力与物体平衡

1、力与物体的平衡力与物体的平衡 高考定位高考定位 受力分析、物体的平衡问题是力学的基 本问题，同时贯穿整个高中物理，在高考中 是级要求，主要考查力的产生条件、力的 大小方向的判断,难点：弹力、摩擦力、力的 合成与分解、平衡条件的应用、动态平衡问 题的分析, 涉及的思想方法有：整体法与隔离 法、假设法、正交分解法、矢量三角形法、 等效思想等高考试题命题特点：这部分知 识单独考查一个知识点的试题非常少，大多 数情况都是同时涉及到几个知识点，注重物 理思维与物理能力的考核 知识规律知识规律 (1)(1)受力分析四关键。受力分析四关键。 选对象：首先要选定研究对象选对象：首先要选定研究对象, ,将其从系

2、统中隔离出来。将其从系统中隔离出来。 定顺序：先分析场力定顺序：先分析场力, ,后分析接触力。后分析接触力。 明规律：只分析性质力明规律：只分析性质力, ,不分析效果力。不分析效果力。 找关系：两物体间存在摩擦力找关系：两物体间存在摩擦力, ,一定存在相互作用的弹力。一定存在相互作用的弹力。 (2)(2)物体受力平衡三要点。物体受力平衡三要点。 平衡状态：物体静止或匀速运动。平衡状态：物体静止或匀速运动。 平衡条件：平衡条件：F F合 合=0 =0或或F Fx x=0,F=0,Fy y=0=0。 平衡关系：物体受到的任一个力都和其余力的合力等大反向。平衡关系：物体受到的任一个力都和其余力的合力

3、等大反向。 热点考向一热点考向一 物体受力分析物体受力分析 【典题典题1 1】在斜面上等高处在斜面上等高处, ,静止着两个相同的物块静止着两个相同的物块A A和和B B。两物。两物 块之间连接着一个轻质弹簧块之间连接着一个轻质弹簧, ,劲度系数为劲度系数为k,k,斜面的倾角为斜面的倾角为,两两 物块和斜面间的摩擦因数均为物块和斜面间的摩擦因数均为,则弹簧的最大伸长量是则弹簧的最大伸长量是( () ) 222 mgmgcos A. B. kk mgcossinmgsinmgcos C. D. kk D 【对点训练对点训练】 1.(20141.(2014广东高考广东高考) )如图所示如图所示, ,

4、水平地面上堆放着原木水平地面上堆放着原木, ,关于原关于原 木木P P在支撑点在支撑点M M、N N处受力的方向处受力的方向, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () ) A.MA.M处受到的支持力竖直向上处受到的支持力竖直向上 B.NB.N处受到的支持力竖直向上处受到的支持力竖直向上 C.MC.M处受到的静摩擦力沿处受到的静摩擦力沿MNMN方向方向 D.ND.N处受到的静摩擦力沿水平方向处受到的静摩擦力沿水平方向 A 热点考向二热点考向二整体法和隔离法在平衡问题中的应用整体法和隔离法在平衡问题中的应用 【典题典题2 2师生探究师生探究】( (多选多选) )重为重为G G的两个完全相同的小

5、球的两个完全相同的小球, ,与与 水平面的动摩擦因数均为水平面的动摩擦因数均为。竖直向上的较小的力。竖直向上的较小的力F F作用在连作用在连 接两球轻绳的中点接两球轻绳的中点, ,绳间的夹角绳间的夹角=60=60, ,如图所示。缓慢增大如图所示。缓慢增大F,F, 到两球刚要运动的过程中到两球刚要运动的过程中, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () ) A.A.两根绳子的拉力逐渐减小两根绳子的拉力逐渐减小 B.B.地面对球的支持力变小地面对球的支持力变小 C.C.球刚要开始运动时球刚要开始运动时, ,地面对球没有支持力地面对球没有支持力 D.D.球刚要开始运动时球刚要开始运动时, ,球受到

6、的摩擦力最大球受到的摩擦力最大 BD 【对点训练对点训练】 1.(20141.(2014青岛一模青岛一模) )如图所示如图所示, ,水平细杆上套一环水平细杆上套一环A,A,环环A A与球与球B B 间用一轻质绳相连间用一轻质绳相连, ,质量分别为质量分别为m mA A、m mB B, ,由于由于B B球受到风力作用球受到风力作用, , 环环A A与与B B球一起向右匀速运动。已知轻质绳与竖直方向的夹角为球一起向右匀速运动。已知轻质绳与竖直方向的夹角为 。则下列说法中正确的是。则下列说法中正确的是( () ) A.A.风力增大时风力增大时, ,轻质绳对轻质绳对B B球的拉力保持不变球的拉力保持不

7、变 B.BB.B球受到的风力球受到的风力F F为为m mB Bgtangtan C.C.杆对环杆对环A A的支持力随着风力的增加而增加的支持力随着风力的增加而增加 D.D.环环A A与水平细杆间的动摩擦因数为与水平细杆间的动摩擦因数为 B AB m mm B 热点考向三热点考向三共点力作用下物体的动态平衡共点力作用下物体的动态平衡 【典题典题3 3师生探究师生探究】(2014(2014上海高考上海高考) ) 如图如图, ,光滑的四分之一圆弧轨道光滑的四分之一圆弧轨道ABAB固定在固定在 竖直平面内竖直平面内,A,A端与水平面相切。穿在轨端与水平面相切。穿在轨 道上的小球在拉力道上的小球在拉力F

8、 F作用下作用下, ,缓慢地由缓慢地由A A向向 B B运动运动,F,F始终沿轨道的切线方向始终沿轨道的切线方向, ,轨道对球的弹力为轨道对球的弹力为N N。在运动。在运动 过程中过程中( () ) A.FA.F增大增大,N,N减小减小 B.FB.F减小减小,N,N减小减小 C.FC.F增大增大,N,N增大增大 D.FD.F减小减小,N,N增大增大 A 【拓展延伸拓展延伸】在在【典题典题3 3】中中, ,小球在运动过程中所受到的拉力小球在运动过程中所受到的拉力 和弹力的合力如何变化和弹力的合力如何变化? ? 【答案答案】拉力拉力F F和弹力和弹力N N的合力始终与重力等大反向的合力始终与重力等

9、大反向, ,大小、方大小、方 向均保持不变。向均保持不变。 【典题典题4】 如图所示如图所示, ,一光滑小球静止放置在光滑一光滑小球静止放置在光滑 半球面的底端半球面的底端, ,用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动 小球小球, ,则在小球运动的过程中则在小球运动的过程中( (该过程小球未脱离球面该过程小球未脱离球面),),木板木板 对小球的推力对小球的推力F F1 1、半球面对小球的支持力、半球面对小球的支持力F F2 2的变化情况正确的变化情况正确 的是的是( () ) A.FA.F1 1增大增大,F,F2 2减小减小 B.FB.F1 1增大增大,F,

10、F2 2增大增大 C.FC.F1 1减小减小,F,F2 2减小减小D.FD.F1 1减小减小,F,F2 2增大增大 B 【典题典题5 5】. .如图所示如图所示, ,细绳细绳a a一端固定在杆上一端固定在杆上C C点点, ,另一端另一端 通过定滑轮用力拉住通过定滑轮用力拉住, ,一重物用绳一重物用绳b b挂在杆挂在杆BCBC上上, , 杆可绕杆可绕B B点转动点转动, ,杆、细绳的质量及摩擦均不计杆、细绳的质量及摩擦均不计, , 重物处于静止。若将细绳重物处于静止。若将细绳a a慢慢放下慢慢放下, ,则下列说则下列说 法正确的是法正确的是( () ) A.A.绳绳a a的拉力的拉力F Fa a

11、减小减小, ,杆所受到的压力杆所受到的压力F F增大增大 B.B.绳绳a a的拉力的拉力F Fa a增大增大, ,杆所受到的压力杆所受到的压力F F增大增大 C.C.绳绳a a的拉力的拉力F Fa a不变不变, ,杆所受到的压力杆所受到的压力F F减小减小 D.D.绳绳a a的拉力的拉力F Fa a增大增大, ,杆所受到的压力杆所受到的压力F F不变不变 D a FFF ACABBC ， a ACBC FFFF ABAB ， 【解题悟道解题悟道】 解决动态平衡问题方法的选取解决动态平衡问题方法的选取 (1)(1)图解法：如果物体受到三个力的作用图解法：如果物体受到三个力的作用, ,其中一个力的

12、大小、其中一个力的大小、 方向均不变方向均不变, ,并且还有另一个力的方向不变并且还有另一个力的方向不变, ,此时可用图解法此时可用图解法, , 画出不同状态下力的矢量图画出不同状态下力的矢量图, ,判断各个力的变化情况。判断各个力的变化情况。 (2)(2)解析法：如果物体受到多个力的作用解析法：如果物体受到多个力的作用, ,可进行正交分解可进行正交分解, ,利利 用解析法用解析法, ,建立平衡方程建立平衡方程, ,根据自变量的变化确定因变量的变化根据自变量的变化确定因变量的变化 。 (3)(3)相似三角形法：如果物体受到三个力的作用相似三角形法：如果物体受到三个力的作用, ,其中的一个力其中

13、的一个力 大小、方向均不变大小、方向均不变, ,另外两个力的方向都发生变化另外两个力的方向都发生变化, ,可以用力三可以用力三 角形与几何三角形相似的方法。角形与几何三角形相似的方法。 热点考向四热点考向四 “ “活结活结”和和“死结死结”类问题类问题 【典例典例6 6】(2014(2014锦州一模锦州一模) )如图甲所示如图甲所示, ,轻绳轻绳ADAD跨过固定在水跨过固定在水 平横梁平横梁BCBC右端的定滑轮挂住一个质量为右端的定滑轮挂住一个质量为10kg10kg的物体的物体,ACB=,ACB= 3030; ;图乙中轻杆图乙中轻杆HPHP一端用铰链固定在竖直墙上一端用铰链固定在竖直墙上, ,

14、另一端另一端P P通过通过 细绳细绳EPEP拉住拉住,EP,EP与水平方向也成与水平方向也成3030角角, ,轻杆的轻杆的P P点用细绳点用细绳PQPQ拉拉 住一个质量也为住一个质量也为10kg10kg的物体的物体,g,g取取10m/s10m/s2 2。求：。求： (1)(1)轻绳轻绳ACAC段的张力段的张力F FAC AC与细绳 与细绳EPEP的张力的张力F FEP EP之比。 之比。 (2)(2)横梁横梁BCBC对对C C端的支持力。端的支持力。 (3)(3)轻杆轻杆HPHP对对P P端的支持力。端的支持力。 【规范解答规范解答】图甲和图乙中的两个物体图甲和图乙中的两个物体M M1 1、M

15、 M2 2都处于平衡状态都处于平衡状态, , 根据平衡条件可判断根据平衡条件可判断, ,与物体相连的竖直细绳拉力大小等于物与物体相连的竖直细绳拉力大小等于物 体的重力体的重力, ,分别以分别以C C点和点和P P点为研究对象点为研究对象, ,进行受力分析如图丙和进行受力分析如图丙和 丁所示。丁所示。 （1）1：2 （2）100N,方向与水平成方向与水平成30度斜向右上方度斜向右上方 （3）173N，方向水平向右，方向水平向右 【类题试解类题试解】如图所示如图所示, ,轻杆轻杆A A端用光滑水平铰链装在竖直墙端用光滑水平铰链装在竖直墙 面上面上,B,B端用水平绳连在墙端用水平绳连在墙C C处处,

16、 ,在在B B端悬挂一重物端悬挂一重物P,P,在用水平向在用水平向 右的力右的力F F缓慢拉起重物缓慢拉起重物P P的过程中的过程中, ,杆杆ABAB所受压力的变化情况是所受压力的变化情况是 ( ( ) ) A.A.变大变大 B.B.变小变小 C.C.先变小再变大先变小再变大 D.D.不变不变 D 提能训练提能训练 1 1 如图所示如图所示, ,物体物体A A恰恰 能在斜面体能在斜面体B B上沿斜面匀速下滑上沿斜面匀速下滑, ,此时斜此时斜 面体不受地面的摩擦力作用面体不受地面的摩擦力作用, ,若沿斜面若沿斜面 方向用力向下推物体方向用力向下推物体, ,使物体加速下滑使物体加速下滑, ,则关于

17、斜面体受地面的则关于斜面体受地面的 摩擦力摩擦力, ,下列判断正确的是下列判断正确的是( () ) A.A.大小为零大小为零 B.B.大小不为零大小不为零, ,方向水平向右方向水平向右 C.C.大小不为零大小不为零, ,方向水平向左方向水平向左 D.D.无法判断其大小和方向无法判断其大小和方向 A 【拓展延伸拓展延伸】 (1)(1)若在若在【练习练习1 1】中中, ,物体物体A A未受推力时沿斜面加速下滑未受推力时沿斜面加速下滑, ,试分试分 析斜面体析斜面体B B受地面摩擦力的情况。受地面摩擦力的情况。 答案：答案：地面对地面对B B的摩擦力水平向左。的摩擦力水平向左。 (2)(2)在在【练

18、习练习1 1】中中, ,若给物体若给物体A A施加一个水平向右的推力施加一个水平向右的推力F,F,且且A A、 B B都静止不动都静止不动, ,试分析物体试分析物体A A和斜面体和斜面体B B分别受哪些力的作用。分别受哪些力的作用。 2 2 (2014(2014石家庄一模石家庄一模) )一质量为一质量为M M、倾角为、倾角为的斜面体在水平的斜面体在水平 地面上地面上, ,质量为质量为m m的小木块的小木块( (可视为质点可视为质点) )放在斜面上放在斜面上, ,现用一平现用一平 行于斜面的、大小恒定的拉力行于斜面的、大小恒定的拉力F F作用于小木块上作用于小木块上, ,拉力在斜面所拉力在斜面所 在的平面内绕小木块旋转一周的过程中在的平面内绕小木块旋转一周的过程中, ,斜面体和木块始终保斜面体和木块始终保 持静止状态持静止状态, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ( ) ) A.A.小木块受到斜面的最大摩擦力为小木块受到斜面的最大摩擦力为 B.B.小木块受到斜面的最大摩擦力为小木块受到斜面的最大摩擦力为F-mgsinF-mgsin C.C.斜面体受到地面的最大摩擦力为斜面体受到地面