2.3　专题提升：受力分析　共点力的平衡　“活结”与“死结”、“动杆”与“定杆”问题+课件+-2027届高考物理一轮复习

第8课时专题提升受力分析共点力的平衡“活结”与“死结”、“动杆”与“定杆”问题考点一受力分析1.受力分析的三种方法

假设法在未知某力是否存在时,先对其作出不存在的假设,然后根据该力不存在对物体运动和受力状态的影响来判断该力是否存在状态法对于平衡状态的物体进行受力分析时,根据其平衡条件进行分析;对加速运动的物体进行受力分析时,应用牛顿运动定律进行分析转换法在受力分析时,若不能直接确定某力是否存在,则(1)可以转换为分析该力的反作用力,根据其反作用力是否存在,判断该力是否存在;(2)可以转换为分析与该力相关的其他研究对象,通过对其他研究对象进行受力分析,判断该力是否存在2.受力分析的一般步骤

典例1

两个相同的楔形木块A、B叠放后分别以图甲、乙两种方式在水平外力F1和竖直外力F2作用下,挨着竖直墙面保持静止状态,则在此两种方式中,木块B受力个数之比为(

)A.4∶4 B.4∶3 C.5∶3 D.5∶4C解析

图甲中,根据整体法可知,木块B除了受重力外,一定受到墙面水平向右的弹力(与水平推力平衡)和竖直向上的静摩擦力(与重力平衡),隔离B分析,其一定还受到A的弹力(垂直于接触面向左上方),隔离A分析,A受到重力、水平向左的推力、B对其垂直于接触面向右下的弹力,这样的三个力不可能使A平衡,所以A一定还要受到B对其沿接触面斜向右上的静摩擦力才能平衡,可知B一定受到A沿接触面斜向左下的静摩擦力,故B共受5个力的作用;图乙中,据整体法可知B与墙面间既无弹力也无摩擦力,所以B受重力和A的弹力及摩擦力共3个力的作用。则在此两种方式中,木块B受力个数之比为5∶3,故选C。对点演练1

如图所示,在水平桌面上用纳米微吸支架支起手机,下列说法正确的是(

)A.手机一定受到摩擦力的作用B.支架对桌面的压力等于手机的重力C.支架一定受到桌面的静摩擦力作用D.手机对支架的压力和支架对手机的支持力是一对平衡力A考点二共点力的平衡条件及应用1.平衡条件(1)物体所受合外力为零,即F合=0。(2)若采用正交分解法,平衡条件表达式为Fx=0,Fy=0。2.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,其中任何一个力与另外两个力的合力大小相等、方向相反,并且这三个力可以形成一个封闭的矢量三角形。(3)多力平衡:如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与另外几个力的合力大小相等、方向相反。3.多力平衡问题

方法适用条件注意事项优点合成法物体受三个力作用而平衡(1)两力的合力与第三个力等大反向(2)表示三个力大小的线段长度不可随意画对于物体所受的三个力中,有两个力相互垂直或两个力大小相等的平衡问题求解较简单分解法物体受三个力作用而平衡将其中一个力沿另两个力的方向分解,则两个分力分别与另两个力等大反向正交分解法物体受三个或三个以上的力作用而平衡选坐标轴时应使尽量多的力与坐标轴重合对于物体受三个以上的力处于平衡状态的问题求解较方便

A

D

A

考点三“活结”与“死结”、“动杆”与“定杆”1.“活结”与“死结”模型(1)“活结”模型“活结”把绳子分为两段,且可沿绳移动,“活结”一般由绳跨过滑轮或绳上挂一光滑挂钩而形成,绳子因“活结”而弯曲,但实际为同一根绳。关键语句“光滑挂钩”“光滑滑轮”。特点:活结两侧绳子上的拉力大小处处相等。(2)“死结”模型“死结”把绳子分为两段,且不可沿绳子移动,“死结”两侧的绳因结而变成两根独立的绳,关键语句“节点”“系住”。特点:死结两侧的绳子拉力不一定相等。2.“动杆”与“定杆”模型(1)“动杆”模型轻杆用光滑的转轴或铰链连接,轻杆可围绕转轴或铰链自由转动。关键语句“光滑的转轴”“铰链连接”。特点:当杆处于平衡状态时,杆的弹力方向一定沿着杆。(2)“定杆”模型轻杆被固定在接触面上,不发生转动,关键语句“固定”“插在墙里”。特点:杆的弹力方向不一定沿杆,可沿任意方向。

答案

(1)水平向右

(2)8N

(3)6N解析

(1)圆环A将要开始滑动时,圆环A受到的拉力方向沿斜左下方,将其分解成水平向左和竖直向下的两个分力,其中水平向左的分力与摩擦力平衡,所以A环受到的摩擦力方向水平向右。(2)(3)对圆环分析,因为圆环质量不计,将要开始滑动时,所受的静摩擦力刚好达到最大值,FTcos

θ=Ff,FTsin

θ=FN,Ff=μFN,解得θ=53°,根据几何关系可知φ=90°。对结点O受力分析(O点为死结,两侧绳的拉力不等),如图所示。可知mgsin

θ=FT,mgcos

θ=F,解得FT=8

N,F=6

N,则G=F=6

N