2013高考物理高效复习方略课件-2-3受力分析 共点力的平衡

1、一、受力分析 1定义：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力图，这个过程就是受力分析 2受力分析的顺序：先找重力，次找接触力(如弹力、摩擦力)，最后分析电场力、磁场力、其他力,3受力分析的步骤 (1)明确研究对象即确定分析受力的物体 (2)隔离物体分析将研究对象从周围物体中 出来，进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用 (3)画出受力示意图边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出 (4)检查画出的每一个力能否找出它的 ，检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态，否则，必然发生了漏力、添力或错力的现象,方向,施力物体,隔离,二、共点力的平衡 1共点

2、力：作用在物体上的 或它们的 相交于一点的几个力 2平衡状态：物体处于 或 状态，平衡状态的实质是 的状态 3共点力作用下物体的平衡条件：物体所受 为零，即F0.采用正交分解法求解平衡问题，则平衡条件应为Fx0，Fy0.,同一点,作用线,静止,匀速直线运动,加速度为零,合外力,4几个推论 (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 ，方向 ，为一对平衡力 (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 力的合力一定与第三个力大小 ，方向 (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 ，方向 ,相等,相反,

3、两个,相反,相等,相反,相等,1.如图所示，物体A、B、C叠放在水平桌面上，力F作用在物体C上后，各物体仍保持静止状态，那么以下说法正确的是() AC不受摩擦力作用 BB不受摩擦力作用 CA受各个摩擦力的合力为零 DA、B、C三个物体组成的整体所受摩擦力为零,解析BC各物体仍保持静止状态，说明各物体所受外力的合力为零，C必受水平向左的摩擦力的作用，A错误；通过假设法可知B不可能受摩擦力作用，B正确；对三个物体由整体法可知A一定受地面向左的摩擦力，且大小等于F，C对A的摩擦力向右，大小为F，所以A所受摩擦力的合力为零，C正确，D错误,2下列物体处于平衡状态的是() A沿斜面匀速上升的物体 B荡秋

4、千的小孩到达最高点的瞬间 C做匀速圆周运动的物体 D匀速降落的跳伞运动员 解析AD平衡状态即合外力为零、加速度也为零的状态，只有A、D选项中的物体和运动员加速度为零,3(2011中山模拟)猎人非法猎猴，用两根轻绳将猴子悬于空中，猴子处于静止状态，如图所示以下相关说法正确的是() A猴子受到的三个力不是共点力 B绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡 C地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力 D人将绳子拉得越紧，猴子受到的合力越大,解析C以猴子为研究对象，猴子自身的重力和两根绳子的拉力在同一平面内平衡，属于共点力，A错误；绳拉猴子的力和猴子拉绳的力是作用力和反作用力，地球对猴子的引

5、力与猴子对地球的引力也是一对相互作用力，B错误，C正确；绳子拉得越紧，猴子仍然处于静止状态，合力仍然为零，D错误,4(2011衡阳高三联考)如图所示，轻弹簧的一端与物块P相连，另一端固定在木板上，先将木板水平放置，并使弹簧处于拉伸状态，缓慢抬起木板的右端，使倾角逐渐增大，直至物块P刚要沿木板向下滑动，在这个过程中，物块P所受静摩擦力的大小变化情况是() A保持不变 B一直增大 C先增大后减小 D先减小后增大,解析D本题考查共点力的动态平衡问题对物块进行受力分析可知，由于初始状态弹簧被拉伸，所以物块受到的摩擦力水平向左，当倾角逐渐增大时，物块所受重力在斜面方向的分力逐渐增大，所以摩擦力先逐渐减小

6、，当摩擦力减为零时，弹力和重力的分力平衡；当倾角继续增大时，摩擦力向上逐渐增大，故选项D正确,5如图所示，用绳AC和BC吊起一重物，绳与竖直方向夹角分别为30和60，AC绳能承受的最大拉力为150 N，而BC绳能承受的最大拉力为100 N，求物体的最大重力不能超过多少？,【答案】不能超过173.2 N,要点一受力分析 1.受力分析的方法 (1)整体法与隔离法,(2)假设法 在受力分析时，如果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，然后再根据该力存在对物体运动状态的影响结果，判断假设是否成立，从而判断该力是否存在,2应注意的问题 (1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作

7、用力相混淆 (2)对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有 (3)合力和分力不能重复考虑,(4)研究对象的受力图，通常只画出按性质命名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行力的合成或分解 (5)画受力示意图时，被看做质点的物体所受的多个力应画成共点力，力的作用点可沿力的作用线移动,【例1】(2011潍坊模拟)如图所示，小车M在恒力F作用下，沿水平地面做直线运动，由此可判断() A若地面光滑，则小车一定受三个力作用 B若地面粗糙，则小车可能受三个力作用 C若小车做匀速运动，则小车一定受四个力的作用 D若小车做加速运动，则小

8、车可能受三个力的作用,解析CD先分析重力和已知力F，再分析弹力，由于F的竖直分力可能等于重力，因此地面可能对物体无弹力作用，则A错；F的竖直分力可能小于重力，则一定有地面对物体的弹力存在，若地面粗糙，小车受摩擦力作用，共四个力作用，B错；若小车做匀速运动，那么水平方向上所受摩擦力和F的水平分力平衡，这时小车一定受重力、恒力F、地面弹力、摩擦力四个力作用，则C对；若小车做加速运动，当地面光滑时，小车受重力和力F作用或受重力、力F、地面支持力作用，选项D正确,【规律方法】由物体M的运动状态，分析物体的受力情况，平衡状态时，物体所受的合外力必为零，非平衡状态时，物体必有加速度反之，由物体的受力情况，

9、确定其运动状态，注意分析摩擦力存在与否的两种情况,(2011扬州模拟)如图所示，小车内有一固定光滑的斜面，一个小球通过细绳与车顶相连，小车在水平面上做直线运动，细绳始终保持竖直，关于小球的受力情况，下列说法正确的是(),A若小车静止，绳对小球的拉力可能为零 B若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零 C若小车向右运动，小球一定受两个力的作用 D若小车向右运动，小球一定受三个力的作用,解析B若小车静止，则小球受力平衡，由于斜面光滑，不受摩擦力，小球受重力、绳子的拉力，重力和拉力都沿竖直方向；如果受斜面的支持力，则小球没法达到平衡，因此小车静止时，斜面对小球的支持力一定为零，绳子的拉力大小等于重力大

10、小，故A项错误，B正确；若小车向右匀速运动，小球受重力和绳子的拉力两个力的作用；若小车向右做减速运动，则一定受斜面的支持力，可能受绳子的拉力，也可能不受绳子的拉力，故C、D错误.,要点二解决平衡类问题的常用方法和一般步骤 1.常用方法,2.分析平衡类问题时需要注意的问题 (1)当物体受三个力平衡时，选择分解法或合成法比较简单 (2)当物体受四个或四个以上力的作用时，一般采用正交分解法，在建立直角坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少，这样可以简化运算过程 (3)当多个物体组成的系统处于平衡状态时，系统内的任何一个物体也处于平衡状态，此时可以对系统列平衡方程，也可以对系统内的

11、任何一个物体列平衡方程，并且在任意一个方向上的合力均为零,3一般步骤 (1)选取研究对象根据题目要求，恰当选取研究对象，在平衡问题中，研究对象可以是： 单个物体； 多个物体组成的系统； 几个物体的结点、几根绳或绳和杆之间的结点 (2)分析研究对象的受力情况，并作出受力图 (3)选取研究方法研究方法的选择应视具体问题借鉴上表选定方法 (4)利用平衡条件建立方程求解,【例2】如图所示，质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为.质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态，求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少？,解析选取A和B整体为研究对象，它

12、受到重力(Mm)g，地面支持力FN，墙壁的弹力F和地面的摩擦力Ff的作用，如图所示，处于平衡状态根据平衡条件有： FN(Mm)g0，FFf， 可得FN(Mm)g,再以B为研究对象，它受到重力mg，三棱柱对它的支持力FAB，墙壁对它的弹力F的作用，如图所示，处于平衡状态，根据平衡条件有： 竖直方向上：FABcos mg 水平方向上：FABsin F 解得Fmgtan ， 所以FfFmgtan . 【答案】(Mm)gmgtan ,【规律方法】解答此题时应注意把握以下三点： (1)整体分析受力，利用竖直方向平衡条件分析地面对三棱柱的支持力 (2)利用水平方向平衡条件分析地面对三棱柱的摩擦力与墙对球B

13、的弹力关系 (3)隔离B球受力分析，利用平衡条件求出墙对B的弹力,两刚性球a和b的质量分别为ma和mb，直径分别为da和db(dadb)将a、b球依次放入一竖直放置、内径为d(daddadb)的平底圆筒内，如图所示设a、b两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为FN1和FN2，筒底所受的压力大小为F.已知重力加速度大小为g.若所有接触面都是光滑的，则(),AF(mamb)g，FN1FN2 BF(mamb)g，FN1FN2 CmagF(mamb)g，FN1FN2 DmagF(mamb)g，FN1FN2,要点三动态平衡、临界与极值问题 1.动态平衡问题：通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，

14、而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态 2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“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言 3极值问题：平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题,4解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法,A水平外力F增大 B墙对B的作用力减小 C地面对A的支持力减小 DB对A的作用力减小 解析BD(1)先用整体法分析把A、B看做整体，受力分析，可得地面对A的支持力等于A、B两物体的总重力A的位置向左移动时，地面对A的支持力不变，C错误由整体法还可确定墙对B的弹力FN1和力F相等

15、,【规律方法】解答本题时可按以下思路分析：,如图所示，小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上，设小球质量m1 kg，斜面倾角30，悬线与竖直方向夹角30，光滑斜面的质量为3 kg，置于粗糙水平面上(g取10 m/s2)求： (1)悬线对小球拉力的大小； (2)地面对斜面的摩擦力的大小和方向,易错点 受力分析时出错导致错误 【例】用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如图所示已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30和60，则ac绳和bc绳中的拉力分别为(),【正确解答】选结点c为研究对象，受力如图所示 则水平方向有 F1sin 30F2sin 60， 竖直方向有 F1cos 30F2cos

16、 60mg， 【答案】A,【纠错心得】“滑轮”模型(或叫“挂钩”模型)与“结点”模型是悬绳类问题的两类基本模型它们的区别在于，如果用动滑轮(一般滑轮的质量和大小均不计)悬挂重物，滑轮摩擦不计，滑轮可以自由移动，则滑轮两边的两股绳拉力相等，且由平衡条件可得两股绳与水平方向的夹角相等；如果用绳子拴重物，各段绳中拉力可能不相等，且两股绳与水平方向的夹角一般不等 对于“滑轮悬挂重物”，一般选取滑轮为研究对象进行受力分析；对于绳子拴重物，一般选取“结点”为研究对象进行受力分析,1.(2011海南物理)如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩

17、擦力(),A等于零 B不为零，方向向右 C不为零，方向向左 D不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右 解析A采用整体法，将物块和斜劈看作一个整体，物块匀速运动、斜劈静止，整体没有加速度，由牛顿第二定律，整体合外力为零，所以整体水平方向不受外力，A正确,2.(2010安徽理综)L型木板P(上表面光滑)放在固定的斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，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() A3 B4 C5 D6,解析CP、Q一起沿斜面匀速下滑时，由于木板P上表面光滑，滑块Q受到重力、P的支持力和弹簧沿斜面向上的弹力木板P受到

18、重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、Q的压力和弹簧沿斜面向下的弹力，所以选项C正确,3(2011宁波高三期末)如图所示，a、b两个质量相同的球用线连接，a球用线挂在天花板上，b球放在光滑斜面上，系统保持静止，以下图示正确的是(),解析B本题考查物体的平衡A、D选项中a球所受三个力不能维持a球平衡，A、D项错误；C图中a球受到的重力竖直向下，连接天花板的绳的拉力竖直向上，连接b球的绳子的拉力偏向左下，因此三力的合力不为零，C项错误；分析B项中两个球的受力，合力都可以为零，B项正确,4(2011青岛模拟)半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN.在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整体装置处于静止状态如图所示是这个装置的纵截面图若用外力使MN保持竖直，缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止在此过程中，下列说法中正确的是(),AMN对Q的弹力逐渐减小 B地面对P的摩擦力逐渐增大 CP、Q间的弹力先减小后增大 DQ所受的合力逐渐增大 解析B以整体为研究对象，MN对Q的弹力和地面对P的摩擦力是一对平衡力，以Q为对象画受力分析图，可知MN右移时MN对Q的弹力和P、Q间的弹力都是增大的；Q始终处于平衡状态，因此合力始终为零，故只有B