（通用版）高考物理總復(fù)習(xí) 主題二 相互作用與運(yùn)動定律 提升課 受力分析與物體的平衡學(xué)案 新人教版.doc

提升課受力分析與物體的平衡物體的受力分析要點(diǎn)歸納1.受力分析分析物體受到哪些力，并將它們以示意圖的形式表示出來，這一過程及方法叫受力分析。2.受力分析的步驟3.如何防止“多力”或“丟力”(1)防止“多力”的有效途徑是找出力的施力物體，若某力有施力物體則它實際存在，無施力物體則它不存在。另外合力與分力不要重復(fù)分析。 (2)按正確的順序(即一重、二彈、三摩擦、四其他)進(jìn)行受力分析是保證不“丟力”的有效措施。4.受力分析的注意事項(1)只分析研究對象所受的力，不分析研究對象對其他物體所施加的力。(2)每分析一個力，都應(yīng)該找到施力物體，這是防止“多力”的有效措施之一。(3)合力和分力不能同時作為物體受到的力。(4)不要把“效果力”和“性質(zhì)力”混淆重復(fù)分析，通常只分析“性質(zhì)力”，不分析“效果力”。(5)結(jié)合物體的運(yùn)動狀態(tài)、利用力的相互性進(jìn)行分析也是確保受力分析正確的有效途徑。精典示例例1 傾角為、質(zhì)量為m的斜面體靜止在水平桌面上，質(zhì)量為m的木塊靜止在斜面體上。下列結(jié)論正確的是()圖1a.木塊受到的摩擦力大小是mgcos b.木塊對斜面體的壓力大小是mgsin c.桌面對斜面體的摩擦力大小是mgsin cos d.桌面對斜面體的支持力大小是(mm)g解析對木塊進(jìn)行受力分析如圖甲所示，由平衡方程得fnmgcos ，ffmgsin ，所以a、b均錯誤；對斜面體和木塊進(jìn)行整體受力分析如圖乙所示，可得桌面對斜面體的摩擦力大小是零，桌面對斜面體的支持力大小是(mm)g，故c錯誤，d正確。答案d方法總結(jié)受力分析的三個方法(1)假設(shè)法：在受力分析時，若不能確定某力是否存在，可先對其作出存在的假設(shè)，然后分析該力存在對物體運(yùn)動狀態(tài)的影響來判斷該力是否存在。(2)整體法：將加速度相同的幾個相互關(guān)聯(lián)的物體作為一個整體進(jìn)行受力分析的方法。(3)隔離法：將所研究的對象從周圍的物體中分離出來，單獨(dú)進(jìn)行受力分析的方法。針對訓(xùn)練1 如圖2所示，物體a靠在豎直墻面上，在力f作用下，a、b保持靜止，物體b的受力個數(shù)為()圖2a.2 b.3c.4 d.5解析若使物體a保持靜止，物體b必對物體a施加一個垂直接觸面向上的彈力，由力的相互性可知，物體a必然對物體b施加垂直接觸面向下的作用力。再對物體b受力分析，由于物體b處于靜止?fàn)顟B(tài)，則它必然受到重力、力f、物體a對物體b的彈力和摩擦力共四個力的作用，故選項c正確。答案c共點(diǎn)力平衡問題的處理方法要點(diǎn)歸納處理平衡問題的四種方法方法 內(nèi)容合成法物體受三個共點(diǎn)力的作用而平衡，則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等，方向相反分解法物體受三個共點(diǎn)力的作用而平衡，將某一個力按力的效果分解，則其分力和其他兩個力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個或三個以上力的作用時，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件力的三角形法對受三力作用而平衡的物體，將力的矢量圖平移使三力組成一個首尾依次相接的矢量三角形，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識求解未知力精典示例例2 在科學(xué)研究中，可以用風(fēng)力儀直接測量風(fēng)力的大小，其原理如圖3所示。儀器中一根輕質(zhì)金屬絲懸掛著一個金屬球。無風(fēng)時，金屬絲豎直下垂；當(dāng)受到沿水平方向吹來的風(fēng)時，金屬絲偏離豎直方向一個角度。風(fēng)力越大，偏角越大。通過傳感器，就可以根據(jù)偏角的大小指示出風(fēng)力。那么風(fēng)力大小f跟金屬球的質(zhì)量m、偏角之間有什么樣的關(guān)系呢？圖3解析選取金屬球為研究對象，它受到三個力的作用，如圖甲所示。金屬球處于平衡狀態(tài)，這三個力的合力為零?？捎靡韵滤姆N方法求解。法一力的合成法 如圖乙所示，風(fēng)力f和拉力ft的合力與重力等大反向，由平行四邊形定則可得fmgtan 。法二力的分解法重力有兩個作用效果：使金屬球抵抗風(fēng)的吹力和使金屬絲拉緊，所以可以將重力沿水平方向和金屬絲的方向進(jìn)行分解，如圖丙所示，由幾何關(guān)系可得 ffmgtan 。法三正交分解法以金屬球為坐標(biāo)原點(diǎn)，取水平方向為x軸，豎直方向為y軸，建立坐標(biāo)系，如圖丁所示。由水平方向的合力fx合和豎直方向的合力fy合分別等于零，即 fx合ftsin f0fy合ftcos mg0解得fmgtan 。法四三角形法三個力的示意圖首尾相連構(gòu)成一個直角三角形，如圖戊所示，由三角函數(shù)可求得fmgtan 。由所得結(jié)果可見，當(dāng)金屬球的質(zhì)量m一定時，風(fēng)力f只跟偏角有關(guān)。因此，偏角的大小就可以指示出風(fēng)力的大小。答案見解析方法總結(jié)分析平衡問題的基本思路(1)明確平衡狀態(tài)(合力為零)。(2)巧選研究對象(整體法和隔離法)。(3)受力分析(畫出規(guī)范的受力分析圖)。(4)列平衡方程(靈活運(yùn)用力的合成法、正交分解法、矢量三角形法及數(shù)學(xué)解析法)。(5)求解或討論(解的結(jié)果及物理意義)。針對訓(xùn)練2 如圖4所示，兩段等長細(xì)線串接著兩個質(zhì)量相等的小球a、b，并懸掛于o點(diǎn)?，F(xiàn)在兩個小球上分別加上水平方向的外力，其中作用在b球上的力大小為f、作用在a球上的力大小為2f，則此裝置平衡時的位置可能是下列圖中的()圖4解析設(shè)每個球的質(zhì)量為m，oa與ab和豎直方向的夾角分別為、。以兩個小球組成的整體為研究對象，分析受力情況，如圖甲所示，根據(jù)平衡條件可知，oa繩的方向不可能沿豎直方向，否則整體的合力不為零，不能保持平衡。由平衡條件得：tan 。再以b球為研究對象，分析受力情況，如圖乙所示，由平衡條件得：tan ，則。故選c正確。答案c1.如圖5所示，一小球用兩根輕繩掛于天花板上，球靜止，繩1傾斜，繩2恰好豎直，則小球所受的作用力有()圖5a.1個 b.2個c.3個 d.4個解析假設(shè)繩1對球有作用力，該作用力的方向斜向左上方，另外，球在豎直方向上還受重力和繩2的拉力，在這三個力的作用下球不可能保持平衡，所以繩1不可能對球施加拉力，小球只受重力和繩2的拉力。故b正確。答案b2.(多選)如圖6所示，建筑裝修中，工人用質(zhì)量為m的磨石對斜壁進(jìn)行打磨，當(dāng)對磨石加豎直向上大小為f的推力時，磨石恰好沿斜壁向上勻速運(yùn)動，已知磨石與斜壁之間的動摩擦因數(shù)為，則磨石受到的摩擦力是()圖6a.(fmg)cos b.(fmg)sin c.(fmg)cos d.(fmg)解析對磨石進(jìn)行受力分析，由平衡條件，沿斜壁：(fmg)cos ff，a正確；垂直于斜壁：壓力fn(fmg)sin ，故摩擦力fffn(fmg)sin ，b正確。答案ab3.畫出圖7中物體a所受力的示意圖，并寫出力的名稱和施力物體：(1)物體a靜止，接觸面光滑；(2)a沿粗糙斜面上滑；(3)a沿粗糙水平面滑行；(4)接觸面光滑，a靜止。圖7解析(1)物體a受重力g、推力f、支持力fn、墻壁對a向左的彈力fn，施力物體分別是地球、推a的物體、地面、墻壁；(2)物體a受豎直向下的重力g、垂直于斜面向上的支持力fn、沿斜面向下的滑動摩擦力ff，施力物體分別是地球、斜面、斜面；(3)物體a受重力g、支持力fn、滑動摩擦力ff，施力物體分別是地球、水平面、水平面；(4)物體a受重力g、拉力ft、彈力fn，施力物體分別是地球、繩子、墻壁。答案見解析圖4.如圖8，用一繩子a把物體掛起來，再用另一根水平的繩子b把物體拉向一旁固定起來。物體的重力是60 n，繩子a與豎直方向的夾角37，繩子a與b對物體的拉力分別是多大？(sin 370.6，cos 370.8)圖8解析對物體受力分析如圖所示，物體受重力，繩a、b的拉力，將重力分解到沿a、b繩的方向上，則由力的平衡條件可得：taga n75 ntbgbgtan 3760 n45 n答案75 n45 n基礎(chǔ)過關(guān)1.(多選)如圖1所示，皮帶運(yùn)輸機(jī)正在把貨物從低處勻速運(yùn)往高處，運(yùn)送過程中貨物與傳送帶保持相對靜止。則下列說法正確的是 ()圖1a.貨物具有相對傳送帶向上的運(yùn)動趨勢b.貨物具有相對傳送帶向下的運(yùn)動趨勢c.貨物受傳送帶的摩擦力沿傳送帶向上d.傳送帶沒有給貨物摩擦力作用解析若貨物與傳送帶間的接觸面光滑，則貨物不會被傳送帶“帶著”向高處運(yùn)動，即貨物相對傳送帶有向下運(yùn)動的趨勢，所以摩擦力的方向沿傳送帶向上。答案bc2.如圖2所示，物體a、b疊放在水平面上，水平力f作用在a上，使二者一起向左做勻速直線運(yùn)動，下列說法正確的是 ()圖2a.a、b之間無摩擦力 b.a受到的摩擦力水平向右c.b受到a的摩擦力水平向右d.地面對b的摩擦力為靜摩擦力，水平向右解析對a物體，由于a勻速運(yùn)動，由二力平衡可知，b對a的摩擦力必與f等大、反向，故a錯誤，b正確；對b物體，由力的作用的相互性知，b對a的摩擦力一定與a對b的摩擦力反向，故b受到a的摩擦力水平向左，故c錯誤；對a、b整體分析，由于a和b一起向左勻速運(yùn)動，則地面對b的摩擦力一定為滑動摩擦力，且水平向右，故d錯誤。答案b3.如圖3所示，物體a置于水平地面上，力f豎直向下作用于物體b上，a、b保持靜止，則物體a的受力個數(shù)為()圖3a.3 b.4 c.5 d.6解析利用隔離法對a受力分析，如圖所示a受到重力ga、地面對a的支持力fn、b對a的壓力fnba、b對a的摩擦力ffba，則a、c、d錯誤，b正確。答案b4.(多選)一滑雪者沿一傾角為的山坡滑下，然后又滑上另一傾角為的山坡()，如圖4所示，則下列說法正確的是()圖4a.在a、b兩山坡上，滑雪者都受到重力、支持力、下滑力和摩擦力作用b.在a、b兩山坡上，滑雪者都受到重力、支持力和摩擦力作用c.在a山坡上摩擦力是動力，在b山坡上摩擦力是阻力d.在a、b兩山坡上，摩擦力都是阻力，且滑雪者在a山坡上所受摩擦力小于在b山坡上所受摩擦力解析在山坡上滑雪的人受到重力、支持力和摩擦力，其中重力可以分解為兩個力，一是使人有沿山坡下滑趨勢的分力，二是使人壓緊坡面的分力。分析人受力時，考慮了重力就不能再同時考慮它的分力，故a錯誤，b正確；不論在a山坡還是在b山坡，滑雪者所受的滑動摩擦力總是阻礙他相對山坡的滑動，所以都是阻力；由于摩擦力ffnmgcos ，相同時，傾角越大，cos 越小，滑動摩擦力也越小，故c錯誤，d正確。答案bd5.如圖5所示，斜面體a放在水平地面上，用平行于斜面的輕彈簧將物塊b拴在擋板上，在物塊b上施加平行于斜面向上的推力f，整個系統(tǒng)始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是()圖5a.物塊b與斜面之間一定存在摩擦力b.彈簧的彈力一定沿斜面向下c.地面對斜面體a的摩擦力一定水平向左d.若增大推力，則彈簧彈力一定減小解析因不知道彈簧處于伸長還是壓縮狀況，故a、b、d錯誤；對整體受力分析，地面對斜面體a的摩擦力與推力f的水平分力等大反向，故c正確。答案c6.畫出圖(1)(4)中靜止物體a的受力示意圖(注意：圖中球形物體的接觸面光滑)。答案能力提升7.(多選)如圖6所示，豎直放置的輕彈簧一端固定在水平地面上，另一端與斜面體p連接，p與固定擋板mn接觸且處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面體p此刻所受到的外力個數(shù)有可能為 ()圖6a.2個 b.3個c.4個 d.5個解析mn與p接觸時有兩種情況，若接觸時無彈力，此時p受重力和彈簧的支持力，a項正確；若接觸時有彈力，則p平衡時必然還受到沿斜面向下的靜摩擦力，因此p應(yīng)受四個力作用，故c項正確。答案ac8.如圖7所示，物體b疊放在物體a上，a、b的質(zhì)量均為m，且上、下表面均與斜面平行，它們以共同速度沿傾角為的固定斜面c勻速下滑，則()圖7a.a、b間沒有靜摩擦力b.a受到b的靜摩擦力方向沿斜面向上 c.a受到斜面的滑動摩擦力大小為2mgsin d.a與b間的動摩擦因數(shù)tan 解析它們以共同速度沿傾角為的固定斜面c勻速下滑，a受到斜面的滑動摩擦力大小為2mgsin ，a對b的摩擦力大小等于b重力沿斜面方向的分力大小，選項a錯誤，c正確；a受到b的靜摩擦力方向沿斜面向下，選項b錯誤；a與b間的摩擦力是靜摩擦力，不能確定a、b之間的動摩擦因數(shù)，選項d錯誤。答案c9.如圖8，滑塊a置于水平地面上，滑塊b在一水平力作用下緊靠滑塊a(a、b接觸面豎直)，此時a恰好不滑動，b剛好不下滑。已知a與b間的動摩擦因數(shù)為1，a與地面間的動摩擦因數(shù)為2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。a與b的質(zhì)量之比為()圖8a. b. c. d.解析設(shè)水平作用力為f，對物體a、b整體：在水平方向上有f2(mamb)g；隔離物體b：在豎直方向上有1fmbg；聯(lián)立解得：，選項b正確。答案b10.跨過光滑定滑輪的輕繩，兩端各拴一個物體，如圖9所示。物體a和b重力均為20 n，水平拉力f12 n。若物體a和b均處于靜止?fàn)顟B(tài)，試分析物體a和b的受力情況，并計算各力的大小。圖9解析物體的受力情況如圖所示，物體a和b均處于靜止?fàn)顟B(tài)，它們所受合力均為0。物體b受重力gb和拉力ft，則gbft20 n。物體a受重力ga20 n，水平拉力f12 n，繩子拉力ft20 n，水平面支持力fngaftsin 3010 n，ft的水平分力為ftcos 3017 n。由于ft向左的水平分力比方向向右的水平拉力f大5 n，所以物體a還受到5 n 的靜摩擦力ff的作用，其方向向右。答案見解析11.出門旅行時，在車站、機(jī)場等地有時會看見一些旅客推著行李箱，也有一些旅客拉著行李箱在地面上行走。為了了解兩種方