2013山东高考一轮复习第二章第3讲第3讲 受力分析 共点力的平衡

一、受力分析1概念把指定物体(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顺序先分析_(重力、电场力、磁场力)，再分析_(弹力、摩擦力)，最后分析其他力,第3讲受力分析共点力的平衡,受力,场力,接触力,3步骤,多个物体,隔离,方向,施力物体,1如图231所示，小车M在恒力F作用下，沿水平地面做直线运动，由此可判断()A若地面光滑，则小车一定受三个力作用B若地面粗糙，则小车可能受三个力作用C若小车做匀速运动，则小车一定受四个力作用D若小车做加速运动，则小车可能受三个力作用,【解析】先分析重力和已知力F，再分析弹力，由于F的竖直分力可能等于重力，因此地面可能对物体无弹力作用，选项A错误F的竖直分力可能小于重力，地面对物体有弹力作用，若地面粗糙，小车受摩擦力作用，共四个力作用，选项B错误若小车匀速运动，那么水平方向上所受摩擦力与F的水平分力平衡，这时小车一定受重力、恒力F、地面弹力、摩擦力四个力作用，选项C正确若小车做加速运动，当地面光滑时，小车受重力和力F作用或受重力、力F、地面弹力作用，选项D正确【答案】CD,2如图232所示，在一个光滑的圆筒内放有三个完全相同的小球，小球质量均为m，球始终没有与筒的底部接触，A、B、C、D四点分别为球与筒的接触点则下列说法中正确的是()A图中的A点一定受水平向右的弹力B图中C点的弹力大小一定小于3mg，方向竖直向上C图中D点的弹力大于B点的弹力大小D图中A、B两点受的弹力大小之和一定与D点的弹力大小相等,【解析】如图所示，把三个小球看成一个整体，此整体受到竖直向下的重力G，在C点受到竖直向上的支持力FC，在D点受到水平向左的支持力FD，在B点受到水平向右的支持力FB，对A点来说，若球和球刚好接触而无挤压，A点也就不受筒壁的支持力作用，当球和球相接触并且挤压时，则在A点一定有水平向右的弹力FA作用根据共点力作用下物体的平衡条件知：FC一定和G的大小相等，FD等于FA的大小和FB的大小之和，综上分析D对【答案】D,二、共点力的平衡,同一点,延长线,匀速直线运动,静止,合外力,0,等大反向,3(2012宁波重点中学统考)蹦床可简化为如图233所示的完全相同的网绳构成的正方形，O、a、b、c等为网绳的结点当网水平张紧时，若质量为m的运动员从高处竖直落下，并恰好落在O点，当该处下凹至最低点时，网绳aOe、cOg均成120向上的张角，此时O点受到的向下的冲击力为F，则这时O点周围每根网绳的拉力的大小为(),AF/4BF/2C(Fmg)/4D(Fmg)/2,【答案】B,1.整体法与隔离法,受力分析的常用方法,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情况假设，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,(1)当所涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体法分析，可使问题简单明了，而不必考虑内力的作用(2)当涉及的物理问题是物体间的作用时，要应用隔离法分析，这时系统中物体间相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力,如图234所示，物体B的上表面水平，当A、B相对静止沿斜面匀速下滑时，斜面保持静止不动，则下列判断正确的有()A物体B的上表面一定是粗糙的B物体B、C都只受4个力作用C物体C受水平面的摩擦力方向一定水平向右D水平面对物体C的支持力小于三物体的重力大小之和【聚焦题眼】(1)B上表面水平(2)AB相对静止且沿斜面匀速下滑(3)斜面静止不动,图234,【解析】当A、B相对静止沿斜面匀速下滑时，斜面保持静止不动，A、B、C均处于平衡态，A受重力、B的支持力作用，A、B没有摩擦力，物体B的上表面可以是粗糙的，也可以是光滑的，A错；B受重力、C施加的垂直斜面的弹力和沿斜面向上的摩擦力以及A的压力作用，取A、B、C为整体，由平衡知水平面对C无摩擦力作用，水平面对C的支持力等于三物体重力大小之和，C受重力、B的压力和摩擦力、水平面的支持力作用，所以B对C、D错【答案】B,受力分析的技巧(1)明确研究对象(可以是一个点、一个物体或一个系统等)，并将其从周围环境中隔离，分析周围物体对它施加的力(2)按顺序找力(一“重”二“弹”三“摩”四“其他”)：首先分析重力，其次分析弹力(弹力个数不多于周围与之接触的物体数)，再次分析摩擦力(摩擦力个数不多于弹力个数)，最后分析其他物体施加的力(不要多力和少力、合力和分力不要重复)(3)画好受力图后，要按顺序检查，防止多力和少力,1用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图235甲所示今对小球a持续施加一个向左偏下30的恒力，并对小球b持续施加一个向右偏上30的同样大的恒力，最后达到平衡图乙中表示两个小球可能处于平衡状态的图是(),【解析】本题若用隔离法分析，步骤繁杂，且易出错若选a和b两小球及连接它们的细线整体作为研究对象，则此整体所受外力中，对a球施加的向左偏下30的恒力跟对小球b施加的向右偏上30的同样大的恒力的矢量和为零，则上部细线的拉力与两小球总重力平衡，故上部细线方向是竖直的，只有A项正确【答案】A,解决平衡类问题的常用方法和一般步骤,2.一般步骤(1)选取研究对象：根据题目要求，恰当选取研究对象，在平衡类问题中，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统，还可以是几个物体相互连接的结点(2)分析研究对象的受力情况，画出受力图(3)利用平衡条件建立方程并求解,(1)物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比较简单(2)解平衡问题建立坐标系时，应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法,(单体的平衡问题)一根光滑杆弯成半圆形，杆上穿着质量为m的小球，用细绳系于杆的一端，如图236所示，测得细绳与水平面的夹角为30，设细绳对小球的拉力为FT，球所受杆的弹力为FN.则(),【答案】C,2一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B(中央有孔)，A、B间由细绳连接着，它们处于如图237所示位置时恰好都能保持静止状态，此时B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，与水平线成30角，已知B球的质量为3kg，g10m/s2，则下列判断正确的是(),【解析】对A球，受力分析如图所示，正交分解绳的张力T与环的弹力NA，由平衡条件有：水平方向：Tcos30NAsin30在竖直方向：NAcos30mAgTsin30同理对B球进行受力分析及正交分解得：竖直方向：Tsin30mBg,联立以上三式可得：T60N，mA2mB6kg，A错B对；剪断绳瞬间，绳中张力立即消失，环对球的弹力发生突变，B球只受重力，由牛顿第二定律知其加速度为g10m/s2，D对；此时分解A球的重力(沿半径方向和垂直半径方向)，加速度为agcos605m/s2，C错【答案】BD,在共点力的平衡中，有些题目中常有“缓慢移动”一词，表示这些物体处于动态平衡状态动态平衡是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在此过程中物体始终处于一系列平衡状态中，解决动态平衡类问题常用图解法与解析法(1)图解法：是指在对物体在状态变化过程中的若干状态进行受力分析(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(或用平行四边形定则画图)，依据某一参量(如角度、长度等)的变化，在同一图中作出物体在若干状态下力的平衡图来分析力的变化情况的方法图解法也常用于求极值问题，具有简单、直观的优点,动态平衡类问题的分析方法重难题型突破,(2)解析法：是指对物体受力分析，画出受力图后，根据动态变化的原因(如某角度、某长度)，利用平衡条件列出方程，求出应变物理量与自变物理量的一般函数关系式(如用三角函数表示出各个作用力与变化夹角间的关系)，然后根据自变量的变化情况及变化区间确定应变量的变化情况的方法这种方法比较精确，但不够直观,半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN.在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止，如图238所示是这个装置的纵截面图若用外力使MN保持竖直并且缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止，在此过程中，下列说法中正确的是()AMN对Q的弹力逐渐增大B地面对P的摩擦力逐渐增大CP、Q间的弹力先减小后增大DQ所受的合力逐渐增大,【答案】AB,3如图239甲所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是()AF1先增大后减小，F2一直减小BF1先减小后增大，F2一直减小CF1和F2都一直减小DF1和F2都一直增大,【解析】小球受力如图甲所示，因挡板是缓慢移动，所以小球处于动态平衡状态，在移动过程中，此三力(重力、斜面的支持力FN、挡板的弹力F)组合成一矢量三角形的变化情况如图乙所示(重力大小方向均不变，斜面对其支持力方向始终不变)，由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小，挡板对小球弹力先减小后增大，再由牛顿第三定律知B对,乙,【答案】B,1(2012济南模拟)如图所示，质量为m的物块，在力F作用下静止于倾角为的斜面上，力F大小相等且Fmgsin.则物体所受摩擦力最大的是()【解析】因为m处于静止状态，以m为研究对象对四个选项中的情况进行受力分析，可得：A中摩擦力f1mgsinF；B中摩擦力f2mgsinFcos；C中摩擦力f3mgsin；D中摩擦力f4(mgF)sin；由于Fmgsin，比较各选项中的摩擦力可得最大值为f4.因此选项D正确【答案】D,2(2010安徽高考)L型木板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2310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()图2310A3B4C5D6,【解析】将P、Q及弹簧视为一个整体受力分析，因二者一起匀速下滑，故P一定受到斜面的摩擦力作用，方向沿斜面向上；隔离Q分析受力，Q一定受到弹簧的弹力作用，方向沿斜面向上；隔离P分析受力，它受到重力、斜面的弹力、滑块Q的压力、弹簧的弹力以及斜面的摩擦力共计5个力的作用，故C项正确【答案】C,3(2011安徽高考)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2311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,【解析】物块恰好静止在斜面上，沿斜面方向有：mgsinmgcos，得tan，摩擦力fmgsin，施加一个竖直向下的恒力F后，沿斜面向下的力(mgF)sin与沿斜面向上的力(mgF)cos仍然相等，所以物块仍处于静止状态，合外力不变，仍为零，故A正确，B、D错误受到摩擦力f(mgF)sin，变大，故C错误【答案】A,【答案】C,5(2011广州模拟)如图2313所示为一攀岩运动员正