物理总复习——力物体的平衡专题

1、高考综合复习：力、物体的平衡专题 一、知识网络 二、高考考点考纲要求：知识点要求说明力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态改变的原因；力是矢量；力的合成及分解不要求知道静摩擦因数重力，重心。形变和弹力，胡克定律。静摩擦力，最大静摩擦力。滑动摩擦，滑动摩擦定律共点力作用下物体的平衡。 三、复习指导：近五年的高考试题中本专题知识百分百出现，大部分情况是与其他知识综合出题，主要涉及弹簧的弹力、摩擦力、共点力的合成与分解、物体的平衡等。本章单独出题往往以摩擦力、力的平衡为主，题型为选择题、填空题，难度适中。在05年高考题，仍然突出本章知识的基础性，单独命题也在今年高考中出现，如天津理综的考

2、题考查考生对静摩擦力的理解和掌握；辽宁综合的第36题考查考生的受力分析能力，平衡条件的应用等。鉴于本专题是物理学的基本，仍然是高考出题的重点、热点，其中静摩擦力和力的合成与分解将是重点中的重点，在能力立意命题的原则下，出题人会考虑创新的情景以考核这部分内容命题的题型将不会有大的变化。四、要点精析力：（1）力的本质为：力是物体对物体的作用有受力者必有施力者，脱离物体的力是不存在的（这一点在受力分析时要特别注意）；（2）力的作用效果：使物体产生形变和改变物体运动状态（即产生加速度）；（3）力作用的相互性：作用力和反作用力同时存在；（4）力的三要素：大小、方向、作用点（表示一个力时必须具备这三点）；

3、（5）力的分类：根据性质命名的力有重力、弹力、摩擦力等，根据效果命名的有压力、支持力、拉力、下滑力等。重力：（l）重力的产生：是由于地球的吸引而产生的力。（2）重力的大小：Gmg注意：重力不一定等于万有引力，因为地球的引力除产生重力外，还产生使物体随地球自转的向心力，但计算时一般可取mgGMmr2。重力的大小与物体的运动情况无关，在超重、失重、完全失重的情况下，重力仍是那么大。（3）重力的方向：竖直向下。（4）重心：重力的作用点。物体的重心不一定在此物体上，如救生圈等环状物体。弹力：（1）弹力的产生：由于物体发生形变而又有恢复原形的趋势而发生，它作用于使此物体发生形变的另一物体上。（2）弹力有

4、无的判断方法：对于形变明显的情况（如弹簧）可由形变直接判断，形变不明显的通常用下面三种方法：方法1：“假设法”分析物体间的弹力：欲分析一物体的某一接触处是否有弹力作用，可先假设没有所接触的物体，看看被研究的物体有怎样的运动趋势：若被研究的物体倒向原接触物的一边，则两者之间有挤压的弹力，它们之间的弹力方向必与接触面（或接触点的切面）垂直，且指向受力物体的内部；若被研究的物体倒向远离接触物的一边，则两者之间只可能产生拉伸的弹力，倘若仅是物体与细绳连接，它们之间的弹力方向必定沿绳指向各自的外部；若被研究的物体仍不动，则两者之间无弹力。方法2：“替换法”分析物体与杆间的弹力： 用细绳替换装置中的杆杆，

5、看能不能维持原来的力学状态，如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力。方法3：根据“物体的运动状态”分析弹力：由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡或牛顿第二定律列方程，求解物体间的弹力。 （3）弹力的方向：线的拉力沿着线的收缩方向，面与面、点与面接触的弹力垂直于面（若是曲面则垂直于接触点的切面）。 （4）弹力的大小：对于弹性形变的物体（如弹簧）产生的弹力Fkx（胡克定律），其中x是相对于自由态时的压缩量或伸长量。摩擦力：1摩擦力的产生：摩擦力发生在相互接触且挤压而又发生相对运动或是具有相对运动趋势的两物体间，其效果总是起着

6、阻碍两物体间相对运动的作用。它分滑动摩擦力与静摩擦力两种。注意：总是起着阻碍相对运动的作用，并不等于起着阻碍运动的作用，如木箱放在汽车的平板上，当汽车向前加速带动时，无论木箱对汽车是静止或打滑，汽车对木箱的摩擦力都是向前的，此时摩擦力对木箱起着动力的作用，对物体做正动。2判断静摩擦力方向的方法：（有三种）（1）假设法：即先假定没有摩擦力（即光滑）时，看相对静止的物体间能否发生相对运动，若能，则有静摩擦力，方向与相对运动方向相反；若没有，则没有静摩擦力。换句话说，静摩擦力的存在是为了使两物体相对静止，若没有它，两物体也相对静止，就没有静摩擦力。 例1如图甲中，物体B叠放在物体A上，水平地面光滑，

7、外力 F作用于物体A上，使它们一起运动，试分析两物体受到的静摩擦力的方向。甲 分析和解答假如没有摩擦力，当 F使物体A向右加速时，物体B将保持原来的运动状态（静止），经一小段时间后它们的相对位置如图乙，所以物体B相对A发生了向左的运动，即物体B相对A有向左运动的趋势，所以A对B的静摩擦向右（与B的实际运动方向相同）。同理A相对于B有向右运动的趋势，A受到B对它的摩擦力应是向左（与A的实际运动反向）。乙 （2）根据物体的运动状态，用牛顿第二定律来判断。此法关键是先判明物体的运动状态（即加速度方向），再利用牛顿第二定律（Fma）确定合力的方向，然后受力分析决定静摩擦力的方向。 例2一圆盘可绕一通过

8、圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一木块。当圆盘匀角速转动时，木块随圆盘一起运动，试分析木块受到静摩擦力的方向。 【分析和解答】此题木块的运动状态是匀速圆周运动，根据匀速圆周运动的条件可知，木块在水平方向的合力应指向圆心，而木块在水平方向只可能受到静摩擦力的作用，因此木块受到的静摩擦力始终指向圆心。 （3）利用牛顿第三定律（即作用力与反作用力反向）来判断。此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向。 如例1中，因B随A一起向右加速，故B受合力一定向右，而B在水平方向只受摩擦力的作用力，所以B受摩擦力一定向右。由作用力

9、与反作用力关系知A受到B的摩擦力向左。 以上三种分析方法，请同学们在分析问题时注意灵活选用。后两种方法也是经常用来判断滑动摩擦力的方法。 3摩擦力大小的计算 在计算摩擦力大小之前，必须先分析物体的运动状态，判断物体受到的是滑动摩擦力，还是静摩擦力。（1）若是滑动摩擦，可用fN来计算。公式中N指两接触面的正压力，并不总是等于物体重力。（2）若是静摩擦，则不能用fN来计算，只能根据物体所处的状态（平衡或加速），由平衡条件或牛顿定律来解。注意：不能绝对地说静止的物体受到的摩擦力必是静摩擦力，运动的物体受到的摩擦力必是滑动磨擦力。静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力，受静摩擦力作用的物体不一定静

10、止不动。滑动摩擦力是具有相对运动的两个物体间的摩擦力，受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。 4.摩擦力与弹力的关系：(1)产生摩擦力的条件是在产生弹力的条件基础上，增加了接触面不光滑和物体间有相对运动或相对运动趋势。因此，若两物体间有弹力产生，不一定产生摩擦力，但若两物体间有摩擦力产生，必有弹力产生。(2)在同一接触面上产生的弹力和摩擦力的方向相互垂直。(3)滑动摩擦力大小与同一接触面上的弹力（压力）大小成正比：fN，而静摩擦力（除最大静摩擦力外）大小与压力无关。物体受力分析： 1确定所研究的物体，然后找出周围有哪些物体对它产生作用，不要把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用

11、在研究对象上。2要养成按步骤分析的习惯。先画重力：作用点画在物体的重心；次画接触力（弹力和摩擦力）：绕研究对象逆时针（或顺时针）观察一周，看对象跟其他物体有几个接触点（面），对每个接触点（面）若有挤压，则画出弹力，若还有相对运动或趋势，则画出摩擦力。分析完一个接触点（面）后再依次分析其他的接触点（面）；再画其他场力：看是否有电、磁场力作用，如有则画出场力。3画完受力图后要作一番检查，检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在。特别是检查一下分析的结果，能否使对象处于题目所给的运动状态（静止或加速），否则，必然发生了多力或漏力现象。4如果有一个力的方向难以确定，可

12、用假设法分析。先假设此力不存在，观察所研究的物体会发生怎样的运动，然后审查这个力应在什么方向对象才能满足给定的运动状态。对物体受力分析时应注意以下几点：(1)不要把研究对象所受的力与它对其他物体的作用力相混淆；(2)对于作用在物体上的每一个力，都必须明确它的来源，不能无中生有；(3)分析的是物体受到哪些“性质力”（按性质分类的力），不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析。例如，有人认为在竖直面内做圆周运动的物体运动至最高点时受三个力的作用：重力、绳的拉力和向心力，实际上这个向心力是重力与绳拉力的合力，是“效果力”，不属于单独某一性质的力，不能重复分析。(4)合力和分力不能重复地列为物体所受的

13、力。力的合成与分解的过程是合力与分力“等效替代”的过程，合力和分力不能同时存在，在分析物体受力情况时，如果已经考虑了某个力，那么就不能再考虑它的分力。例如，在分析斜面上物体的受力情况时，就不能把物体所受重力和“下滑力”并列为物体所受力，因为“下滑力”是物体所受重力在沿斜面方向上的一个分力。力的合成与分解：遵循矢量合成与分解的平行四边形定则。合力与分力是等效替代的关系。力合成时，合力有唯一解。而力分解时，一个力分解为两个力，可以有无数对解，可以根据力的效果分解力，从而得到唯一解。由力的平行四边形可以看出，合力F与两分力F1和F2组成一个封闭的三角形，合力F与两分力分别为此三角形的三边，因此，合力

14、与分力的大小关系也就是三角形三边边长的关系：即合力的大小最大等于两分力大小之和(两分力方向一致)，最小等于两分力大小之差(两分力方向相反)。合力的大小与分力的大小只需满足上式即可以满足平行四边形定则的要求。所以，合力与它的任何一个分力之间，并不存在一定谁大于谁的关系，合力可能大于分力，也可能小于分力。两个力的合力最大值和最小值：F1+F2F合|F1-F2|，F1与F2的夹角(角)越大，合力越小。三个力的最大值为三个力之和，最小值是否为零，可看以三力为边能否构成一个三角形（或两力之和是否等于第三力），若能（或等于）则为零，否则最小值为三力之差。力的分解的几种情况：（1）已知合力和两个分力的方向求

15、两个分力的大小，有唯一解。（2）已知合力和一个分力（大小、方向）求另一个分力（大小、方向），有唯一解。（3）已知合力和两分力的大小求两分力的方向：FF1 F2，无解； FF1 F2，有唯一解， F1和F2跟F同向；FF1F2，有唯一解；F1与F同向， F2与F反向；F1F2FF1 F2，有无数组解（若限定在某一平面内，有两组解）。（4）已知合力F和F1的大小、F2的方向（F2与合力的夹角为）： F1 Fsin，无解； F1 FSin，有唯一解；FsinF1F，有两组解；F1F，有唯一解。共点力平衡条件的应用：（1）若物体所受的力在同一条直线上，则在一个方向上各力大小之和，与另一个方向上各力大小之和相等。（2）若物体受三个力作用而平衡时：三个力的作用线（或反向延长线）必交于一点，且三个力并面，称汇交共面性；任两个力的合力与第三个力的大小相等，方向相反；三个力的矢量图必组成一个封闭的矢量三角形。（3）若物体受到三个或三个以上的力的作用时一般可运用正交分解法处理较方便，将物体所受的力分解到相互垂直的x轴与y轴上去，因为 则。（4）求解平衡问题的一般步骤：选对象：根据题目要求，选取某平衡体（整体或局部）作为研究对象；画受力图：对研究对象作受力分析，并按各个力的作用方向画出隔离体受力图；建坐标：选取合适的方向建立直角坐标系；列方程：根据平衡条件，列出合力为零的相应方程。