【专题一】受力分析报告物体地平衡(含问题详解)

1、实用文案文案大全【专题一】受力分析物体的平衡【考情分析】1 本专题涉及的考点有：滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数；形变、弹性、 胡克定律；力的合成和分解。大纲对“滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数，形变、弹性、胡克定律”等 考点均为I类要求；对“力的合成和分解”为U类要求。力是物理学的基础，是高考必考内容。其中对摩擦力、胡克定律的命题几率 较高。主要涉及弹簧类问题、摩擦力等，通过连接体、叠加体等形式进行考查。 力的合成与分解、摩擦力的概念及变化规律是复习的重点。2 本专题的高考热点主要由两个：一是有关摩擦力的问题，二是共点的两 个力的合成问题。本章知识经常与牛顿定律、功和能、电磁场等内容综合考查。 单纯

2、考查本章的题型多以选择题为主，中等难度。【知识交汇】1 重力(1) 产生：重力是由于地面上的物体受地球的 产生的，但 两地得不等价，因 为万有引力的一个分力要提 供物体随地球自转 所需的 :而另一个分力即重力，如图所示.(2) 大小：随地理位置的变化而变化在两极：G =F万在赤道：G二F万F向般情况下，在地表附近G=(3) 方向：竖直向下，并不指向地心：2：弹力(1) 产生条件：接触；挤压； :(2) 大小：弹簧弹力F =kx，其它的弹力利用牛顿定律和 解:(3) 方向：压力和支持力的方向垂直于 旨向被压或被支持的物体，若接触面是球面，则弹力的作用线一定过 绳的作用力沿绳，杆的作用力沿杆：提醒

3、 绳只能产生拉力，杆既可以产生拉力，也可以产生支持力，在分析竖 直面内的圆周运动问题应注意二者区别.3 摩擦力(1) 产生条件：接触且挤压；接触面粗糙；有 或:(2) 大小：滑动摩擦力Fi =4Fn，与接触面的 关；静摩擦力 根据牛顿定律或平衡条件来求.(3) 方向：沿接触面的 向，并且与相对运动或相对运动趋势 方向相反.4 力的合成与分解由于力是矢量，因此可以应用平行四边形定则进行合成与分解，常用 和来分析平衡问题.5 共点力的平衡(1) 状态：静止或(2) 条件：【思想方法】1 处理平衡问题的基本思路：确定平衡状态(加速度为 -巧选研究对象(整体法或隔离法)受力分析建立平衡方程求解或作讨论

4、.2 常用的方法有：(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用 .(2)求解平衡问题常用：正交分解法、力的合成法(在三个共点力作用下 的平衡，任意两个合力必与第三个力等大反向)、解矢量三角形法和 法(分析动态平衡问题)一、受力分析的基本技巧和方法对物体进行受力分析，主要依据力的概念，分析物体所受到的其他物体的作 用。具体方法如下：1 明确研究对象，即首先确定要分析哪个物体的受力情况。2 隔离分析：将研究对象从周围环境中隔离出来，分析周围物体对它施加 了哪些作用。3 按一定顺序分析：口诀是“一重、二弹、三摩擦、四其他”，即先分析重 力，再分析弹力和摩擦力。其中重力是非接触力，容易遗漏；弹

5、力和摩擦力的有 无要依据其产生条件，切忌想当然凭空添加力。如【例 1】容易错选D选项，认 为结点0受到运动员冲击力F以及重力mg的作用。要搞清楚，重力 mg是运动 员所受的作用力，它不能作用在 0上。4 画好受力分析图。要按顺序检查受力分析是否全面，做到不“多力”也 不“少力” o【例1】（2011年金太阳示范卷）如图甲所示为杂技表演的安全网示意图， 网绳的结构为正方格形，0、a、b、c、d等为网绳的结点，安全网水平张紧后, 若质量为m的运动员从高处落下，并恰好落在 0点上，该处下凹至最低点时,网绳dOe bOg上均成120向上的张角，如图乙所示，此时0 点受到的向下的冲击力大小为A . FC

6、. F mgrF甲B .2D. F mg2F.则这时0点周围每根网绳承 受的力的大小为、求解平衡问题的基本思维方法整体法与隔离法整体和部分是相对的，二者在一定条件下可以相互转化。一定层次上的整体 是更大系统中的一个部分，一定层次上的部分也是由更小层次上的部分所组成的 系统，具有整体的功能。由于整体和部分是辩证的统一， 所以解决问题时不能把 整体法和隔离法对立起来，而应该灵活地把两种方法结合起来使用； 既可以先从 整体考虑，也可以先对某一部分进行隔离，从整体到部分，由部分再回到整体， 应据具体问题灵活选取研究对象，多方位、多角度地展开思维。【例2】（2011年南通模拟）有一个直角支架A0B, A

7、0水平放置，表面粗糙， 0B竖直向下，表面光滑。A0上套有小环P，0B上套有小环Q,两环质量均为m， 两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示。 现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力Fn和摩擦 力f的变化情况是()C. Fn变大，f变大D. Fn变大，f变小A. Fn不变，f变大 B. Fn不变，f变小、求解平衡问题的三种矢量解法一一合成法、分解法、正交分解法1. 合成法。所谓合成法，是根据力的平行四边形定则，先把研究对象所受 的某两个力合成，然后根据平衡条件分析求解。合成法是解决共点力平衡问题

8、的 常用方法，此方法简捷明了，非常直观。2. 分解法。所谓分解法，是根据力的作用效果，把研究对象所受的某一个 力分解成两个分力，然后根据平衡条件分析求解。分解法是解决共点力平衡问题 的常用方法。运用此方法要对力的作用效果有着清楚的认识， 按照力的实际效果 进行分解。3. 正交分解法。正交分解法，是把力沿两个相互垂直的坐标轴(x轴和y 轴)进行分解，再在这两个坐标轴上求合力的方法。由物体的平衡条件可知， Fx =0, Fy= 0o(1) 正交分解法是解决共点力平衡问题的常用方法，尤其是当物体受力较 多且不在同一直线上时，应用该法可以起到事半功倍的效果。(2) 正交分解法是一种纯粹的数学方法，建立

9、坐标轴时可以不考虑力的实 际作用效果。这也是此法与分解法的不同。分解的最终目的是为了合成(求某一 方向的合力或总的合力)。(3) 坐标系的建立技巧。应当本着需要分解的力尽量少的原则来建立坐标系，比如斜面上的平衡问题，一般沿平行斜面和垂直斜面建立直角坐标系，这样斜面的支持力和摩擦力就落在坐标轴上， 只需分解重力即可。当然，具体问题要 具体分析，坐标系的选取不是一成不变的，要依据题目的具体情景和设问灵活选 取。【例3 如图所示是滑水板运动的示意图。运动员在快艇的水平牵引下，脚踏倾斜滑 板在水上匀速滑行。已知运动员与滑板总质量为 m=60kg，不计滑板与水间的摩 擦，当滑板与水平面夹角9=0时，求快

10、艇对运动员的牵引力 F和水对滑板的支 持力Fn的大小。（g取10m/s2）方法一：合成法方法二：分解法方法三：正交分解法四、动态平衡类问题的分析方法所谓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，而在这一过程中物体又始终处于一系列的平衡状态。（1）解析法：画出研究对象的受力图，根据动态变化的原因，一般是某一夹角在发生变化，用三角函数表示出各个作用力与变化夹角之间的关系，从而判断各作用力的变化。如【例8】中所用的讨论方法。这种方法比较精确，但不够直观。（2）图解法：画出研究对象的受力图，作出力的平行四边形或矢量三角形，依 据某一参量的变化，分析各边的长度变化从而确定力的大小及方向

11、的变化情况。 如【例9】中所用的讨论方法。当题目只要求进行定性讨论而不必进行定量计算 时应首先考虑这种方法【例4】如图所示，0A为一遵循胡克定律的弹性轻绳，其一端固定于天花板上的0点，另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块A相连。当绳处于竖直位置时，滑块 A对地面有压力作用。B为紧挨绳的一光滑水平小钉,它到天花板的距离B0等于弹性绳的自然长度。现用一水平力 F作用于A,使之向右缓慢地做直线运动，则在运动过程中A. 地面对A的支持力Fn逐渐增大B. 地面对A的摩擦力Fi保持不变C. 地面对A的支持力Fn逐渐减小D. 水平拉力F逐渐增大【能力提升】1. （2011年安徽卷）L型木板P上表面

12、光滑, 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（）2. （2011年山东卷）如图所示，质量分虽为m1、m2的两个物体通过轻弹簧A. 3 B. 4C. 5D. 6连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动 （m1在地面，m2在空中）， 力F与水平方向成二角。则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是A. N = mgm2g - F si nrB. Nm2g-FcosvC. f = f costD. f = F si nr3. （改编）如图所示，斜劈 ABC放在粗糙的水平地面上，在斜劈上放一重为G的物块

13、，物块和斜劈均处于静止状态。今用一竖直向下且逐渐增大的力FFCAB作用于物块上，则下列说法正确的是（）A. 斜劈对物块的支持力增大B. 物块所受的合力变大C当力F足够大时斜劈将沿水平地面向右滑动D.斜劈ABC受到水平地面向左的摩擦力作用，且随力 F的增大而增大4. （改编）有一块长方体木板被锯成如图所 示的A、B两块放在水平桌面上，A、B紧靠在一 起，木板A的角度如图所示.现用水平方向的力 F垂直于板的左边推木板B,使两块板A、B保持原来形状整体沿力F的方向匀速运动，则（）A.木板A在水平方向受两个力的作用，合力为零B. 木板A只受一个摩擦力C. 木板B对A的压力小于桌面对木板 A的摩擦力D.

14、 木板B在水平方向受三个力的作用5. （原创）如图所示，长方体物块 A叠放在长方体物块B 上, B置于水平地 面上。A、B质量分别为mA=6kg, mB=2kg, A、B之间、B与水平地面之间动摩擦 因数均为0.2,现用大小为10N的水平恒力F向右拉A,若最大静摩擦力可认为 等于滑动摩擦力，g=10m/s2，则以下说法正确的是（A. A、B两物块将一起沿水平地面匀速运动B. 物块B保持静止，物块A相对B匀速滑动C物块A所受的摩擦力大小为10ND.物块B所受的摩擦力大小为20N6. （改编）建筑工人要将建筑材料运送到高处，常在楼顶安装一个定滑轮（图 中未画出），用绳AB通过滑轮将建筑材料提到某一

15、高处，为了防止建筑材料与 墙壁相碰，站在地面上的工人还另外用绳 CD拉住材料，使它与竖直墙面保持一 定的距离L,如图2所示.若不计两根绳的重力，在建筑材料提起的过程中，绳AB和CD的拉力Ti和T2的大小变化情况是A. Ti增大，T2增大B. Ti增大，T2不变C. Ti增大，T2减小D. Ti减小，T2减小7. （改编）一根长2m，重为G的不均匀直棒AB,用两根细绳水平悬挂在天 花板上，当棒平衡时细绳与水平面的夹角如图所示， 则关于直棒重心C的位置下 列说法正确的是A. 距离B端0.5m处B. 距离B端0.75m处C. 距离B端一3 m处2D. 距离B端-m处38. （改编）轻绳AB总长I，用

16、轻滑轮悬 挂重G的物体。绳能承受的最大拉力是 2G， 将A端固定，将B端缓慢向右移动距离d而 使绳不被拉断，求d的最大值。【专题一】受力分析 物体的平衡答案【知识交汇】1. （ 1）万有引力、向心力（2）mg2. （1）形变（2）平衡条件（3）接触面、球心、一定、不一定3. 摩擦力（1）相对运动、相对运动趋势（2）面积（3）切线4. 正交分解、力的合成5. （1）匀速运动（2） F合=0【思想方法】1.零2. （1）假设（2）.图解【例1】答案：B解析：选0点为研究对象，0点受到运动员竖直向下的冲击力 F作用以及四根网绳互成120。斜向上的拉力作用，由于结点0的质量可以不计，则有4Tcos60

17、 = F ,解得绳中弹力大小为 F，故B正确。2【例2答案：B解析：以两环和细绳整体为研究对象，由于竖直杆表面光滑，故整体的总重力只能靠水平杆竖直方向上的支持力来平衡，则由平衡条件得，FN=2mg，可见Fn与P环的位置无关，总保持不变；CD项均错误。以Q环为研究对象进行隔离分析，受力如图所示，在重力 mg、细绳拉力F和0B杆支持力N作用下平衡， 设细绳和竖直方向的夹角为 0，则P环向左移的过程中B将减小，N=mgtanB也将减小。再以整体为对象，水平方向只有0B对Q的压力N和0A对P环的摩擦 力f作用，因此f=N也减小。A项错B项正确。*mg甲【例3解析：首先画出运动员与滑板的受力图，如图甲

18、所示。水对滑板的支持力Fn与滑板垂直。【规范解答】方法一：合成法如图乙所示，以水平牵引力F和重力mg做邻边, 做平行四边形，其合力F与水的支持力Fn平衡，则Fn= Fmg/ cos 0=400 3 N，牵引力 F= mgtan 0 2003 N.方法二：分解法如图丙所示，将水对滑板的支持力 Fn分解成竖直向上的分力Fi和水平向右 的分力F2，Fi和F2的作用效果是和重力mg、牵引力F分别平衡，由 Fi= FNcos 0 =mg寻 FN= mg/cos B=00 . 3 N, F2=FNsin得 F=200 一 3 N。F N吨丁方法三：正交分解法如图丁所示，沿水平方向和竖直方向建立坐标轴，在这

19、两个坐标轴上，由平衡条件得FNcos0mg =0，解得 Fn=400 . 3 N，FNSin 0-F =0,解得 F=200 3 N。【例4】答案：BD解析：设AB间的长度为x,即弹性轻绳开始时的伸长量。当绳处于竖直位置时，地面对滑块A的支持力FN=mg kx。滑块A 向右缓慢运动到C时，设BC与水平方向的夹角为0, 受力如图所示。则弹性轻绳的伸长量 束=。根si n日据滑块在竖直方向上平衡，得地面对A的支持力Fnz =mg kX sinv=mg kx =FN，所以地面对 A的支持 力不变，地面对A的滑动摩擦力R保持不变。根据滑块水平方向上平衡，水平拉力F=R+ kxcosB,因x/和cos0

20、均增大，所以水平拉力F逐渐增大。BD两项正确【能力提升】实用文案1. C木板受到自身的重力、斜面的摩擦力、斜面的支持力、弹簧的弹力以 及滑块Q的压力5个力的作用，故C项正确。2 . AC以mi、m2整体为研究对象，在竖直方向上由平衡条件得 (mb m2)g 二 F s inv N，解得 N 二 gg m2 F sinv， A 项正确，B 项错误； 在水平方向上由平衡条件得f二f cost，C项正确，D项错误3. A物块静止在斜劈上，则物块与斜劈间的最大静摩擦力大于或等于重力沿斜面向下的分力。用一竖直向下的力F作用于物块上，物块对斜劈的压力增大， 选项A正确；物块与斜劈间的最大静摩擦力也增大，仍大于或等于(G+ F)沿斜面向下的分力，物块仍保持静止，由平衡条件得，物块所受的合力不变，选项B错误；力F竖直向下，由整体法可知，斜劈 ABC不受水平地面的摩擦力，也不 会沿水平地面向右滑动，CD项错误。4. C对木板A进行受力分析，水平方向上受到 B 的弹力和摩擦力以及桌面的摩擦力三个力的作用，合力 为零，A、B项错