高考物理大一輪復習 第二章 受力分析 共點力的平衡

高考物理大一輪復習第二章受力分析共點力的平衡課件第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四一、受力分析1.定義:把指定物體(或研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都

分析出來,并畫出物體①受力

圖的過程。知識梳理2.受力分析的一般順序先分析場力(重力、電場力、磁場力),再分析接觸力(彈力、摩擦力),最

后分析其他力。第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四3.受力分析的步驟(1)明確②研究對象

——即確定分析受力的物體。(2)隔離物體分析——將研究對象從周圍物體中③隔離

出來,進而分

析周圍有哪些物體對它施加了力的作用。(3)畫出受力示意圖——邊分析邊將力一一畫在受力示意圖上,準確標出

④力的方向

。(4)檢查畫出的每一個力能否找出它的⑤施力物體

,檢查分析結果能否使研究對象處于題目所給的運動狀態(tài),否則,必然發(fā)生了漏力、添力或

錯力現(xiàn)象。第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四二、共點力的平衡1.平衡狀態(tài):物體處于①靜止

或②勻速直線運動

狀態(tài)。2.共點力的平衡條件:F合=③

0

或者

3.平衡條件的推論二力平衡如果物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),這兩個力必定大小相等,方向相反,為一對平衡力三力平衡如果物體在三個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),其中任意兩個力的合力一定與第三個力大小⑥相等

、方向⑦相反

多力平衡如果物體受多個力作用處于平衡狀態(tài),其中任何一個力與其余力的合力大?、嘞嗟?/p>

,方向⑨相反

第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四1.(1)物體沿光滑斜面下滑時,物體受到重力、支持力和下滑力的作用。(

)(2)速度等于零的物體一定處于平衡狀態(tài)。

(

)(3)物體的平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或速度等于零的狀態(tài)。

(

)(4)物體處于平衡狀態(tài)時,加速度等于零。

(

)(5)二力平衡時,這兩個力必定等大反向。

(

)(6)若物體受到三個力F1、F2、F3的作用而平衡,將F1轉動90°時,三個力的合

力大小為

F1。

(

)(7)多個共點力平衡時,其中任何一個力與其余各力的合力大小相等、方向

相反。

(

)

答案

(1)?

(2)?

(3)?

(4)√

(5)√

(6)√

(7)√第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四A.l+

m1g

B.

(m1+m2)gC.l+

m2g

D.

g

答案

C對木塊2受力分析得kΔx=μm2g。所以彈簧伸長量Δx=

,兩木塊間距即彈簧長度L=l+Δx=l+

。故答案為C。2.如圖所示,在一粗糙水平面上有兩塊質量分別為m1和m2的木塊1和2,中間

用一原長為l、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來,兩木塊與地面間的動摩擦

因數(shù)都為μ。現(xiàn)用一水平力向左拉木塊1,當兩木塊一起勻速運動時,兩木塊

之間的距離是

(

)第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四3.如圖所示,A、B兩物體緊靠著放在粗糙水平面上。A、B間接觸面光滑。

在水平推力F作用下兩物體一起加速運動,物體A恰好不離開地面,則關

于A、B兩物體的受力個數(shù),下列說法正確的是

(

)A.A受3個力,B受4個力B.A受4個力,B受3個力C.A受3個力,B受3個力D.A受4個力,B受4個力

答案

A由于A、B間接觸面光滑,故A、B間無摩擦力,由于物體A恰好不離開地面,故地面對A無支持力,所以地面對A沒有摩擦力,因此A物體受重

力、水平推力F、B對A的支持力三個力的作用;B物體受重力、A對B的壓

力、地面對B的支持力,由于A、B兩物體緊靠著放在粗糙水平面上,故還有

地面對B的摩擦力,所以B受四個力的作用,答案選A。第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四A.半圓柱體對小物塊的支持力變大B.外力F先變小后變大C.地面對半圓柱體的摩擦力先變大后變小D.地面對半圓柱體的支持力變大

答案

C設兩條虛線的夾角為θ,有F=mgsinθ,FN=mgcosθ,小物塊在下滑過程中,θ變大,所以A、B項錯誤;利用整體法,在水平方向有Ff=Fcosθ=

mgsin2θ,所以C項正確;在豎直方向有FN'=(M+m)g-Fsinθ,則支持力是變小

的,D項錯誤。4.如圖所示,上表面光滑的半圓柱體放在水平面上,小物塊從靠近半圓柱體

頂點O的A點,在外力F作用下沿圓弧緩慢下滑到B點,此過程中F始終沿圓弧

的切線方向且半圓柱體保持靜止狀態(tài)。下列說法中正確的是

(

)第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四重難一受力分析中的幾點注意事項重難突破受力分析時,除按先場力(重力、電磁力)后彈力再摩擦力的順序分

析外,在確定某個力是否存在時,應注意:1.只分析根據(jù)性質命名的力,不要把按效果命名的、分解或合成的力分

析進去,受力圖完成后再進行力的合成或分解;2.找不到施力物體的力一定不存在;3.受力情況與運動狀態(tài)必須滿足牛頓運動定律;4.對幾個物體組成的系統(tǒng)進行受力分析時,只分析外力,不分析系統(tǒng)內(nèi)物

體之間的內(nèi)力。第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

典例1一傾角為30°的斜劈放在水平地面上,一物體沿斜劈勻速下滑?，F(xiàn)

給物體施加如圖所示的力F,F與豎直方向的夾角為30°,斜劈仍靜止,則此時

地面對斜劈的摩擦力

(

)A.大小為零B.方向水平向右C.方向水平向左D.無法判斷大小和方向第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

解析斜劈傾角θ=30°,未施加作用力F時,對該物體進行受力分析可得μmgcosθ=mgsinθ,得μ=tanθ=

,物體對斜劈的壓力為FN=mgcosθ,摩擦力大小為f=μmgcosθ,由于斜劈此時靜止,以物體和斜劈為整體,由整體法可得

地面對斜劈的摩擦力為零,對斜劈進行受力分析可得,在水平方向滿足μmg

cosθcosθ=mgcosθsinθ;當施加作用力F后,對物體進行受力分析可得,沿

斜面向下的作用力F1=Fsin60°+mgsin30°,由最大靜摩擦力近似等于滑動

摩擦力可求最大靜摩擦力大小為fm=μ(Fcos60°+mgcos30°),代入μ值可求

得F1>fm,故物體加速下滑;對斜劈進行受力分析,在水平方向有fx=μ(Fcos60°+mgcos30°)cos30°,FNx=(Fcos60°+mgcos30°)sin30°,代入μ值可求得物體

對斜劈的滑動摩擦力在水平方向的分力仍與物體對斜劈的壓力在水平方

向的分力平衡,即fx與FNx等大反向,可知斜劈此時與地面無摩擦,A正確。

答案

A第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四1-1

(多選)如圖所示,豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上,另一端與斜面

體P連接,P與斜放的固定擋板MN接觸且處于靜止狀態(tài),彈簧處于豎直方向,

則斜面體P此刻受到的外力個數(shù)有可能為

(

)

A.2個

B.3個

C.4個

D.5個

第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

解析以斜面體P為研究對象,很顯然斜面體P受到重力和彈簧彈力F1作用,二力共線。若F1=mg,二力使P處于平衡(如圖甲所示)。

若F1>mg,擋板MN必對斜面體施加垂直斜面向下的力FN的作用,FN產(chǎn)生水平

向左的分量,欲使物體P處于平衡狀態(tài),MN必對斜面體施加平行接觸面斜向

下的摩擦力Ff(如圖乙所示),故答案為A、C。答案

AC第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四重難二動態(tài)平衡問題解決動態(tài)平衡問題常用的方法方法步驟解析法(1)選某一狀態(tài)對物體進行受力分析(2)將物體受的力按實際效果分解或正交分解(3)列平衡方程求出未知量與已知量的關系表達式(4)根據(jù)已知量的變化情況來確定未知量的變化情況圖解法(1)選某一狀態(tài)對物體進行受力分析(2)根據(jù)平衡條件畫出平行四邊形(3)根據(jù)已知量的變化情況,畫出平行四邊形的邊角變化(4)確定未知量大小、方向的變化

注意

處理平衡狀態(tài)中的臨界問題和極值問題,要正確進行受力分析,弄清臨界條件,利用好臨界條件列出平衡方程求解。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

A.MN對Q的彈力逐漸減小B.地面對P的摩擦力逐漸增大C.P、Q間的彈力先減小后增大D.Q所受的合力逐漸增大

典例2半圓柱體P放在粗糙的水平地面上,其右端有一固定放置的豎直擋

板MN。在半圓柱體P和MN之間放有一個光滑均勻的小圓柱體Q,整個裝置

處于平衡狀態(tài),如圖所示是這個裝置的截面圖?，F(xiàn)使MN保持豎直并且緩

慢地向右平移,在Q滑落到地面之前,發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止。則在此過程中,

下列說法中正確的是

(

)第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四力,F2的方向水平向左保持不變,F1的方向順時針旋轉,由平行四邊形的邊長

變化可知:F1與F2都逐漸增大,A、C錯誤;由于緩慢移動,Q處于平衡狀態(tài),所

受合力為零,D錯誤;對PQ整體受力分析,如圖乙所示,由平衡條件得,f=F2=

mgtanθ,由于θ不斷增大,故f不斷增大,B正確。

答案

B

解析

Q的受力情況如圖甲所示,F1表示P對Q的彈力,F2表示MN對Q的彈第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四2-1如圖所示,一定質量的物塊用兩根輕繩懸在空中,其中繩OA固定不變,

繩OB在豎直平面內(nèi)由水平方向向上轉動,則在繩OB由水平轉至豎直的過

程中,繩OB的張力的大小將

(

)A.一直變大

B.一直變小C.先變大后變小

D.先變小后變大第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四如圖為繩OB轉動過程中對結點的受力示意圖,由圖可知,繩OB的張力先變

小后變大。

答案

D

解析在繩OB轉動的過程中物塊始終處于靜止狀態(tài),所受合力始終為零,第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四1.對整體法和隔離法的理解整體法是指將相互關聯(lián)的各個物體看成一個整體,并對此整體進行分析

的方法,整體法的優(yōu)點在于只需要分析整個系統(tǒng)與外界的關系,避開了系

統(tǒng)內(nèi)部繁雜的相互作用。隔離法是指將某物體從周圍物體中隔離出來,單獨分析該物體的方法,隔

離法的優(yōu)點在于能把系統(tǒng)內(nèi)各個物體所處的狀態(tài)、物體狀態(tài)變化的原

因以及物體間的相互作用關系表達清楚。重難三整體法與隔離法在平衡問題中的應用第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四2.整體法和隔離法的使用技巧當分析相互作用的兩個或兩個以上物體整體的受力情況及分析外力對

系統(tǒng)的作用時,宜用整體法;而在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體(或一個物體各部分)

間的相互作用時常用隔離法。整體法和隔離法不是獨立的,對一些較復

雜問題,通常需要多次選取研究對象,交替使用整體法和隔離法。

典例3在粗糙水平面上放著一個三角形木塊abc,在它的兩個粗糙斜面上

分別放有質量為m1和m2的兩個物體,m1>m2,如圖所示,若三角形木塊和兩物

體都是靜止的,則粗糙水平面對三角形木塊

(

)第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

A.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向右B.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向左C.有摩擦力的作用,但摩擦力的方向不能確定,因m1、m2、θ1、θ2的數(shù)值均

未給出D.以上結論都不對典例3在粗糙水平面上放著一個三角形木塊abc,在它的兩個粗糙斜面上

分別放有質量為m1和m2的兩個物體,m1>m2,如圖所示,若三角形木塊和兩物

體都是靜止的,則粗糙水平面對三角形木塊

(

)第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四到兩物體對它的壓力FN1、FN2,摩擦力F1、F2。由兩物體的平衡條件知,這四

個力的大小分別為FN1=m1gcosθ1

FN2=m2gcosθ2F1=m1gsinθ1

F2=m2gsinθ2它們的水平分力的大小(如圖所示)分別為

FN1x=FN1sinθ1=m1gcosθ1sinθ1

解析

解法一(隔離法)

把三角形木塊隔離出來,它的兩個斜面上分別受第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四FN2x=FN2sinθ2=m2gcosθ2sinθ2F1x=F1cosθ1=m1gcosθ1sinθ1F2x=F2cosθ2=m2gcosθ2sinθ2其中FN1x=F1x,FN2x=F2x,即它們的水平分力互相平衡,木塊在水平方向無滑動

趨勢,因此不受地面的摩擦力作用。解法二(整體法)

由于三角形木塊和斜面上的兩物體都靜止,可以把它們

看成一個整體,如圖所示,豎直方向受到重力(m1+m2+M)g和支持力FN作用處

于平衡狀態(tài),水平方向無任何滑動趨勢,因此不受地面的摩擦力作用。

答案

D第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四3-1如圖所示,A、B兩木塊放在水平面上,它們之間用細線相連,兩次連接

情況中細線傾斜方向不同但傾角一樣,兩木塊與水平面間的動摩擦因數(shù)相

同。先后用水平力F1和F2拉著A、B一起勻速運動,則

(

)A.F1>F2

B.F1=F2C.FT1>FT2

D.FT1=FT2

答案

B

解析取A、B整體為研究對象,由水平方向合力為零可得:F1=F2=μ(mA+mB)g,A錯誤,B正確;隔離物體A可求得:FT1cosθ=μ(mAg-FT1sinθ),FT2cosθ=μ(mAg+FT2sinθ),比較可得:FT1<FT2,C、D錯誤。第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四共點力平衡中的臨界與極值問題的處理方法1.臨界問題當某物理量變化時,會引起其他幾個物理量的變化,從而使物體所處的平衡

狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”,在問題的描述中常用“剛好”、

“剛能”、“恰好”等語言敘述。思想方法第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四常見的臨界狀態(tài)有:(1)兩接觸物體脫離與不脫離的臨界條件是相互作用力為0(主要體現(xiàn)為兩物體間的彈力為0);(2)繩子斷與不斷的臨界條件為繩中張力達到最大值;繩子繃緊與松弛的臨界條件為繩中張力為0;(3)存在摩擦力作用的兩物體間發(fā)生相對滑動或相對靜止的臨界條件為靜摩擦力達到最大。研究的基本思維方法:假設推理法。2.極值問題平衡物體的極值,一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題。一般用圖解法或解析法進行分析。第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四典例物體A的質量為2kg,兩根輕細繩b和c的一端連接于豎直墻上,另一

端系于物體A上,在物體A上另施加一個方向與水平線成θ角的拉力F,相關

幾何關系如圖所示,θ=60°。若要使兩繩都能伸直,求拉力F的大小范圍。(g

取10m/s2)第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

解析

c繩剛好伸直時,拉力F最小,物體A受力如圖所示:

由平衡條件得:Fminsinθ+Fbsinθ-mg=0Fmincosθ-Fbcosθ=