2017年高考物理新课标一轮复习 第二章 相互作用 第4讲 受力分析 共点力的平衡

课标版物理,第4讲受力分析共点力的平衡,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,并画出物体图的过程。2.受力分析的一般顺序先分析场力(重力、电场力、磁场力),再分析接触力(弹力、摩擦力),最后分析其他力。3.受力分析的步骤(1)明确即确定分析受力的物体。(2)隔离物体分析将研究对象从周围物体中出来,进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。,受力,研究对象,隔离,(3)画出受力示意图边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出。(4)检查画出的每一个力能否找出它的,检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态,否则,必然发生了漏力、添力或错力现象。,力的方向,施力物体,自测1(2015广西四市一测,15)如图所示,一小物块在水平力F的作用下静止在斜面上。那么对小物块受力个数的判断,下列说法中正确的是()A.可能是2个B.可能是3个C.一定是3个D.一定是4个答案B物块一定受重力、斜面支持力、水平推力F,若Fcos=mgsin,则不受摩擦力,若Fcosmgsin,则受摩擦力,故选项B正确。,二、共点力的平衡1.平衡状态:物体处于或状态。2.共点力的平衡条件:F合=或者,三、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,为一对。2.三力平衡(1)如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小、方向。(2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,表示这三个力的有向线段通过平移可构成封闭三角形。,静止,匀速直线运动,0,相等,相反,平衡力,相等,相反,(3)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,如图所示,则有(拉密定理):=。,3.多力平衡如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力大小,方向。自测2(辨析题)(1)速度等于零的物体一定处于平衡状态。()(2)物体的平衡状态是指物体处于静止或速度等于零的状态。()(3)物体处于平衡状态时,加速度等于零。()(4)二力平衡时,这两个力必定等大反向。()(5)若物体受到三个力F1、F2、F3的作用而平衡,将F1转动90时,三个力的合力大小为F1。()(6)多个共点力平衡时,其中任何一个力与其余各力的合力大小相等、方向相反。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6),相等,相反,自测3壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行,关于它在此平面内的受力分析,下列图示中正确的是()答案A壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行,受力平衡,故受到的摩擦力一定和重力等大、反向,选项A正确。,考点一受力分析1.受力分析时,除按先场力(重力、电磁力)后弹力再摩擦力的顺序分析外,在确定某个力是否存在时,应注意:(1)只分析根据性质命名的力,不要把按效果命名的、分解或合成的力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解;(2)找不到施力物体的力一定不存在;(3)受力情况与运动状态必须满足牛顿运动定律;(4)对几个物体组成的系统进行受力分析时,只分析外力,不分析系统内物体之间的内力。,2.受力分析的常用方法(1)整体法和隔离法研究系统外的物体对系统整体的作用力时,通常用整体法。研究系统内部各物体之间的相互作用力时,通常用隔离法。(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假设,然后再就该力存在与否对物体运动状态的影响来判断该力是否存在。,典例1(2015安徽六校联考)如图所示,位于倾角为的斜面上的物块B由跨过定滑轮的轻绳与物块A相连。从滑轮到A、B的两段绳都与斜面平行。已知A与B之间及B与斜面之间均不光滑,若用一沿斜面向下的力F拉B并使它做匀速直线运动,则B受力的个数为()A.4个B.5个C.6个D.7个答案D对B进行受力分析,它受重力、斜面的支持力、拉力F、细绳沿斜面向上的拉力、物块A对B的压力、物块A与B之间的滑动摩擦力、B与斜面间的滑动摩擦力,因此B共受7个力作用。,在受力分析时遇到不能确定的力,可用以下方法进行判断。,1-1(多选)如图所示,两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体A和B的受力情况,下列说法正确的是()A.A一定受到4个力B.B可能受到4个力C.B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D.A与B之间一定有摩擦力答案AD对斜面体A、B整体受力分析,其受到向下的重力G和向上的推力F,由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力,因此也不可能有摩擦力,故C错误。,利用假设法确定B与A间的作用力。对斜面体A受力分析,A一定受到重力GA和推力F。假设撤掉A,B将下落,A、B间一定存在弹力FBA。为保持A处于平衡状态,B一定给A一个沿斜面向下的摩擦力Ff,如图甲所示。根据牛顿第三定律可知,斜面体B除受重力外,一定受到A的支持力FAB和摩擦力Ff,如图乙所示。综合以上分析可知选项A、D正确,B错误。,考点二解答平衡问题的基本方法,典例2(多选)如图所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A端、B端是固定的。平衡时AO是水平的,BO与水平方向的夹角为。AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是()A.F1=mgcosB.F1=C.F2=mgsinD.F2=,答案BD解法一:(合成法)由平行四边形定则,作出F1、F2的合力F12,如图甲所示,又考虑到F12=mg,解直角三角形得F1=,F2=,故选项B、D正确。解法二:(分解法),用效果分解法求解。F2共产生两个作用效果,一个是水平方向沿AO拉绳子AO,另一个是拉着竖直方向的绳子。如图乙所示,将F2分解在这两个方向上,结合力的平衡等知识得:F1=F2=,F2=。显然,也可以按F3(或F1)产生的效果分解F3(或F1)来求解此题。解法三:(正交分解法)将O点受的力沿水平方向、竖直方向正交分解,如图丙所示。由力的平衡条件得F2cos-F1=0,F2sin-mg=0,解得F2=,F1=。解法四:(力的三角形法),结点O受到F1、F2和F3作用处于平衡状态,画出受力分析图,再将三个力的矢量平移到一个三角形中,三力构成首尾依次相接的封闭三角形,如图丁所示。丁则由直角三角形知识可知:F1=,F2=。,解法五:(拉密定理)对O点受力分析,如图戊所示,根据拉密定理有:,戊,=则F1=mg=,F2=mg=,分析三力平衡问题时,通常采用合成法,如果涉及的力的三角形不是直角三角形,可考虑三角形相似、正弦定理等手段进行定量计算;对于多力平衡问题,通常采用正交分解法。,2-1(2015江苏泰州二模,2)(多选)如图甲所示,匀质链条悬挂在天花板等高的A、B两点,现将链条中点也拉至A、B中间位置C悬挂,如图乙所示。则下列说法正确的是()A.天花板对链条的作用力变大B.天花板在A点对链条的作用力不变C.乙图中链条最低点的张力为甲图的1/2D.链条的重心位置升高,答案CD对链条受力分析可知,两种情况下天花板对链条的作用力始终等于链条的重力,故A错。题图甲中链条由A、B两处的天花板承受,而题图乙中由A、B、C三处的天花板承受,故题图乙中天花板在A点对链条的作用力变小了,B项错。设链条的重力为G,取一半链条分析,受力如图所示,由平衡条件可得链条最低点的张力F1=,同理题图乙中链条最低点的张力F1=,故C项正确。由题图可见