专题--高中力学(受力分析总结及题型分析)

1、专题一高中力学（受力分析总结 及题型分析）专题二受力分析共点力的平衡一、共点力作用下物体的平衡（受力分析）1、受力分析（1）、受力分析的一般顺序先分析重力,然后分析接触力（弹力、摩擦力），最后分析其他力（电力、磁力、浮力等）.所有物体都要进行力分析，不得遗漏。设为有摩擦力，摩擦力方向一定沿切线（与接触 面平行）方向。丽方向：一定与接触面垂直。2、共点力作用下物体的平衡、平衡状态：物体处于静止或匀速直线运 动的状态.摩擦力 :在不知是否有摩擦力时，可以假专题二受力分析共点力的平衡（2）、共点力的平衡条件:任意方向:F合=0或者任意方向建立的坐忒:二3、共点力平衡的几条重要推论(1)、二力平衡：如

2、果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等,方向相反.(2)、三力平衡: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 小相等，方向相反(作用在一条直线上).(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相等，方向相反 (作用在一条直线上).解读：共点力的平衡条件及推论.(1)、物体受力平衡：(比如，静止、 匀速直线运动)，任何方向建立的坐标系，在坐 标轴上均受力平衡（同一条直线上，大小相等, 方向相反）。（2）、例如，物体受三个力作用，且平衡，任意方向建立坐标，其中任意两个力的合力, 一定与第三个力在

3、同一条直线上，大小相等，方 向相反。（题2、3）题型分析、/2.受力分析和平衡条件的应用滑滑艮 喜欢的娱乐活动.如图2所示， 一个小孩正在滑梯上匀速下滑, 则 （）A.小孩所受的重力与小孩所受的弹力大小相 等图2B.小孩所受的重力与小孩所受的摩擦力大小相等C.小孩所受的弹力和摩擦力的合力与小孩所受的重力大小相等D.小孩所受的重力和弹力的合力与小孩所受的摩擦力大小相等分析：如果物体|受三个力平衡，任意两个力的 合力，一定与第三个力在同一条直线上，大小相I等，方向相反I。CD3 受力分析和平衡条件的应用如图3所”在 倾角为e e的斜面上，放着囚一个质量为m m的光滑小球，小球被竖直的木 板挡住，则

4、小球对木板的压力大小为)A 加geos0 0B.吨C.cos emgmgtan0 0解析:取光滑小球为研究对象,对受力分析,由于小球是光滑的 因此小球不会受到摩擦力的作用,建 立如图所示的直角坐标系，由于小球静止，则有坐标轴上的力平衡。X X轴:FNisin0 0- FN2= 0fy轴:FNICOS0 0 - - mgmg= 0解得:FNI=, , FmFm= mgtan0 0由牛顿第三定律（作用力与反作用力）可知,小球对木板的压力为FN2 = = FmFm= mgtan0.0.4.受力分析和平衡条件的应用如图4 ,量为机的滑块静止置于 倾角为30。的粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固定 在竖直墙上

5、的P点，另一端系在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为30,则（）A.滑块可能受到三个力作用B.弹簧一定处于压缩状态图4C.斜面对滑块的支持力大小可能为零分析：沿斜面（一般沿受力多的面）建立坐标系， 坐标轴上的力平衡，根据选项中条件假设成立。 分解到坐标轴如果不平衡则假设不成立。AD二、受力分析图解法D.斜面对滑块的摩擦力大小一定等于如g1、应用图解法解题时，物体的受力特点是：(1)、受三个共点力；(2)、一个力大小、方向不变，一个力方 向不变，另一个力大小、方向都变.(3)、力的大小一按线长度比例，相似三角形对应成比例，抓住不变量(比如恒定力, 重力等)表示变化过程中线段长不变，以不变量为准根据平

6、行四边形法则画出其他变化量。2、画受力示意图边分析边将力- 画在受力示意图上,准确标出力的方向，标明各力的 符号、大小(不变量在变化过程中画图时长度保 持不变),在原图上进行比较变化过程其中绳OAOA固定不动，绳OBOB在竖直平面内 由水平方向向上转动,的物块用两根轻绳悬在空中,B则在绳OBOB由水平转至竖直的过程中，绳OBOB的张力大小将（）A.一直变大B.一直变小图6C.先变大后变小D.先变小后变大解析 在绳转动的过程中”绳OA固：动，O O不动,物块始终处于静止状态，所受合力始终为零，如图为绳OBOB转动过程中结点O O受力示意图，由图可知，绳OBOB的张力先变小后变大三、整体法与隔离法

7、当涉及物体较多时，就要考虑釆用整体法和隔离法.A C运动状态相同(静止或匀速直线)时，作为一个整体建立坐标进行受力分析，或求 出共同加速度a=ai=a2(2)隔离法：必须从系统中隔离出来，独立地进行受力分析，进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用把力分解到建立的坐标轴上进行受力分析，列出方程.研究外力对系统的作用 各物体运动状态相同同时满分析系统内各物体(各部分)间相互作用各物体运动状态可不相同物体(1)整体法分别为加1、加2的两个物体通过轻弹簧连接, 在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动伽1在地面 上，加2在空中），力F与水平方向成&角.则加1所受支持力FN和摩擦力凡正确的是

8、（）图5A FN=mig+m2gFN=mig+m2gFsinFsin 0 0B F=mgF=mg+/i2gFeos0 0C Ft=Fcos0 0D Ff=Fsin0 0解析 匀速直线运动，一定是平衡（坐标轴上 合力为0）且有共同加速度将加1.加2和弹簧看做整体，受力分也厂爭75.整体法和隔离法的应用1(2010-11如图5所示,质量根据平衡条件得FtFt= Feos0 0FN+ Fsin0 0 = = （mimi+ 加2）g则FN= = (mi(mi + + mi)gmi)g- Fsin0 0故选项A. C正确四.|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

9、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例如，摩擦力：如果在不知是否有摩擦力时, 可以假设为有摩擦力，摩擦力方向一定沿切线（与接触面平行）方向；有摩擦力就必须有压力N（根据摩擦力公式f=|iN）例1】如图7所示，在恒力F作用下，、 物体一起沿粗糙竖直墙面P匀速向上运动，则关于它们受力情况的探法正确的是（）A. a定受到4个力B.可能受到4个力C a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D. a与方之间一定有摩擦力解析（整体法）a、方两物体|一起沿粗糙竖直墙 面I匀速向上运动。将k方看成整体I,其受力图 如图甲所示，（可以假设为有摩擦力，摩擦力方向一定沿切线（与接触面平行）方向；有摩擦

10、力假如有摩擦力f则一定有向右的弹力（压力）N,在水平方向不平衡。说明a a与墙壁之间 没有就必须有压力N（根据摩擦力公式f=N）弹力和摩擦力作用；（隔离法）对物体b b进行受力分析f匀速直线运动,个方向受力平衡;如图乙所示,b b受到3个力作用，所以a a受到4个力作用（b对a的摩擦力弹力r重力，恒力F）f答案ADo五、学会分析动态平衡问题和极值问题.用图解法进行动态平衡的分析1 动态平衡:是指平衡问题中的一部分力是变力,是动态力,力的大小和方向均要发生变化,所以叫动态平衡,这是力平衡问题中的_类难题.2基本思路:化“动”为“静”静”中求“动” 3基本方法：图解法和解析法4共点力平衡中的临界与

11、极值问题的处理方法物理思想方法(1临界问题当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好 岀现”或“恰好不岀现”，在问题的描述中常用“刚能”、“恰好”等语言叙述常见的临界状态有:(1).两接触物体虺坯亟置的临界条件:是相互作用力为0 (主要体现为两物体间的弹力为0)；(2).绳子站褊的临界条件:为绳中张力达到最大值;绳子細紧与松 風的临界条件为绳中张力为0；(3 )、存在摩擦力作用的两物体间发生硕 滑动或相对静止的临界条件:为静摩擦力达到最大研究的基本思维方法：假设推理法(2 极值问题平衡物体的极值 一般指在力的变化过程 中的區大值和最小值|问题一般用际GA)唾进

12、行分析.例5如图15所示，两个完全相同的球，重力 大小均为G,两球与水平地面间的动摩擦因数都为“，且假设最大静 摩擦力等于滑动摩擦力,一根轻绳两端固结在两个球上，在绳的中点 施加一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后， 两段绳间的夹角为鸟求当F至少为多大时，两球将图15会发生滑动.审题指导两球发生滑动的临界状态是摩擦力达到最大静摩擦力的状态,即绳上拉力的水平分量等于小球受到的最大静摩擦力时解析 对皆点O受力分梯如图甲所示，由平衡条件得：F1 =尸2 =2cos对肚一鋪（如右球）受力分析如图乙所示，球发生滑动的临界条件是:FzsinIni? = “FNf又F2C0Sf + FN= G.联立解得心2“G

13、“ + tan 2考点一受力分析与B的接触面是水平的.绳子呈水平状态，两木块均保持静止.则关于木块A和木块B可能 的受力个数分别为()A. 2个和4个个图8C. 4个和4个个答案ACD解析方法:法、隔再分析先分析物休T4八VI接触力再分析摩 L受到的虫力中的瞬擦力h受力分析的基本思路确定研究对象最后分驾其他宓胭2硕 周围物体【突破训练1】如图8所示，在斜面上,B. 3个和4D. 4个和5(1).若绳子的拉力为零，以久B为H严z 、/ 召mg图如图,所以选项A正确(2).若绳子上有拉力,对A. B分别画受力图 可知，A A受到重力、B对A的支持力绳子的拉力和B对A的静摩擦力而平衡，B B受到重力

14、.A对的压力.斜面对B B的支持力 和A对B的静摩擦力，斜面对B B的摩擦力可有可无,所以选项c. D正确，B错误考点二平衡问题的常用处理方法B B和斜面之间一定有静摩擦力,久旅g平衡问题是指当物体处于平衡状态时 利用平衡条件求解力的大小或方向的问题处理方法常有力的合成法正交分解法.三角形法则例21如图9所示，在倾角为a a的斜i质量为加的小球，小球被竖直的木板挡住，不计摩擦，则球对挡板的压力是（A mgcosmgcos a aB zwgtana a解析 解法一（正交分解法）对小球受力分析如图甲所示,小球静止,处于 平衡状态,沿水平和竖直方向建立坐标系,将FN2正交分解,列平衡方程为FNI=

15、rN2sin afC.C.mgmgcosa aDemgmgmgmg = =FN2COSa.a.可得：球对挡板的压力FN=FNI=zwgtana af f所以B正确.甲乙解法二（力的合成法）如图乙所示xh球处于平衡状态， 合力为零FNI与FN2的合力一定与mgmg平衡，即等大反向.解三角形可得：FNI= mgtana a , ,所以，球对挡板的压力FNI= = FmFm = =所以B正确解法三（三角形法则）如图丙所示 mgNmg= 5Nf所以杆来/訂丁FN垂直杆向下，杆对环还有沿杆向下的静摩擦力Ff，则FN与幵的合力应竖直向下，大小为尸合=尸-mg = 5 N，所以FN二F FFt=FFt=F合

16、sin 30 = 2.5 N综上可知选项D正确 考点三用图解法进行动态平衡的分析1.动态平衡:是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力,力的大小和方向均要发生变化,所以叫动态平衡,这是力平衡问题中的_类难题.2 基本思路:化“动”为“静”静”中求“动” 吊一重物静止，两根绳子与水平方向夹角均为60。.现保持绳子AB与 水平方向的夹角不变，将绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水平方向，在这 一过程中，绳子BC的拉力变化情况是() 图11D 先增大后减小解析 抓住不变量，变量画出可能线条 解法一洽成3基本方法：图解法和解析法例31如图11所示，两根等长的绳子如B.先减小后增大C 减小阔:对力的处理（求合力

17、）采用亟庖用合力为零求解时采用图解法（画动态平行四边形法）作出力的平行四边形，如图甲所7K 由图可看出I IFBC先减小后增大正交分解潤，应用合力为零求解时采用解析法如图乙所示,将F必F眈分别沿水平方向和竖直方向分解，由两方向合力为零分别列出方程：FABCOS60 =FffcsinFffcsin 0 0f fFABSIU60+ FBCCOS0 = FBR联立解得FncsinFncsin（30 + 6） =FB/2 ,显正交分解法:对力的处理（求合力）采用解法二然f当& =60。时fF眈最小f故当增大时rFc先减小后增大解析动态平衡问题的常用方法方法步骤解析法(1)列平衡方程求出未知量与

18、已知量的关系表达式(2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况图(1)根据已知量的变化情况，画解出平行四边形边、角的变化法(2)确定未知量大小、方向的变 化【突破训练3】如图12所示,置在光滑半球面的底端，小球，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面)，木板对小球的推力凡、半球面对小球的支持力F F2 2的变化情况正确的是() 图12A. Fi增大，F2F2减小尸2增大C. F1减小，F2减小F2增大光滑小芟T11用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动toB Fi增大,D.Fi减小,答案B解析 作岀球在某位置时的受力分析Emg所示.在小球运动的过程中，Fi的方向不变，F2与竖直方向的夹

19、角 逐渐变大，画力的动态平行四边形，由图可知Fi、F2均増大，选项B正确学科素养培养加强审題与建模指导 培养学科解题能力7.整体法与隔离法在平衡问题中的应用水平地面上，通过最高点处的钉子用水平细线拉住一质量为加、半径为r的光滑球从以下说法正确的有A. A对地面的压力等于(M+m)g(M+m)g图13D 细线对小球的拉力大小为詁2g解析 对整体受力分析，可以确定A与地面间不存在摩擦力，地面对A的支持力等于A、B B的总重力；再对B B受力分析,借助两球心及钉 子位置组成的三角形,根据几何关系和力的合R R+r成分解知识求得间的弹力大小为盲g ,l(R+r)l(R+r)2 2-R-R2 2细线的拉

20、力大小为 一示mg 答案AC扌【突破训练4】如图14所示，截面为三角形B. A对地面的摩擦力方向向左C.B对A的压力大小为琴加g块。上放置一铁块仏 三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的墙面上，现用竖直向上的作用力F,推动木块与铁块一起向上匀速运动，运动过程中铁块与木块始终保持相对静止,则下列说法正确的是) 图14木块的重力之和答案A解析 铁块方处于平衡状态，故铁块方受重力.斜面对它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的静摩擦力，选项A正确；将Q、b b看做A.木块a a与铁块b b间一定存在摩擦力B.木块与竖直墙面间一定存在水平弹力C.木块与竖直墙面间一定存在摩擦力D.竖直向上的作用力F F大小一定

21、大于铁块与个整体,竖直方向：F =+ G几选项D错误；整体水平方向不受力，故木块与竖直墙面 间不存在水平弹力，没有弹力也就没有摩擦 力，选项B、C均错.决破训练5】如图16所示，AC、ciy三 根长度均为I I的:轻绳，A、B两端被悬挂在水平天花板上，相 距2L现在C C点上悬挂一个质量为加的重物，为使CD轻绳保持水平，在D点上可施加力的最小值为()图16A.mgmgJ31B 3mgmgC尹2g1D.严g答案C解析对C点进行受力分析，如副衡条件及几何知识可知 轻绳CDCD对C C点的拉力大小FCD=mgtanmgtan30。，对D点进行受力分析,轻绳CDCD对D D点的拉力大小FzFz = =

22、FCD=mgtanmgtan30fFF方向一定，则当F3垂直于绳时，尸3最小, 由几何关系可知/F3 = Fcpsin 60 =mg.mg.【高考题组】1. （2012山东理综17）如图17所示质硬杆OOi、002002可绕其两端垂直纸面的水平轴。、。1、。2转高考模拟提能训练走近高考 检测课堂效果 提升解题能力动，在o点悬挂一重物M,将两相同木块肌分别紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止.Ff表示木块与挡板间摩擦 力的大小，FN表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的系统仍静止且。1、。2始终等高，则()A. Ff变小B.幵不变C.FN变小D.FN变大研究对象f系统受力情况如图甲所示,根据

23、平衡条件有2Ff= (M+ + 2m)g2m)gf即Ff二(M(M + + 2m)g2m)g一2 -，与两捋板间距离无关,故扌当板间距离稍许増大后,距离稍许增大后,图17解析 选重物M及两个木块紀组成能Ff不变f所以选项A错误，选项B正确；如图乙所示 2cosa a1D尹2gcot【模拟题组】3.如图19所示，位于倾角为&的斜块与斜面平行.已知A与之间及B 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（）图19A. 4个B. 5个C. 6个D. 7个答案D解析对B进行受力分析，它受重力、斜面的支持力.拉力八 轻绳沿斜面向上的拉力.物7个力作用4.如图20所示，物体的上表面水B B相对静止沿斜面-匀速下滑时，斜面保持静止不动，则下列判块A对B的压力.物块A与B之间的滑动摩Ini擦力.B B与斜面间的滑动摩擦力,因此B B共受Im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个力作用图20D.水平面对物体C的支持力小于三物体的重力大小之和答案B解析 当A.B