高考物理大一轮复习 第二章 第4讲 受力分析 共点力平衡课件.ppt

物体间的相互作用 第二章 第4讲受力分析共点力平衡 一 受力分析1 定义 把指定物体 或研究对象 在特定的物理环境中受到的所有外力都分析出来 并画出物体 的示意图的过程 2 受力分析的一般顺序先分析 重力 电场力 磁场力 再分析 最后分析其他力 一重二弹三摩擦四其他 受力 场力 接触力 跟踪训练 1 单选 2013年上海卷 如图2 4 1 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 答案 a 解析 两物体a b叠放在一起 在沿粗糙墙面下落过程中 由于物块与竖直墙面之间没有压力 没有摩擦力 两者一起做自由落体运动 ab之间没有弹力作用 物体b的受力示意图是a 二 共点力作用下的物体平衡1 共点力 物体同时受几个力的作用 如果这几个力都作用于 或者它们的作用线相交于同一点 这几个力叫做共点力 2 平衡状态 物体保持 或 运动状态时 物体就处于平衡状态 3 共点力作用下物体的平衡条件 若采用正交分解法求平衡问题 则其平衡条件 物体的同一点 静止 匀速直线 物体受到的合外力 为零 即f合 0 fx合 0 fy合 0 4 两个推论 1 当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时 这三个力必 三力汇交原理 2 物体受到n个共点力作用而处于平衡状态时 取出其中的一个力 则这个力必与剩下的 n 1 个力的合力 共面且相交于一点 等大反向 跟踪训练 2 单选 2015年广西模拟 如图2 4 2所示为节日里悬挂灯笼的一种方式 a b点等高 o为结点 轻绳ao bo长度相等 拉力分别为fa fb 灯笼受到的重力为g 下列表述正确的是 a fa一定小于gb fa与fb大小相等c fa与fb是一对平衡力d fa与fb大小之和等于g 答案 b 解析 由题意可知fa与fb的合力大小等于灯笼受到的重力g fa与fb大小相等 fa可能大于g 所以选项b正确 在常见的几种力中 重力是主动力 而弹力 摩擦力是被动力 其中存在弹力又是摩擦力存在的前提 所以分析受力时应按重力 弹力 摩擦力的顺序去分析 物体的受力情况要与其运动情况相符 因此常常从物体的运动状态入手 去分析某个力是否存在 物体的受力分析 受力分析的方法步骤 单选 2015年黑龙江模拟 l形木板p 上表面光滑 放在固定斜面上 轻质弹簧一端固定在木板上 另一端与置于木板上表面的滑块q相连 如图2 4 3所示 若p q一起沿斜面匀速下滑 不计空气阻力 则木板p的受力个数为 a 3b 4c 5d 6 解析本题考查受力分析 研究对象的选取及平衡问题解题方法 在它们一起沿斜面匀速下滑的过程中 弹簧对q必然有弹力 选木板p为研究对象 它受到重力 斜面的支持力 斜面的摩擦力 q对它的压力及弹簧对它的向下的弹力5个力的作用 选项c正确 答案c一题一得解决与静摩擦力相关的力学问题 重在分析物体的受力发生变化时静摩擦力的变化 求解的依据为平衡方程或者牛顿运动定律 单选 2015年江苏模拟 一质量为m的物块恰好静止在倾角为 的斜面上 现对物块施加一个竖直向下的恒力f 如图2 4 4所示 则物块 a 仍处于静止状态b 沿斜面加速下滑c 受到的摩擦力不变d 受到的合外力增大 答案 a 解析 本题考查物体的受力分析与平衡及应用基本规律解题的能力 最大静摩擦力大小近似等于滑动摩擦力 物块恰好静止在斜面上 则mgsin mgcos 当施加竖直向下的恒力f时对物块受力分析 可得 mg f sin mg f cos 物体的合力为零 物块仍处于静止状态 选项a正确 1 分解法 物体受到几个力的作用 将某一个力按力的效果进行分解 则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件 2 合成法 物体受几个力的作用 通过合成的方法将它们简化成两个力 这两个力满足平衡条件 3 正交分解法 将处于平衡状态的物体所受的力分解为相互正交的2组 每一组的力都满足二力平衡条件 求解物体静态平衡问题的常用方法 4 力的矢量三角形法 物体受同一平面内3个互不平行的力的作用平衡时 这3个力的矢量箭头首尾相接 构成一个矢量三角形 反之 若3个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形 则这3个力的合力必为零 利用三角形定则 根据正弦定理 余弦定理或相似三角形等数学知识可求解未知力 单选 如图2 4 5所示 一个半球形的碗放在桌面上 碗口水平 o点为其球心 碗的内表面及碗口是光滑的 一根细线跨在碗口上 线的两端分别系有质量为m1和m2的小球 当它们处于平衡状态时 质量为m1的小球与o点的连线与水平线的夹角为 90 质量为m2的小球位于水平地面上 设此时质量为m2的小球对地面压力大小为fn 细线的拉力大小为ft 则 解析分析小球m1的受力情况 由物体的平衡条件可得 绳的拉力ft 0 故c d均错误 分析m2受力 由平衡条件可得 fn m2g 故a错误 b正确 答案b 一题一得一个物体在共点力的作用下 如果保持静止或匀速直线运动 这个物体就处于平衡状态 处于平衡状态的物体所受合力为0 处理静态平衡问题常用3种方法 1 力的合成法 物体受3个力作用而平衡时 其中任意2个力的合力必跟第3个力等值反向 2 力的分解法 物体受3个力作用而平衡时 根据力产生的效果 分解其中1个力 从而可求得另外2个力 3 正交分解法 同一平面上的共点力的合力为零时 各力在x轴 y轴上的分量的代数和均为零 2015年重庆模拟 如图2 4 6所示 由两种材料制成的半球面固定在水平地面上 右侧面是光滑的 左侧面是粗糙的 o点为球心 a b是两个相同的小物块 可视为质点 小物块a静止在左侧面上 小物块b在图示水平力f作用下静止在右侧面上 a b处在同一高度 ao bo与竖直方向的夹角均为 则a b对球面的压力大小之比为 a sin2 1b cos2 1c sin 1d cos 1 答案 a 动态平衡问题是指通过控制某些变量 使物体发生缓慢地变化 而这个过程中物体始终处于平衡状态 通常有两种方法分析动态平衡问题 图解法和解析法 物体的动态平衡问题 多选 如图2 4 7所示 重为g的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间 若挡板逆时针缓慢转到水平位置 在该过程中 挡板和斜面对小球的弹力的大小f1 f2的变化情况是 a f1增大b f1先减小后增大c f2增大d f2减小 解析取球为研究对象 球受重力g 斜面支持力f2 挡板支持力f1 因为球始终处于平衡状态 故3个力的合力始终为零 3个力构成封闭的三角形 挡板逆时针转动时 f1的方向也逆时针转动 f2的方向不变 作出如图2 4 8所示的动态矢量三角形 由图可知f1先减小后增大 f2随 的增大而减小 所以选项b d正确 答案bd 一题一得图解法可以定性地分析物体受力的变化 适用于三力作用时物体的平衡 此时有一个力 如重力 大小和方向都恒定 另一个力方向不变 第三个力大小和方向都改变 用图解法即可判断两力大小变化的情况 若一个力的大小和方向不变 而另外两个力的方向都变 则采用相似三角形法 单选 2012年全国卷 如图2 4 9所示 一小球放置在木板与竖直墙面之间 设墙面对球的压力大小为n1 球对木板的压力大小为n2 以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴 将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置 不计摩擦 在此过程中 a n1始终减小 n2始终增大b n1始终减小 n2始终减小c n1先增大后减小 n2始终减小d n1先增大后减小 n2先减小后增大 答案 b题后反思 1 图解法分析物体动态平衡问题时 一般物体只受三个力作用 且其中一个力大小 方向均不变 另一个力的方向不变 第三个力大小 方向均变化 2 当大小方向均可改变的分力与方向不变 大小可变的分力垂直时 其中方向可变的分力存在最小值 恰当的选择研究对象是解决物理问题的首要环节 选择好对象对于解题有很大的帮助 整体法和隔离法在受力分析中的应用 多选 2012年山东卷 如图2 4 10所示 两相同轻质硬杆oo1 oo2可绕其两端垂直纸面的水平轴o o1 o2转动 在o点悬挂一重物m 将两相同木块m紧压在竖直挡板上 此时整个系统保持静止 ff表示木块与挡板间摩擦力的大小 fn表示木块与挡板间正压力的大小 若挡板间的距离稍许增大后 系统仍静止 且o1 o2始终等高 则 a ff变小b ff不变c fn变小d fn变大 答案bd题后反思对两个或两个以上的物体组成的简单的连接体问题 选择合适的研究对象可使受力分析和解题过程简化 当不涉及物体之间的相互作用时 把几个物体视为一个整体作为研究对象 只分析整体受的外力 当涉及物体之间的相互作用时 选择