2019屆新課標(biāo)高考物理一輪復(fù)習(xí)第二章相互作用第4講受力分析共點(diǎn)力的平衡講義資料

物理課標(biāo)版第4講受力分析共點(diǎn)力的平衡考點(diǎn)一受力分析

1.受力分析是把指定物體(或研究對(duì)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。2.受力分析的一般順序先分析場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力),再分析接觸力(彈力、摩擦力),最

后分析其他力。3.受力分析的步驟(1)明確②研究對(duì)象

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

出來,進(jìn)而

分析周圍有哪些物體對(duì)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(zhǔn)確標(biāo)

出④力的方向

。(4)檢查畫出的每一個(gè)力能否找出它的⑤施力物體

,檢查分析結(jié)果

能否使研究對(duì)象處于題目所給的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),否則,必然發(fā)生了漏力、添

力或錯(cuò)力現(xiàn)象。(1)對(duì)物體受力分析時(shí),只能畫該物體受到的力,其他物體受到的力不能

畫在該物體上。

(

)(2)物體沿光滑斜面下滑時(shí),受到重力、支持力和下滑力的作用。

(

)答案

(1)√

(2)?

1.受力分析時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn)(1)只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力,不要把按效果命名的、分解或合成的力

分析進(jìn)去,受力圖完成后再進(jìn)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)必須滿足牛頓運(yùn)動(dòng)定律;(4)對(duì)幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)進(jìn)行受力分析時(shí),只分析外力,不分析系統(tǒng)內(nèi)

物體之間的內(nèi)力。2.受力分析的常用方法(1)整體法和隔離法①研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力時(shí),通常用整體法。②研究系統(tǒng)內(nèi)部各物體之間的相互作用力時(shí),通常用隔離法。(2)假設(shè)法在受力分析時(shí),若不能確定某力是否存在,可先對(duì)其作出存在或不存在

的假設(shè),然后再就該力存在與否對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響來判斷該力是否

存在。

1-1

(2017湖北沙市中學(xué))在恒力F作用下,a、b兩物體一起沿粗糙豎直墻面勻速向上運(yùn)動(dòng),則關(guān)于它們受力情況的說法正確的是

(

)

A.a一定受到4個(gè)力B.b可能受到4個(gè)力C.a與墻壁之間一定有彈力和摩擦力D.a與b之間不一定有摩擦力答案

A對(duì)物體b受力分析,受重力、支持力和摩擦力,處于三力平衡

狀態(tài),故B、D錯(cuò)誤;對(duì)物體a、b整體受力分析,受重力、推力F,若墻壁對(duì)

整體有彈力,水平方向不能平衡,故墻壁對(duì)整體沒有彈力,故也沒有摩擦力;最后對(duì)物體a受力分析,受推力、重力、物體b對(duì)其的壓力和靜摩擦

力,即物體a共受4個(gè)力,故A正確,C錯(cuò)誤。1-2

(2016內(nèi)蒙古集寧一中月考)如圖所示,A和B兩物塊的接觸面是水

平的,A與B保持相對(duì)靜止一起沿固定粗糙斜面勻速下滑,在下滑過程中

B的受力個(gè)數(shù)為

(

)

A.3

B.4

C.5

D.6答案

B先以A為研究對(duì)象,分析受力情況:受重力、B對(duì)A豎直向上的

支持力,B對(duì)A沒有摩擦力,否則A不會(huì)勻速運(yùn)動(dòng)。再對(duì)B研究,B受到重力、A對(duì)B豎直向下的壓力,斜面的支持力和滑動(dòng)摩擦力,共4個(gè)力,B正

確。從力的概念判斷尋找對(duì)應(yīng)的施力物體從力的性質(zhì)判斷尋找產(chǎn)生的原因從力的效果判斷尋找是否發(fā)生形變或改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即是否產(chǎn)生了加速度)從力的相互性判斷從力的反作用角度去尋找方法指導(dǎo)在受力分析時(shí)遇到不能確定的力,可用以下方法進(jìn)行判斷?？键c(diǎn)二解答平衡問題的基本方法

一、共點(diǎn)力的平衡1.平衡狀態(tài):物體處于①靜止

或②勻速直線運(yùn)動(dòng)

狀態(tài)。2.共點(diǎn)力的平衡條件:F合=③

0

或

二、平衡條件的推論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),這兩個(gè)力必定大?、?/p>

相等

,方向⑦相反

,為一對(duì)⑧平衡力

。2.三力平衡(1)如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài),其中任意兩個(gè)力的

合力一定與第三個(gè)力大?、嵯嗟?/p>

、方向⑩相反

。(2)物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí),表示這三個(gè)力的有向線

段通過平移可構(gòu)成封閉三角形。(3)物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí),如圖所示,則有:

=

=

。

3.多力平衡如果物體受多個(gè)力作用處于平衡狀態(tài),其中任何一個(gè)力與其余力的合力

大小

相等

,方向

相反

。

(1)速度等于零的物體一定處于平衡狀態(tài)。

(

)(2)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)。

(

)(3)物體處于平衡狀態(tài)時(shí),加速度等于零。

(

)(4)二力平衡時(shí),這兩個(gè)力必定等大反向。

(

)(5)若物體受到三個(gè)力F1、F2、F3的作用而平衡,將F1轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí),三個(gè)力

的合力大小為

F1。

(

)(6)多個(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí),其中任何一個(gè)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)√

合成法物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡,則任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)

力大小相等,方向相反分解法物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡,將某一個(gè)力按力的效果分解,則其分

力和其他兩個(gè)力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用時(shí),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(duì)受三個(gè)力作用而平衡的物體,將力平移使三力組成一個(gè)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(shí)求解未知力拉密定理法

物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí),如圖所示,則有(拉密定理):?=?=?。1.求解平衡問題的常用方法2.常用的數(shù)學(xué)工具(1)力的三角形為直角三角形:三角函數(shù),勾股定理等。(2)力的三角形為斜三角形:三角形相似,正、余弦定理等。

2-1

(2016課標(biāo)Ⅲ,17,6分)如圖,兩個(gè)輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段

固定圓弧上;一細(xì)線穿過兩輕環(huán),其兩端各系一質(zhì)量為m的小球。在a和b

之間的細(xì)線上懸掛一小物塊。平衡時(shí),a、b間的距離恰好等于圓弧的半

徑。不計(jì)所有摩擦。小物塊的質(zhì)量為

(

)

A.

B.

m

C.m

D.2m答案

C由于物塊通過掛鉤懸掛在線上,細(xì)線穿過圓環(huán)且所有摩擦都

不計(jì),可知線上各處張力都等于小球重力mg。如圖所示,由對(duì)稱性可

知a、b位于同一水平線上,物塊處于圓心O點(diǎn)正上方,則∠1=∠2,∠3=∠4,∠1=∠5。因圓弧對(duì)輕環(huán)的彈力沿圓弧半徑方向,且輕環(huán)重力不計(jì),由

平衡條件知環(huán)兩側(cè)細(xì)線關(guān)于圓弧半徑對(duì)稱,則∠5=∠6,由幾何關(guān)系得∠

1=∠2=∠5=∠6=30°,∠3=∠4=60°。再由物塊受力平衡有mg

cos60°+

mg

cos60°=Mg,故有M=m,C正確。

2-2

(多選)如圖所示,重物的質(zhì)量為m,輕細(xì)繩AO和BO的A端、B端是固

定的。平衡時(shí)AO是水平的,BO與水平方向的夾角為θ。AO的拉力F1和

BO的拉力F2的大小是

(

)

A.F1=mg

cos

θ

B.F1=

C.F2=mgsinθ

D.F2=

解直角三角形得F1=

,F2=

,故選項(xiàng)B、D正確。

解法二:(分解法)用效果分解法求解。F2共產(chǎn)生兩個(gè)作用效果,一個(gè)是水平方向沿A→O

拉繩子AO,另一個(gè)是拉著豎直方向的繩子。如圖乙所示,將F2分解在這

兩個(gè)方向上,結(jié)合力的平衡等知識(shí)得:

答案

BD

解法一:(合成法)由平行四邊形定則,作出F1、F2的合力F12,如圖甲所示,又考慮到F12=mg,F1=F2'=

,F2=

=

。顯然,也可以按F3(或F1)產(chǎn)生的效果分解F3(或F1)來求解此題。解法三:(正交分解法)將O點(diǎn)受的力沿水平方向、豎直方向正交分解,如圖丙所示。由力的平

衡條件得F2

cos

θ-F1=0,F2sinθ-mg=0,解得F2=

,F1=

。

解法四:(力的三角形法)結(jié)點(diǎn)O受到F1、F2和F3作用處于平衡狀態(tài),畫出受力分析圖,再將三個(gè)力的矢量平移到一個(gè)三角形中,三力構(gòu)成首尾依次相接的封閉三角形,如

圖丁所示。

丁則由直角三角形知識(shí)可知:F1=

,F2=

。解法五:(拉密定理法)對(duì)O點(diǎn)受力分析,如圖戊所示,根據(jù)拉密定理有:

戊

=

=

則F1=

mg=

F2=

mg=

2-3

(2016課標(biāo)Ⅰ,19,6分)(多選)如圖,一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO'懸掛

于O點(diǎn);另一細(xì)繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊a,另一端系一位于水平粗糙

桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若F方

向不變,大小在一定范圍內(nèi)變化,物塊b仍始終保持靜止,則?(

)

A.繩OO'的張力也在一定范圍內(nèi)變化B.物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化答案

BD系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),連接a和b的繩的張力大小T1始終等于

物塊a的重力Ga,C項(xiàng)錯(cuò)誤;以O(shè)'點(diǎn)為研究對(duì)象,受力分析如圖甲所示,T1恒

定,夾角θ不變,由平衡條件知,繩OO'的張力T2