统静止时弹簧压缩B 系统静止时斜面共受到5个力作用C 人加速时弹簧伸长D 人加速时弹簧压缩 例1 解析 A项 系统静止时 系统受力平衡 水平方向不受力 弹簧弹力等于零 弹簧处于原长 故A错误 B项 系统静止时斜面受到4个力的作用 人对斜面的压力 垂直斜面向下 对斜面的摩擦力 沿斜面向下 地面对斜面的支持力 竖直向上 斜面的重力 竖直向下 故B错误 C D项 对斜面与人整体分析 整体有沿斜面向上的加速度 可以在直角坐标系中分解成水平向右和竖直向上的分量 水平方向外力只有弹簧可以提供 竖直方向由地面提供 所以弹簧处于伸长状态 故C正确 D错误 答案 C 错后感悟 1 受力分析疏忽导致多力 漏力 2 不能灵活运用整体法分析受力 多选 如图所示 质量为m的物体 在沿斜面向上的拉力作用下 沿质量为M的斜面匀速下滑 此过程中斜面仍静止 则水平面对斜面 A 无摩擦力B 有水平向左的摩擦力C 支持力为 M m gD 支持力小于 M m g 跟踪训练1 解析 整体受力如图所示 根据共点力平衡 地面对M的摩擦力Ff F cos 方向水平向左 支持力FN M m g F sin 小于 M m g 故B D正确 A C错误 答案 BD 2017届浙江嘉兴期末 科技的发展正在不断地改变着我们的生活 如图甲是一款手机支架 其表面采用了纳米微吸材料 用手触碰无粘感 接触到平整光滑的硬性物体时 会牢牢吸附在物体上 如图乙是手机静止吸附在支架上的侧视图 若手机的重力为G 则下列说法正确的是 A 手机受到的支持力大小为Gcos B 手机受到的支持力不可能大于GC 纳米材料对手机的作用力大小为Gsin D 纳米材料对手机的作用力竖直向上 跟踪训练2 解析 因为采用了纳米微吸材料 斜面会对手机存在一个吸引力 所以手机受到的支持力大小不可能为Gcos 其大小可能大于G 也可能小于G 取决于吸引力的大小 A B错误 手机受到竖直向下的重力和纳米材料的作用力 故纳米材料对手机的作用力竖直向上 大小等于G C错误 D正确 答案 D 如图 光滑的半球体形物体固定在水平地面上 球心正上方有一光滑的小滑轮 轻绳的一端系一小球 靠放在半球上的A点 另一端绕过定滑轮后用力拉住 使小球静止 现缓慢的拉绳 在使小球沿球面由A点到半球的顶点B的过程中 半球对小球的支持力FN 绳子的拉力FT的大小变化情况是