《创新设计》高考物理一轮复习第章-相互作用-第讲-受力分析-共点力的平衡.ppt

单击此处编辑母版文本样式,梳理深化 强基固本,多维课堂 热点突破,思维建模 素养提升,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,讲受力分析共点力的平衡,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,_,示意图的过程,2,受力分析的一般顺序,先分析场力,(_,、电场力、磁场力,),，再分析接触力,(,弹力、,_),，最后分析其他力,.,受力分析,受力,重力,摩擦力,1.,平衡状态,物体处于,_,状态或,_,状态,共点力的平衡,(,考纲要求,),静止,匀速直线运动,3,平衡条件的推论,(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,_,(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，其中任何一个力与其余两个力的合力大小,_,，方向,_,；并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量,_,(3),多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小,_,，方向,_,相等,相反,相等,相反,三角形,相等,相反,判断正误，正确的划,“,”,，错误的划,“,”,1(江苏省扬州测试)(单选)质量为m的长方形木块静止在倾角为的斜面上，斜面对木块的支持力和摩擦力的合力方向应该是(),A沿斜面向下B垂直于斜面向上,C沿斜面向上D竖直向上,基础自测,CB与墙壁之间一定有弹力和摩擦力,即学即练(苏州调研)如图2412所示，质量均为m的小球A、B用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点，在外力F的作用下，小球A、B处于静止状态若要使两小球处于静止状态且悬线OA与竖直方向的夹角保持30不变，则外力F的大小(),因此B受到三个力的作用，即：重力、A对B的支持力、A对B的水平向左的静摩擦力，故只有选项A正确,选小球为研究对象，其受力情况如图所示，用平行四边形定则作出相应的“力三角形OAB”，其中OA的大小、方向均不变，AB的方向不变，推动斜面时，FT逐渐趋于水平，B点向下转动，可知FT先减小后增大，FN不断增大，选项D正确,解析作出球在某位置时的受力分析图，如图所示，在小球运动的过程中，F1的方向不变，F2与竖直方向的夹角逐渐变大，画力的动态平行四边形，由图可知F1、F2均增大，选项B正确,并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量_,“动态平衡”是指物体所受的力一部分是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，但变化过程中的每一个定态均可视为平衡状态，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题解决这类问题的一般思路是：把“动”化为“静”，“静”中求“动”,热点二共点力的平衡问题,(3)画好受力图后，要检查，防止多力和少力,解析因在施加拉力F前，弹簧处于伸长状态，此时地面对A的摩擦力水平向左，地面对B的摩擦力水平向右，对B施加水平向右的拉力后，随着F的增大，物体B受的摩擦力先水平向右逐渐减小，再水平向左逐渐增大，当B相对地面向右运动后，物体B受地面摩擦力不再变化，而在物体B运动之前，物体A受地面的摩擦力水平向左，大小不变，当B向右运动后，随弹簧弹力的增大，物体A受到的摩擦力逐渐增大，综上所述，选项A、D正确，B、C错误,解析推动斜面时，小球始终处于平衡状态，根据共点力的平衡条件解决问题,解析以甲物体为研究对象，受重力和乙对它的支持力，共2个力的作用，甲、乙两物体间无摩擦力作用；,(3)画好受力图后，要检查，防止多力和少力,(5)在受力分析的过程中，要注意题目给出的物理条件(如光滑不计摩擦；,(3)求平衡的极值问题有几种方法？分别要用到什么知识？,2分析动态平衡问题的两种方法,增大推力F若物块保持静止则弹簧的弹力不变，D错误,(3)画好受力图后，要检查，防止多力和少力,解析,如图所示，物体受重力,mg,、支持力,F,N,、摩擦力,F,而处于静止状态，故支持力与摩擦力的合力必与重力等大反向，,D,正确,答案,D,2(重庆卷，1)(单选)如图241所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角.若此人所受重力为G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为(),图241,AGBGsin,CGcos DGtan,解析,运用力的平衡条件，可求得椅子对人的作用力选人为研究对象，人受到重力和椅子各部分对他的作用力的合力，根据力的平衡条件可知，椅子对他的作用力的合力与重力等大、反向，故选项,A,正确,答案,A,3(盐城模拟)(多选)如图242所示，A、B两物体静止在粗糙水平面上，其间用一根轻弹簧相连，弹簧的长度大于原长若再用一个从零开始缓慢增大的水平力F向右拉物体B，直到A即将移动，此过程中，地面对B的摩擦力F1和对A的摩擦力F2的变化情况是(),AF1先变小后变大再不变,BF1先不变后变大再变小,CF2先变大后不变,DF2先不变后变大,图,2,4,2,解析,因在施加拉力,F,前，弹簧处于伸长状态，此时地面对,A,的摩擦力水平向左，地面对,B,的摩擦力水平向右，对,B,施加水平向右的拉力后，随着,F,的增大，物体,B,受的摩擦力先水平向右逐渐减小，再水平向左逐渐增大，当,B,相对地面向右运动后，物体,B,受地面摩擦力不再变化，而在物体,B,运动之前，物体,A,受地面的摩擦力水平向左，大小不变，当,B,向右运动后，随弹簧弹力的增大，物体,A,受到的摩擦力逐渐增大，综上所述，选项,A,、,D,正确，,B,、,C,错误,答案,AD,4(清远市高三调研)(单选)如图243所示，甲、乙、丙三个物体叠放在水平面上，用水平力F拉位于中间的物体乙，它们仍保持静止状态，三个物体的接触面均为水平，则乙物体受力的个数为(),图243,A3个B4个,C5个D6个,解析,以甲物体为研究对象，受重力和乙对它的支持力，共,2,个力的作用，甲、乙两物体间无摩擦力作用；以乙物体为研究对象，受重力、甲对其压力、外力,F,、丙对其支持力和丙对其向左的静摩擦力共,5,个力的作用故正确选项为,C.,答案,C,5,(,单选,),如图,2,4,4,所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕,O,点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力,F,1,和球对斜面的压力,F,2,的变化情况是,(,),A,F,1,先增大后减小，,F,2,一直减小,B,F,1,先减小后增大，,F,2,一直减小,C,F,1,和,F,2,都一直减小,D,F,1,和,F,2,都一直增大,图,2,4,4,解析,小球受力如图甲所示，因挡板是缓慢移动，所以小球处于动态平衡状态，在移动过程中，此三力,(,重力,G,、斜面的支持力,N,、挡板的弹力,F,),组合成一矢量三角形的变化情况如图乙所示,(,重力大小方向均不变，斜面对其支持力方向始终不变,),，由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小，挡板对小球弹力先减小后增大，再由牛顿第三定律知,B,对,答案,B,受力分析的思路和技巧,进行受力分析应注意以下几个方面：,(1),明确研究对象,(,可以是一个点、一个物体或一个系统等,),(2),按顺序找力,(,一,“,重,”,、二,“,弹,”,、三,“,摩擦,”,、四,“,其他,”,),(3),画好受力图后，要检查，防止多力和少力,热点一受力分析,(4),受力分析口诀：地球周围受重力，绕物一周找弹力，考虑有无摩擦力，其他外力细分析，合力分力不重复，只画受力抛施力,(5),在受力分析的过程中，要注意题目给出的物理条件,(,如光滑,不计摩擦；轻物,重力不计；运动时空气阻力忽略等,),(6),只分析根据性质命名的力,(,如重力、弹力、摩擦力等,),，不分析按效果命名的力,(,如下滑力、动力、阻力等,),【,典例,1】,如图,2,4,5,所示，两个相似的斜面体,A,、,B,在竖直向上的力,F,的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上关于斜面体,A,和,B,的受力情况，下列说法正确的是,(,),A,A,一定受到四个力,B,B,可能受到四个力,C,B,与墙壁之间一定有弹力和摩擦力,D,A,与,B,之间一定有摩擦力,图,2,4,5,解析,对,A,、,B,整体受力分析，如图甲所示，受到向下的重力和向上的推力,F,，由平衡条件可知,B,与墙壁之间不可能有弹力，因此也不可能有摩擦力，故,C,错；对,B,受力分析如图乙所示，其受到重力、,A,对,B,的弹力及摩擦力而处于平衡状态，故,B,只能受到三个力，,B,错；对,A,受力分析，如图丙所示，受到重力、推力、,B,对,A,的弹力和摩擦力，共四个力，,A,、,D,对,答案,AD,反思总结,受力分析的基本思路,【跟踪短训】,1(江西联考)用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q，如图246所示P、Q均处于静止状态，则下列相关说法正确的是 (),AP受4个力,BQ受3个力,C若绳子变长，绳子的拉力将变小,D若绳子变短，Q受到的静摩擦力将增大,图,2,4,6,解析,先研究,Q,，水平方向上,Q,受墙壁和小球,P,的弹力而平衡，竖直方向上,Q,受重力和,P,对它的竖直向上的摩擦力而平衡，故,Q,受到的静摩擦力始终等于其重力，选项,B,、,D,错误；再研究,P,，,P,受重力、绳子拉力、,Q,对它的支持力和竖直向下的摩擦力作用，选项,A,正确；以,P,、,Q,整体为研究对象，设绳子与墙壁之间的夹角为,，若绳子变长，,将变小，根据平衡条件在竖直方向上有：,F,cos,G,总,，则绳子的拉力将变小，选项,C,正确,答案,AC,1,研究对象的选取方法,热点二共点力的平衡问题,2,处理平衡问题的常用方法,方法,内容,合成法,物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反,分解法,物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件,正交分解法,物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件,力的三角形法,对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力,解析,这是典型的平衡模型，解题的要点是对两小球进行受力分析、列平衡方程，若取两小球作为一个整体来研究会更方便,方法,1,：,分别对两小球受力分析，如图所示,F,A,sin 30,F,B,sin,0,F,B,sin,F,C,0,，,F,B,F,B,得,F,A,2,F,C,，即弹簧,A,、,C,的伸长量之比为,2,1,，选项,D,正确,答案,D,反思总结,求共点力作用下物体平衡问题的一般步骤,【跟踪短训】,2(安徽名校联考，14)如图248所示，用平行于斜面体A的斜面的轻弹簧将物块P拴接在挡板B上，在物块P上施加沿斜面向上的推力F，整个系统处于静止状态下列说法正确的是(),A物块P与斜面之间一定存在摩擦力,B弹簧的弹力一定沿斜面向下,C地面对斜面体A的摩擦力水平向左,D若增大推力，则弹簧弹力一定减小,图,2,4,8,解析,对物块,P,受力分析可知，若推力,F,与弹簧弹力的合力平衡了物块重力沿斜面向下的分力，则无摩擦力，,A,错误；弹簧处于拉伸或压缩状态物块,P,均可能保持静止，,B,错误；由整体法可知地面对斜面体,A,的静摩擦力平衡了推力,F,水平向右的分力，,C,正确；增大推力,F,若物块保持静止则弹簧的弹力不变，,D,错误,答案,C,3(云南三校统考，16)一铁架台放于水平地面上，其上有一轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直，现将水平力F作用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止，则在这一过程中(),A细线拉力逐渐增大,B铁架台对地面的压力逐渐增大,C铁架台对地面的压力逐渐减小,D铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大,图,2,4,9,答案,AD,1,动态平衡,“,动态平衡,”,是指物体所受的力一部分是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，但变化过程中的每一个定态均可视为平衡状态，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题解决这类问题的一般思路是：把,“,动,”,化为,“,静,”,，,“,静,”,中求,“,动,”,热点三动态平衡问题的分析,2,分析动态平衡问题的两种方法,方法,步骤,解析法,(1),列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式,(2),根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况,图解法,(1),根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化,(2),确定未知量大小、方向的变化,【典例3】(天津卷，5)如图2410所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是(),AFN保持不变，FT不断增大,BFN不断增大，FT不断减小,CFN保持不变，FT先增大后减小,DFN不断增大，FT先减小后增大,图,2,4,10,解析,推动斜面时，小球始终处于平衡状态，根据共点力的平衡条件解决问题,选小球为研究对象，其受力情况如图所示，用平行四边形定则作出相应的,“,力三角形,OAB,”,，其中,OA,的大小、方向均不变，,AB,的方向不变，推动斜面时，,F,T,逐渐趋于水平，,B,点向下转动，可知,F,T,先减小后增大，,F,N,不断增大，选项,D,正确,答案,D,【,跟踪短训,】,4,如图,2,4,11,所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中,(,该过程小球未脱离球面,),，木板对小球的推力,F,1,、半球面对小球的支持力,F,2,的变化情况正确的是,(,),A,F,1,增大，,F,2,减小,B,F,1,增大，,F,2,增大,C,F,1,减小，,F,2,减小,D,F,1,减小，,F,2,增大,图,2,4,11,解析,作出球在某位置时的受力分析图，如图所示，在小球运动的过程中，,F,1,的方向不变，,F,2,与竖直方向的夹角逐渐变大，画力的动态平行四边形，由图可知,F,1,、,F,2,均增大，选项,B,正确,答案,B,1,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,”,等语言叙述,处理临界问题的思维方法,假设推理法,思想方法,4.,共点力平衡中的临界与极值问题的处理方法,审题指导,正确解答本题需要从以下几个角度分析：,(1),水平地面上的物体受几个力的作用？,(2),三个以上力的平衡问题用什么方法求解？,(3),求平衡的极值问题有几种方法？分别要用到什么知识？,解析,由于物体在水平面上做匀速直线运动，随着拉力与水平方向的夹角,的不同，物体与水平面间的弹力不同，因而滑动摩擦力也不一样而拉力在水平方向的分力与摩擦力相等以物体为研究对象，受力分析如图所示，因为物体处于平衡,答案,B,即学即练(苏州调研)如图2412所示，质量均为m的小球A、B用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点，在外力F的作用下，小球A、B处于静止状态若要使两小球处于静止状态且悬线OA与竖直方向的夹角保持30不变，则外力F的大小(),图,2,4,12,解析,取,A,、,B,两球为一整体，质量为,2,m,，悬线,OA,与竖直方向夹角为,30,，由图可以看出，外力,F,与悬线,OA,垂直时为最小，,F,min,2,mg,sin,mg,，所以外力,F,应大于或等于,mg,，选项,B,、,C,、,D,均正确,答案,BCD,附：对应高考题组,1(江苏卷，1)如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为，重力加速度为g.若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为(),答案,A,2(上海卷，8)如图所示，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表面水平，则在斜面上运动时，B受力的示意图为,(),AF1先变小后变大再不变,【典例3】(天津卷，5)如图2410所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是(),再研究P，P受重力、绳子拉力、Q对它的支持力和竖直向下的摩擦力作用，选项A正确；,解析推动斜面时，小球始终处于平衡状态，根据共点力的平衡条件解决问题,4如图2411所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面)，木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是(),热点三动态平衡问题的分析,解析推动斜面时，小球始终处于平衡状态，根据共点力的平衡条件解决问题,A物块P与斜面之间一定存在摩擦力,CB与墙壁之间一定有弹力和摩擦力,C沿斜面向上D竖直向上,并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量_,解析A、B整体沿斜面向下的加速度a可沿水平方向和竖直方向分解为加速度a和a，如图所示，以B为研究对象，B滑块必须受到水平向左的力来产生加速度a.,AFN保持不变，FT不断增大,解析,A,、,B,整体沿斜面向下的加速度,a,可沿水平方向和竖直方向分解为加速度,a,和,a,，如图所示，以,B,为研究对象，,B,滑块必须受到水平向左的力来产生加速度,a,.,因此,B,受到三个力的作用，即：重力、,A,对,B,的支持力、,A,对,B,的水平向左的静摩擦力，故只有选项,A,正确,答案,A,3(山东卷，17)如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点悬挂一重物M，将两相同木块m分别紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小，FN表示木块与挡板间正压力的大小若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O1、O2始终等高，则(),AFf变小BFf不变,CFN变小DFN变大,甲,答案,BD,4(上海卷，8)如图所示，质量mAmB的两物体A、B叠放在一起，靠着竖直墙面让它们由静止释放，在沿粗糙面下落过程中，物体B的受力示意图是(),解析,两物体,A,、,B,叠放在一起，在沿粗糙墙面下落过程中，由于物块与竖直墙面之间没有压力，没有摩擦力，二者一起做自由落体运动，,AB,之间没有弹力作用，物体,B,的受力示意图是图,A.,答案,A,