受力分析.ppt

强基固本强基固本考点突破考点突破第第4课时课时受力分析共点力的平衡受力分析共点力的平衡强基固本强基固本考点突破考点突破静止静止匀速直匀速直线线运运动动强基固本强基固本考点突破考点突破3平衡条件的推平衡条件的推论论(1)二二力力平平衡衡：如如果果物物体体在在两两个个共共点点力力的的作作用用下下处处于于平平衡衡状状态态，这这两个力必定大小两个力必定大小 ，方向，方向 。(2)三三力力平平衡衡：如如果果物物体体在在三三个个共共点点力力的的作作用用下下处处于于平平衡衡状状态态，其其中中任任何何一一个个力力与与其其余余两两个个力力的的合合力力大大小小 ，方方向向 ；并并且且这这三三个个力力的的矢矢量量可可以以形形成成一一个个封封闭闭的的矢量矢量 。(3)多多力力平平衡衡：如如果果物物体体在在多多个个共共点点力力的的作作用用下下处处于于平平衡衡状状态态，其其中中任任何何一一个个力力与与其其余余几几个个力力的的合合力力大大小小 ，方向，方向 。相等相等相反相反相等相等相反相反三角形三角形相等相等相反相反强基固本强基固本考点突破考点突破答案答案(1)(2)(3)(4)强基固本强基固本考点突破考点突破题题 组组 自自 测测题组题组一受力分析物体的平衡一受力分析物体的平衡1.光光滑滑的的挡挡板板竖竖直直固固定定在在倾倾角角为为的的斜斜面面上上，一一质质量量为为m的的半半球球形形均均匀匀物物体体靠靠着着挡挡板板放放上上后后，处处于于静静止止状状态态，如如图图1所所示示。关于关于对对半球形物体的受力分析半球形物体的受力分析错误错误的是的是 ()图图1强基固本强基固本考点突破考点突破A可能受三个力：重力、斜面可能受三个力：重力、斜面对对物体的支持力和摩擦力物体的支持力和摩擦力B可可能能受受四四个个力力：重重力力、挡挡板板对对物物体体的的支支持持力力、斜斜面面对对物物体的支持力和摩擦力体的支持力和摩擦力C可可能能受受三三个个力力：重重力力、挡挡板板对对物物体体的的支支持持力力、斜斜面面对对物物体的支持力体的支持力D如果斜面也光滑，如果斜面也光滑，挡挡板的支持力大小一定是板的支持力大小一定是mgsin 强基固本强基固本考点突破考点突破解解析析对对半半球球形形物物体体受受力力分分析析，由由平平衡衡条条件件F合合0分分析析，A、B、C项项叙叙述述的的情情况况均均可可能能。若若斜斜面面光光滑滑，得得挡挡板板的的支支持持力力FNmgtan，选项选项D错误错误。答案答案D强基固本强基固本考点突破考点突破2如如图图2所示，水平地面上叠放着所示，水平地面上叠放着A、B两物体，两物体，B物体受力物体受力F作用，作用，A、B一起相一起相对对地面向右做匀减速直地面向右做匀减速直线线运运动动，则则B物体的受力个数物体的受力个数为为()A4个个 B5个个 C6个个 D7个个图图2强基固本强基固本考点突破考点突破解解析析先先用用隔隔离离法法，选选取取A为为研研究究对对象象，A必必受受到到B对对其其施施加加的的水水平平向向左左的的摩摩擦擦力力，所所以以A对对B施施加加了了水水平平向向右右的的摩摩擦擦力力；再再运运用用整整体体法法，选选取取A和和B组组成成的的系系统统为为研研究究对对象象，系系统统做做匀匀减减速速运运动动，合合力力方方向向向向左左，可可知知地地面面对对系系统统(也也即即是是地地面面对对B物物体体)施施加加了了水水平平向向左左的的摩摩擦擦力力；最最后后再再选选取取B为为研研究究对对象象，其其共共受受到到6个个力力的的作作用用：竖竖直直向向下下的的重重力力，A对对其其竖竖直直向向下下的的压压力力和和水水平平向向右右的的摩摩擦擦力力，地地面面对对它它竖竖直直向向上上的的支支持持力力和和水水平向左的摩擦力，水平拉力平向左的摩擦力，水平拉力F，本，本题题答案答案为为C。答案答案C强基固本强基固本考点突破考点突破题组题组二二动态动态平衡平衡问题问题的分析的分析3如如图图3所示，一小球在斜面上所示，一小球在斜面上处处于静止状于静止状态态，不考，不考虑虑一切一切摩摩擦擦，如如果果把把竖竖直直挡挡板板由由竖竖直直位位置置缓缓慢慢绕绕O点点转转至至水水平平位位置置，则则此此过过程程中中球球对对挡挡板板的的压压力力F1和和球球对对斜斜面面的的压压力力F2的的变变化情况是化情况是()AF1先增大后减小，先增大后减小，F2一直减小一直减小BF1先减小后增大，先减小后增大，F2一直减小一直减小CF1和和F2都一直减小都一直减小DF1和和F2都一直增大都一直增大图图3强基固本强基固本考点突破考点突破解解析析小小球球受受力力如如图图甲甲所所示示，因因挡挡板板是是缓缓慢慢移移动动，所所以以小小球球处处于于动动态态平平衡衡状状态态，在在移移动动过过程程中中，此此三三力力(重重力力G、斜斜面面的的支支持持力力F2、挡挡板板的的弹弹力力F1)组组合合成成一一矢矢量量三三角角形形的的变变化化情情况况如如图图乙乙所所示示(重重力力大大小小方方向向均均不不变变，斜斜面面对对其其支支持持力力方方向向始始终终不不变变)，由由图图可可知知此此过过程程中中斜斜面面对对小小球球的的支支持持力力F2不不断断减减小小，挡挡板板对对小球小球弹弹力力F1先减小后增大，再由牛先减小后增大，再由牛顿顿第三定律知第三定律知B对对。答案答案B强基固本强基固本考点突破考点突破4如如图图4所所示示，一一光光滑滑小小球球静静止止放放置置在在光光滑滑半半球球面面的的底底端端，用用竖竖直直放放置置的的光光滑滑挡挡板板水水平平向向右右缓缓慢慢地地推推动动小小球球，则则在在小小球球运运动动的的过过程程中中(该该过过程程小小球球未未脱脱离离球球面面)，木木板板对对小小球球的的推推力力F1、半半球球面面对对小小球球的的支支持持力力F2的的变变化化情情况况正正确确的的是是()AF1增大，增大，F2减小减小 BF1增大，增大，F2增大增大CF1减小，减小，F2减小减小 DF1减小，减小，F2增大增大图图4强基固本强基固本考点突破考点突破解析作出球在某位置解析作出球在某位置时时的受力分析的受力分析图图，如如图图所示，在小球运所示，在小球运动动的的过过程中，程中，F1的的方向不方向不变变，F2与与竖竖直方向的直方向的夹夹角逐角逐渐变渐变大，画力的大，画力的动态动态平行四平行四边边形，由形，由图图可知可知F1、F2均增大，均增大，选项选项B正确。正确。答案答案B 强基固本强基固本考点突破考点突破考点一物体的受力分析考点一物体的受力分析1定定义义把把指指定定物物体体(研研究究对对象象)在在特特定定的的物物理理环环境境中中受受到到的的所所有有外外力都找出来，并画出受力示意力都找出来，并画出受力示意图图的的过过程。程。2受力分析的一般受力分析的一般顺顺序序先先分分析析场场力力(重重力力、电电场场力力、磁磁场场力力)，再再分分析析接接触触力力(弹弹力力、摩擦力摩擦力)，最后分析其他力。，最后分析其他力。强基固本强基固本考点突破考点突破【例例1】(多多选选)如如图图5所所示示，固固定定的的斜斜面面上上叠叠放放着着A、B两两木木块块，木木块块A与与B的的接接触触面面是是水水平平的的，水水平平力力F作作用用于于木木块块A，使使木木块块A、B保保持持静静止止，且且F0。则则下下列列描描述述正正确确的的是是()AB可能受到可能受到3个或个或4个力作用个力作用B斜面斜面对对木木块块B的摩擦力方向可能沿斜面向下的摩擦力方向可能沿斜面向下CA对对B的摩擦力可能的摩擦力可能为为0DA、B整体可能受三个力作用整体可能受三个力作用图图5强基固本强基固本考点突破考点突破解析解析对对A、B整体，一定受到重力整体，一定受到重力G、斜面支持力、斜面支持力FN、水平、水平力力F如如图图(a)，这这三个力可能使整体平衡，因此斜面三个力可能使整体平衡，因此斜面对对A、B整整体的静摩擦力可能体的静摩擦力可能为为0，可能沿斜面向上，也可能沿斜面向，可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，下，B、D正确；正确；对对木木块块A，受力如，受力如图图(b)，水平方向受平衡力，水平方向受平衡力，因此一定有静摩擦力因此一定有静摩擦力FfA与水平力与水平力F平衡，平衡，C错误错误；对对木木块块B，受力如受力如图图(c)，其中摩擦力，其中摩擦力Ff可能可能为为0，因此木，因此木块块B可能受可能受4个个或或5个力作用，个力作用，A错误错误。答案答案BD强基固本强基固本考点突破考点突破受力分析的基本思路受力分析的基本思路(1)研究研究对对象的象的选选取方法：整体法和隔离法取方法：整体法和隔离法(2)强基固本强基固本考点突破考点突破【变变式式训练训练】1(多多选选)如如图图6所所示示，两两个个相相似似的的斜斜面面体体A、B在在竖竖直直向向上上的的力力F的的作作用用下下静静止止靠靠在在竖竖直直粗粗糙糙墙墙壁壁上上。关关于于斜斜面面体体A和和B的受力情况，下列的受力情况，下列说说法正确的是法正确的是()AA一定受到四个力一定受到四个力BB可能受到四个力可能受到四个力CB与与墙墙壁之壁之间间一定有一定有弹弹力和摩擦力力和摩擦力DA与与B之之间间一定有摩擦力一定有摩擦力图图6强基固本强基固本考点突破考点突破解析解析对对A、B整体受力分析，如整体受力分析，如图图甲所示，受到向下的重力和甲所示，受到向下的重力和向上的推力向上的推力F，由平衡条件可知，由平衡条件可知B与与墙墙壁之壁之间间不可能有不可能有弹弹力，因力，因此也不可能有摩擦力，故此也不可能有摩擦力，故C错错；对对B受力分析如受力分析如图图乙所示，其受乙所示，其受到重力、到重力、A对对B的的弹弹力及摩擦力而力及摩擦力而处处于平衡状于平衡状态态，故，故B只能受到三只能受到三个力，个力，B错错；对对A受力分析，如受力分析，如图图丙所示，受到重力、推力、丙所示，受到重力、推力、B对对A的的弹弹力和摩擦力，共四个力，力和摩擦力，共四个力，A、D对对。答案答案AD强基固本强基固本考点突破考点突破考点二共点力作用下物体的平衡考点二共点力作用下物体的平衡问题问题1求共点力作用下物体平衡求共点力作用下物体平衡问题问题的一般步的一般步骤骤2研究研究对对象的象的选选取原取原则则根根据据题题目目要要求求，研研究究对对象象应应选选取取一一个个便便于于受受力力分分析析的的平平衡体衡体(单单个物体或系个物体或系统统，也可以是，也可以是结结点点)。强基固本强基固本考点突破考点突破图图7强基固本强基固本考点突破考点突破第一步：抓关第一步：抓关键键点点获获取信息取信息强基固本强基固本考点突破考点突破第二步：找突破口第二步：找突破口构建思路构建思路强基固本强基固本考点突破考点突破答案答案D强基固本强基固本考点突破考点突破处处理平衡理平衡问题问题的常用方法的常用方法方法方法内容内容合成法合成法物体受三个共点力的作用而平衡，物体受三个共点力的作用而平衡，则则任意两个力的合任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反力一定与第三个力大小相等，方向相反分解法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，效果分解，则则其分力和其他两个力其分力和其他两个力满满足平衡条件足平衡条件正交分正交分解法解法物体受到三个或三个以上力的作用物体受到三个或三个以上力的作用时时，将物体所受的，将物体所受的力分解力分解为为相互垂直的两相互垂直的两组组，每，每组组力都力都满满足平衡条件足平衡条件力的三力的三角形法角形法对对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图图平移使三平移使三力力组组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定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理、余弦定理或相似三角形等数学知识识求解未知力求解未知力强基固本强基固本考点突破考点突破【变变式式训练训练】2(2014德德州州二二模模)如如图图8所所示示，三三个个重重均均为为100 N的的物物块块，叠叠放放在在水水平平桌桌面面上上，各各接接触触面面水水平平，水水平平拉拉力力F20 N作作用用在在物物块块2上上，三三条条轻轻质质绳绳结结于于O点点，与与物物块块3连连接接的的绳绳水水平平，与与天天花花板板连连接接的的绳绳与与水水平平方方向向成成45角角，竖竖直直绳绳悬悬挂挂重重为为20 N的小球的小球P。整个装置。整个装置处处于静止状于静止状态态。则则()图图8强基固本强基固本考点突破考点突破A物物块块1和和2之之间间的摩擦力大小的摩擦力大小为为20 NB与物与物块块3相相连连的的轻质绳轻质绳的拉力大小的拉力大小为为20 NC桌面桌面对对物物块块3的支持力大小的支持力大小为为320 ND物物块块3受受4个力的作用个力的作用强基固本强基固本考点突破考点突破解解析析以以结结点点O为为研研究究对对象象，受受力力分分析析如如图图所所示示，由由平平衡衡条条件件可可求求出出与与物物块块3相相连连的的轻轻质质绳绳的的拉拉力力大大小小为为F1GP20 N，再再以以物物块块1、2、3为为研研究究对对象象，由由平平衡衡条条件件可可知知，物物块块3与与桌桌面面之之间间的的摩摩擦擦力力为为零零，所所以以物物块块3受受5个个力力的的作作用用，且且桌桌面面对对物物块块3的的支支持持力力FN300 N，故故选选项项B对对，C、D均均错错；以以物物块块1为为研究研究对对象，由平衡条件可知象，由平衡条件可知Ff0，选项选项A错错。答案答案B强基固本强基固本考点突破考点突破考点三考点三动态动态平衡平衡问题问题的分析的分析1动态动态平衡平衡是是指指平平衡衡问问题题中中的的一一部部分分力力是是变变力力，是是动动态态力力，力力的的大大小和方向均要小和方向均要发发生生变变化，所以叫化，所以叫动态动态平衡。平衡。2基本思路基本思路化化“动动”为为“静静”，“静静”中求中求“动动”。强基固本强基固本考点突破考点突破图图9强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破甲乙甲乙 答案答案BD强基固本强基固本考点突破考点突破分析分析动态动态平衡平衡问题问题的两种方法的两种方法方法方法步步骤骤解析法解析法(1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式(2)根据已知量的根据已知量的变变化情况来确定未知量的化情况来确定未知量的变变化情化情况况图图解法解法(1)根据已知量的根据已知量的变变化情况，画出平行四化情况，画出平行四边边形形边边、角的角的变变化化(2)确定未知量大小、方向的确定未知量大小、方向的变变化化强基固本强基固本考点突破考点突破【变变式式训练训练】3如如图图10所示，一小球放置在木板与所示，一小球放置在木板与竖竖直直墙墙面之面之间间。设墙设墙面面对对球的球的压压力大小力大小为为FN1，球，球对对木板的木板的压压力力大小大小为为FN2。以木板与。以木板与墙连墙连接点所形成的水平直接点所形成的水平直线为轴线为轴，将木板从，将木板从图图示位置开始示位置开始缓缓慢地慢地转转到水到水平位置。不平位置。不计计摩擦，在此摩擦，在此过过程中程中()AFN1始始终终减小，减小，FN2始始终终增大增大BFN1始始终终减小，减小，FN2始始终终减小减小CFN1先增大后减小，先增大后减小，FN2始始终终减小减小DFN1先增大后减小，先增大后减小，FN2先减小后增大先减小后增大图图10强基固本强基固本考点突破考点突破甲乙甲乙强基固本强基固本考点突破考点突破(图图解解法法)如如图图乙乙所所示示，把把mg按按它它的的两两个个效效果果进进行行分分解解如如图图所所示示。在在木木板板缓缓慢慢转转动动时时，FN1的的方方向向不不变变，mg、FN1、FN2应应构构成成一一个个闭闭合合的的三三角角形形。FN2始始终终垂垂直直于于木木板板，随随木木板板的的转转动动而而转转动动，由由图图可可知知，在在木木板板转转动动时时，FN2变变小小，FN1也也变变小，小，选项选项B正确。正确。答案答案B强基固本强基固本考点突破考点突破考点四平衡考点四平衡问题问题中的中的临临界界(极极值值)问题问题求解平衡求解平衡问题问题中的中的临临界界问题问题常用的方法常用的方法1解析法解析法根根据据物物体体的的平平衡衡条条件件列列方方程程，在在解解方方程程时时采采用用数数学学知知识识求求极极值值。通通常常用用到到的的数数学学知知识识有有二二次次函函数数求求极极值值、讨讨论论分式求极分式求极值值、三角函数求极、三角函数求极值值以及几何法求极以及几何法求极值值等。等。2图图解法解法根根据据平平衡衡条条件件作作出出力力的的矢矢量量图图，如如只只受受三三个个力力，则则这这三三个个力力构构成成封封闭闭矢矢量量三三角角形形，然然后后根根据据矢矢量量图图进进行行动动态态分分析，确定最大析，确定最大值值和最小和最小值值。强基固本强基固本考点突破考点突破3极限法极限法极极限限法法是是一一种种处处理理临临界界问问题题的的有有效效方方法法，它它是是指指通通过过恰恰当当选选取取某某个个变变化化的的物物理理量量将将问问题题推推向向极极端端(“极极大大”、“极极小小”、“极极右右”、“极极左左”等等)，从从而而把把比比较较隐隐蔽蔽的的临临界界现现象象暴暴露露出来，使出来，使问题问题明朗化，便于分析求解。明朗化，便于分析求解。强基固本强基固本考点突破考点突破图图11强基固本强基固本考点突破考点突破解析以解析以a、b为为整体，整体受重力整体，整体受重力2mg、悬绳悬绳OA的拉力的拉力FT及拉力及拉力F三个力而平衡，如三个力而平衡，如图图所示，所示，三力构成的矢量三角形中，当力三力构成的矢量三角形中，当力F垂直于垂直于悬绳悬绳拉力拉力FT时时有最小有最小值值，且最小，且最小值值F2mgsin mg，B项项正确。正确。答案答案B强基固本强基固本考点突破考点突破解决解决临临界界问题问题的基本思路是的基本思路是(1)认认真真审审题题，详详细细分分析析问问题题中中变变化化的的过过程程(包包括括分分析析整整体体过过程中有几个程中有几个阶阶段段)；(2)寻寻找找过过程中程中变变化的物理量化的物理量(自自变变量与因量与因变变量量)；(3)探探索索因因变变量量随随自自变变量量变变化化时时的的变变化化规规律律，要要特特别别注注意意相相关关物理量的物理量的变变化情况；化情况；(4)确定确定临临界状界状态态，分析，分析临临界条件，找出界条件，找出临临界关系。界关系。强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破答案答案A