【名師點(diǎn)金】高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4講受力分析 共點(diǎn)力平衡課件 新人教

第4講受力分析共點(diǎn)力平衡

知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)一、受力分析1.定義:把研究對(duì)象(物體或物體系)在特定的物理環(huán)境中受到的外力

都分析出來(lái),并畫(huà)出研究對(duì)象①受力示意圖的過(guò)程.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.受力分析的一般順序一般說(shuō)來(lái)場(chǎng)力屬于主動(dòng)力,而接觸力往往屬于被動(dòng)力.所以先分析②

場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力),再分析③接觸力(彈力、摩擦力),最后

分析其他力.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.受力分析的步驟知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.平衡狀態(tài)二、共點(diǎn)力的平衡(1)物體保持⑨靜止?fàn)顟B(tài)或⑩勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài).(2)通過(guò)控制某些物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化的過(guò)程(動(dòng)態(tài)平

衡).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.共點(diǎn)力平衡條件F合=

0或者

.3.平衡條件的推論知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)二力平衡如果物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài),則這兩個(gè)力必定大

小

相等、方向

相反,為一對(duì)

平衡力.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)三力平衡如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài),則這三個(gè)力必定共

面,且其中任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小

相等、方向

相反.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)多力平衡如果物體受多個(gè)力作用處于平衡狀態(tài),則其中任何一個(gè)力與其余力

的合力大小

相等,方向

相反.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(4)三力匯交原理如果物體在共面的、不平行的三個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài),則這三

個(gè)力一定是

共點(diǎn)力.注意:物體保持靜止必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件,即速度和加速度同時(shí)為

零.三(多)力平衡的結(jié)論,本質(zhì)上是將三(多)力平衡轉(zhuǎn)化為二力平衡.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.如圖所示示,質(zhì)量為m的物體A以一定的初速速度v沿粗糙斜面上上滑,物體A在上滑過(guò)程中中受到的力有有()A.沖力、重重力、斜面的的支持力和摩摩擦力B.重力、斜斜面的支持力力C.重力、對(duì)D.重力、斜斜面的支持力力、沿斜面向向下的摩擦力力【解析】物體雖然是是向上運(yùn)動(dòng)動(dòng),但不受向上上的沖力,按受力分析析的順序可知物物體受重力力、斜面的的支持力、、沿斜面向向下的摩擦擦力,D正確.【答案】D知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.如圖甲甲所示,有有一建筑工工人,他在在某次施工工中,站在在平板上,工人通過(guò)(

)A.G1=G2B.G1≤G2甲知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)C.G1≥D.G1≤【解析析】如圖圖乙乙所所示示,對(duì)人人和和板板由由整整體體法法得得,4FT=G1+G2,對(duì)人人FT≤G1,解得得G1≥,故C項(xiàng)正正確確.【答案案】C乙知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)3.跳跳A.B.C.D.【解析析】每根根繩繩在在豎豎直直方方向向的的分分力力為為T(mén),由豎豎直直方方向向平平衡衡可可知知A正確確.【答案知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)4.如如圖所所示,將質(zhì)質(zhì)量為為m的滑塊塊放在在傾角角為θ的固定定斜面面上.滑塊塊與斜斜面之間間的動(dòng)動(dòng)摩擦擦因數(shù)數(shù)為μ.若滑滑塊與與斜面面之間間的最最大靜靜摩擦擦力和和滑動(dòng)動(dòng)摩擦力力大小小相等等,重重力加加速度度為g,則()A.將將滑塊塊由靜靜止釋釋放,如果果μ>tanθ,滑塊塊將下下滑B.給給滑塊塊沿斜斜面向向下的的初速速度,如果果μC.用用平行行于斜斜面向向上的的力拉拉滑塊塊向上上勻速速滑動(dòng)動(dòng),如如果μ=tanθ,拉力力大小應(yīng)應(yīng)是2mgsinθD.用用平行行于斜斜面向向下的的力拉拉滑塊塊向下下勻速速滑動(dòng)動(dòng),如如果μ=tanθ,拉力力大小應(yīng)應(yīng)是mgsinθ知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)【解析】對(duì)處于于斜面面上的的物塊塊受力力分析析,要使物物塊沿沿斜面面下滑滑則mgsinθθ>μmgcosθθ,故μ<tanθ,故A、B選項(xiàng)錯(cuò)錯(cuò)誤;若要使使物塊塊在平平行于斜面面向上上的拉拉力F的作用用下沿沿斜面面勻速速上滑滑,由平衡衡條件件有:F-mgsinθ-μmgcosθ=0故F=mgsinθ+μmgcosθ,若μ=tanθ,則mgsinθ=μmgcosθ,即F=2mgsinθ,故C選項(xiàng)正正確;若要使使物塊塊在平平行于于斜面面向下的拉拉力F作用下下沿斜斜面向向下勻勻速滑滑動(dòng),由平衡衡條件件有:F+mgsinθ-μmgcosθ=0,則F=μmgcosθ-mgsinθ,若μ=tanθ,則mgsinθ=μmgcosθ,即F=0,故D選項(xiàng)錯(cuò)錯(cuò)誤.【答案】C知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)例1如如圖圖甲所所示,質(zhì)量量m30°的斜面上,用一平行于斜面的大小為30N的力F推滑塊,滑塊沿斜

面向上勻速運(yùn)動(dòng),斜面體質(zhì)量m2=10kg,且始終靜止,取g=10m/s2,求:一、受受力分分析的的常用用方法法及注注意事事項(xiàng)甲知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)(2)地面面對(duì)斜斜面體體的摩摩擦力力和支支持力力的大大小.(斜斜面體體始終終靜止止)【名師點(diǎn)點(diǎn)金】(1)要求得得滑塊塊與斜斜面之之間的的摩擦擦力,隔離滑塊塊進(jìn)行受受力分析;(2)求地面對(duì)對(duì)斜面體體的摩擦擦力和支支持力的的大小,對(duì)整體受受力分析.(1)滑滑塊對(duì)斜斜面的摩摩擦力大大小.知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)【規(guī)范全解解】(1)用隔離法法:對(duì)滑塊受受力分析析如圖乙乙所示,在平行斜斜面的方向上上F=m1gsin30°+Ff所以Ff=F-m1gsin30°=(30-由牛頓第第三定律律可知,滑塊對(duì)對(duì)斜面的的摩擦力力大小為為5N.乙丙丙知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)(2)用用整體法法:因兩兩個(gè)物體體均處于于平衡狀狀態(tài),故故可以將將滑塊與與斜面體體當(dāng)作一個(gè)整整體來(lái)研研究,其其受力如如圖丙所所示,由由圖丙可可知:在水平方方向上,有Ff地=Fcos30°=15N在豎直方方向上,有FN地=(m1+m2)g-Fsin30°=135N.【答案】(1)5N(2)15N135N知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)1.受力力分析的的三個(gè)判判斷依據(jù)據(jù)方法概述述(1)從從力的概概念判斷斷,尋找找對(duì)應(yīng)的的施力物物體.(2)從從力的性性質(zhì)判斷斷,尋找找產(chǎn)生的的原因.(3)從從力效果果判斷,尋找是2.對(duì)物物體進(jìn)行行正確的的受力分分析是解解決力學(xué)學(xué)問(wèn)題的的基礎(chǔ),在對(duì)物物體進(jìn)行受力分分析時(shí),為避免免漏力,應(yīng)做到到:知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)(2)分分析彈力力、摩擦擦力這些些接觸力力時(shí),按按一定的的繞向圍圍繞研究究對(duì)象,對(duì)接觸面逐逐一分析析.(1)養(yǎng)養(yǎng)成按““一重二二彈三摩摩四其他他”的順順序分析析受力的的習(xí)慣.3.為避避免多力力,應(yīng)注注意:(1)分分析出的的所有力力都應(yīng)找找得到施施力物體體.(2)不不能把研研究對(duì)象象對(duì)其他他物體的的作用力力也分析析進(jìn)去.(3)不不能同時(shí)時(shí)考慮合合力和分分力.知識(shí)建構(gòu)構(gòu)(1)整整體法和和隔離法法

整體法隔離法概念將加速度相同的幾個(gè)物

體作為一個(gè)整體來(lái)分析

的方法將研究對(duì)象與周?chē)矬w

分隔開(kāi)的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系

統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)

整體的加速度研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的

相互作用力注意問(wèn)題受力分析時(shí)不要再考慮

系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作

用一般隔離受力較少的物

體4.常用用方法知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)(2)假假設(shè)法在受力分分析時(shí),若不能能確定某某力是否否存在,可先對(duì)對(duì)其作出出存在或或不存在的假設(shè)設(shè),然后后再就該該力存在在與否對(duì)對(duì)物體運(yùn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)態(tài)影響的的不同來(lái)來(lái)判斷該力是是否存在在.知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)變式訓(xùn)練練1有有一個(gè)直直角支架架AOB,AO水平放置置,表面面粗糙,OB豎直向下,表表面光滑滑.AO上套有小小環(huán)P,OB上套有小小環(huán)Q,兩環(huán)質(zhì)質(zhì)量均為為m,兩環(huán)由一一根質(zhì)量量可忽略略、不可可伸長(zhǎng)的的細(xì)繩相相連,并并在某一一位置平平衡,如圖甲所所示.現(xiàn)現(xiàn)將P環(huán)向左移移一小段段距離,兩環(huán)再再次達(dá)到到平衡,那么將將移動(dòng)后的的平衡狀狀態(tài)和原原來(lái)的平平衡狀態(tài)態(tài)比較,AO桿對(duì)P環(huán)的支持持力FN和摩擦力力f的變化情情況是()A.FN不變,f變大B.FN不變,f變小C.FN變大,f變大D.FN變大,f變小甲知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】以兩環(huán)和細(xì)細(xì)繩整體為為對(duì)象求FN,可知豎直方方向上始終終二力平衡,FN=2mg不變;以Q環(huán)為對(duì)象,在重力、細(xì)細(xì)繩拉力F和OB壓力FN'作用下平衡衡,如圖乙所示示,設(shè)細(xì)繩和豎豎直方向的的夾角為α,則P環(huán)向左移的過(guò)程程中α將減小,FN'=mgtanα也將減小.再以整體為為對(duì)象,水平方向只有OB對(duì)Q的壓力FN'和OA對(duì)P環(huán)的摩擦力力f作用,因此f=FN'也減小.【答案】B乙知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)例2如圖圖甲所示,光滑半球球形容器固固定在水平平面上,O為球心,一質(zhì)量為m的小滑塊,在水平力力F的作用下靜靜止于P點(diǎn).設(shè)滑塊塊所受支持力為FN.OP與水平方向向的夾角為為θ.下列關(guān)系系正確的是是()A.F=B.F=mgtanθC.FN=D.FN=mgtanθ二、解決平平衡問(wèn)題的的常用方法法與一般步步驟甲知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【名師師點(diǎn)點(diǎn)金金】作出出小小滑滑塊塊的的受受力力圖圖,可采采用用合合成成法法,正交交分分解解法法、、力力的封封閉閉三三角角形形法法等等求求解解此此題題.知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)【規(guī)范范全全解解】解法法一一合合成成法法滑塊塊受受力力如如圖圖乙乙所所示示,由由平平衡衡條條件件知知:=tanθ乙丙知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)丁戊【答案案】A知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)1.處處理理共共點(diǎn)點(diǎn)力力平平衡衡問(wèn)問(wèn)題題的的常常用用方方法法方法法概概述述方法內(nèi)容分解法物體受到幾個(gè)力的作用.將某一個(gè)力

按力的效果進(jìn)行分解.則其分力和其

他力在所分解的方向上滿足平衡條

件.合成法物體受幾個(gè)力的作用.通過(guò)合成的方

法將它們簡(jiǎn)化成兩個(gè)力.這兩個(gè)力滿

足二力平衡條件.知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)力的封閉三角形法物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的

力的作用平衡時(shí),這三個(gè)力的矢量箭

頭首尾相接,構(gòu)成一個(gè)矢量三角形,

反之,若三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接

恰好構(gòu)成三角形,則這三個(gè)力的合力

必為零,利用三角形定則,根據(jù)正弦

定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)

學(xué)知識(shí)可求解未知力.正交分解法將處于平衡狀態(tài)的物體所受的力,分

解為相互正交的兩組力,每一組力都

滿足平衡條件.知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)(1)確確定定研研究究對(duì)對(duì)象象;2.解解共共點(diǎn)點(diǎn)力力作作用用下下平平衡(2)對(duì)研究究對(duì)象進(jìn)行受受力分析,并并畫(huà)受力分析析圖;知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(4)利用平平衡條件列方方程求解,并并進(jìn)行討論.(3)根據(jù)物物體的受力和和已知條件,采用力的合合成、分解、、圖解、正交交分解法,確定定解題方法;知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練2如如圖甲所示示,質(zhì)量為m的小物塊靜止止地放在半徑徑為R的半球體上,小小物塊與半球球體間的動(dòng)摩摩擦因數(shù)為μ,小物塊與球球心連線與水平地面的的夾角為θ,則下列說(shuō)法法正確的是()A.小物塊所所受摩擦力大大小為μmgsinθB.小物塊對(duì)對(duì)半球體的壓壓力大小為mgcosθC.小物塊所所受摩擦力大大小為mgsinθD.小物塊所所受摩擦力大大小為mgcosθ甲知識(shí)建構(gòu)技能建建構(gòu)【規(guī)范全全解】分析小小物塊塊受力力如圖圖乙所所示,因小物物塊靜靜止在在半球球體上,所以有有FN=mgsinθ,Ff=mgcosθ,故有D正確,B、C錯(cuò)誤;因小物物塊受受靜摩擦擦力作作用,其大小小不能能用Ff=μFN=μmgsinθ來(lái)計(jì)算算,故A錯(cuò)誤.【答案】D乙知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)例3跨跨過(guò)過(guò)定滑滑輪的的輕繩繩兩端端,分分別系系著物物體A和物體體B,物體體A放在傾傾角為為θ的斜面面上,如圖圖甲所所示.已知知物體體A的質(zhì)量量為m,物體體A與斜面的的動(dòng)摩摩擦因因數(shù)為為μ(μ<tanθ),滑滑輪的的摩擦擦不計(jì)計(jì).要要使物物體A靜止在在斜面上上,求求物體體B的質(zhì)量三、平衡中中的臨界問(wèn)問(wèn)題和極值值問(wèn)題甲知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】物體B受到重力mBg和拉力FT的作用,根據(jù)平衡條條件有:FT=mBg.選物體A為研究對(duì)象象,當(dāng)處于于將要向上上滑的臨界界狀態(tài)時(shí),它受到重重力mg、斜面支持持力FN、輕繩拉力力FT和沿斜面向向下的最大大靜摩擦力力Ffm作用,受力力情況如圖圖乙所示,根據(jù)平衡衡條件有:FN-mgcosθ=0FT-Ffm-mgsinθ=0【名師點(diǎn)金】由于斜面對(duì)對(duì)A的摩擦力的的方向是不不確定的,要分情況進(jìn)行討論.乙【答案】m(sinθ-μcosθ)≤mB≤m(sinθ+μcosθ)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.臨界問(wèn)問(wèn)題:某種種物理現(xiàn)方法概述知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.運(yùn)用假假設(shè)法解題題的基本步步驟是:(1)明確確研究對(duì)象象;(2)畫(huà)出研究究對(duì)象的受力圖;(3)假假設(shè)可發(fā)生生的臨界現(xiàn)現(xiàn)象;(4)列出滿滿足所發(fā)生生的臨界現(xiàn)現(xiàn)象的平衡方方程求解.2.解決臨臨界問(wèn)題的的方法:基基本思想是是假設(shè)法,即先假設(shè)設(shè)為某狀態(tài)態(tài),然后再根據(jù)平衡衡條件及有有關(guān)知識(shí)列列方程求解解.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)極值值:是指研研究平衡問(wèn)問(wèn)題中某物物理量變化化時(shí)出現(xiàn)的的最大值或或最小值.4.平衡中中的極值問(wèn)問(wèn)題知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)研究究極值的兩兩種方法①解析法:根據(jù)物體的的平衡條件件列方程,在解方程時(shí)時(shí)采用數(shù)學(xué)學(xué)知識(shí)求極值,通常用到的的數(shù)學(xué)知識(shí)識(shí)有二次函函數(shù)求極值值、討論分分式求極值值、三角函數(shù)數(shù)求極值、、以及幾何何法求極值值.②圖解法:即根據(jù)物體體的平衡條條件作出力力的矢量圖圖,然后根據(jù)圖圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析析,確定最大值值和最小值值,此法簡(jiǎn)便直直觀.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練3如圖甲甲所示,小小球的質(zhì)量量為2kg,兩根根輕繩AB和AC的一端連接于于豎直墻墻上,另另一端系系于小球球上.在在小球上上另施加加一個(gè)方方向與水平方向向成θ=60°的拉力F,若要使使兩繩都都能伸直直,求持持力F的大小范范圍.甲知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)【規(guī)范全解解】A受力如圖圖乙所示示,由平衡條條件有:Fsinθ+F1sinθ-mg=0乙【答案】N≤F≤N知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)高考真題題1A.等于于零B.不為零,方方向向右C.不為零,方向向左D.不為零,v0較大時(shí)方向向向左,v0較小時(shí)方向向向右知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】物塊勻速下滑滑加速度為零零,即二者具有相相同的加速度度,故可以用整體體法進(jìn)行求解解.【命題分析】此題為學(xué)生平平時(shí)遇到題的的變形,考查整體法和和隔離法的選擇,要求的問(wèn)題不不涉及內(nèi)力,故用整體法分分析求解,屬容易題.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】將物塊與斜劈劈作為一個(gè)整整體進(jìn)行受力力分析,由于整體不具有加速度度,故整體在水平平方向上不受受摩擦力,A項(xiàng)正確.【答案】A知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測(cè)1(2012年兗兗州市高三入入學(xué)檢測(cè))在在粗糙水平地地面上放著一個(gè)截面為半半圓的柱狀物物體A,A與豎直墻之間間放一光滑半半圓球B,整個(gè)裝置處于平平衡狀態(tài).已已知A、B兩物體的質(zhì)量量分別為M和m,則下列說(shuō)法正確的是是()A.A物體對(duì)地面的的壓力大小為為MgB.A物體對(duì)地面的的壓力大小為為(M+m)gC.B物體對(duì)A物體的壓力小小于mgD.A物體對(duì)地面的的摩擦力可能能大于mg知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)力A錯(cuò)B對(duì);對(duì)B隔離分析可知知B對(duì)A的壓力大于B的重力,C錯(cuò)錯(cuò);整體分析知A對(duì)地面的摩擦擦力等于墻對(duì)對(duì)B的支持力,對(duì)對(duì)B隔離分析,由由于不知A、B間作用力與豎豎直方向夾角角的大小,所所以墻對(duì)B的支持力可能大于B的重力,D對(duì)對(duì).【答案】BD【解析】對(duì)A、B整體分析可知知,地面對(duì)A的支持力等于于二者總的重重知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題2(2011年高高考·安徽理理綜卷)一質(zhì)質(zhì)量為m的物塊恰好靜靜止在傾角為θ的斜面上.現(xiàn)現(xiàn)對(duì)物塊施加加一個(gè)豎直向向下的恒力F,如圖所示.則物塊()A.仍處于于靜止?fàn)顟B(tài)態(tài)B.沿斜面面加速下滑滑