(新课标)2018高考物理一轮复习-第二章-相互作用-第4讲-受力分析-共点力的平衡.ppt

物理课标版第4讲受力分析共点力的平衡考点一受力分析考点一受力分析1.受力分析是把指定物体(或研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都分析出来,并画出物体受力图的过程。2.受力分析的一般顺序先分析场力(重力、电场力、磁场力),再分析接触力(弹力、摩擦力),最后分析其他力。3.受力分析的步骤(1)明确研究对象即确定分析受力的物体。(2)隔离物体分析将研究对象从周围物体中隔离出来,进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。(3)画出受力示意图边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出力的方向。(4)检查画出的每一个力能否找出它的施力物体,检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态,否则,必然发生了漏力、添力或错力现象。(1)对物体受力分析时,只能画该物体受到的力,其他物体受到的力不能画在该物体上。()(2)物体沿光滑斜面下滑时,受到重力、支持力和下滑力的作用。()答案答案(1)(2)1.受力分析时,应注意以下几点(1)只分析根据性质命名的力,不要把按效果命名的、分解或合成的力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解;(2)找不到施力物体的力一定不存在;(3)受力情况与运动状态必须满足牛顿运动定律;(4)对几个物体组成的系统进行受力分析时,只分析外力,不分析系统内物体之间的内力。2.受力分析的常用方法(1)整体法和隔离法研究系统外的物体对系统整体的作用力时,通常用整体法。研究系统内部各物体之间的相互作用力时,通常用隔离法。(2)假设法在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在或不存在的假设,然后再就该力存在与否对物体运动状态的影响来判断该力是否存在。1-1(2017湖北沙市中学)在恒力F作用下,a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动,则关于它们受力情况的说法正确的是()A.a一定受到4个力B.b可能受到4个力C.a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D.a与b之间不一定有摩擦力答案答案A对物体b受力分析,受重力、支持力和摩擦力,处于三力平衡状态,故B、D错误;对物体a、b整体受力分析,受重力、推力F,若墙壁对整体有弹力,水平方向不能平衡,故墙壁对整体没有弹力,故也没有摩擦力;最后对物体a受力分析,受推力、重力、物体b对其的压力和静摩擦力,即物体a共受4个力,故A正确,C错误。1-2(2016内蒙古集宁一中月考)如图所示,A和B两物块的接触面是水平的,A与B保持相对静止一起沿固定粗糙斜面匀速下滑,在下滑过程中B的受力个数为()A.3B.4C.5D.6答案答案B先以A为研究对象,分析受力情况:受重力、B对A竖直向上的支持力,B对A没有摩擦力,否则A不会匀速运动。再对B研究,B受到重力、A对B竖直向下的压力,斜面的支持力和滑动摩擦力,共4个力,B正确。从力的概念判断寻找对应的施力物体从力的性质判断寻找产生的原因从力的效果判断寻找是否发生形变或改变物体的运动状态(即是否产生了加速度)从力的相互性判断从力的反作用角度去寻找方法指导方法指导在受力分析时遇到不能确定的力,可用以下方法进行判断。考点二解答平衡问题的基本方法考点二解答平衡问题的基本方法一、共点力的平衡1.平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动状态。2.共点力的平衡条件:F合=0或二、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,这两个力必定大小相等,方向相反,为一对平衡力。2.三力平衡(1)如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反。(2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,表示这三个力的有向线段通过平移可构成封闭三角形。(3)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,如图所示,则有:=。3.多力平衡如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力大小相等,方向相反。(1)速度等于零的物体一定处于平衡状态。()(2)物体的平衡状态是指物体处于静止或速度等于零的状态。()(3)物体处于平衡状态时,加速度等于零。()(4)二力平衡时,这两个力必定等大反向。()(5)若物体受到三个力F1、F2、F3的作用而平衡,将F1转动90时,三个力的合力大小为F1。()(6)多个共点力平衡时,其中任何一个力与其余各力的合力大小相等、方向相反。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)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个力作用而平衡的物体,将力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拉密定理法物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,如图所示,则有(拉密定理):=。1.求解平衡问题的常用方法2.常用的数学工具(1)力的三角形为直角三角形:三角函数,勾股定理等。(2)力的三角形为斜三角形:三角形相似,正、余弦定理等。2-1(2016课标,17,6分)如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为()A.B.mC.mD.2m答案答案C由于物块通过挂钩悬挂在线上,细线穿过圆环且所有摩擦都不计,可知线上各处张力都等于小球重力mg。如图所示,由对称性可知a、b位于同一水平线上,物块处于圆心O点正上方,则1=2,3=4,1=5。因圆弧对轻环的弹力沿圆弧半径方向,且轻环重力不计,由平衡条件知环两侧细线关于圆弧半径对称,则5=6,由几何关系得1=2=5=6=30,3=4=60。再由物块受力平衡有mgcos60+mgcos60=Mg,故有M=m,C正确。2-2(多选)如图所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A端、B端是固定的。平衡时AO是水平的,BO与水平方向的夹角为。AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是()A.F1=mgcosB.F1=C.F2=mgsinD.F2=解直角三角形得F1=,F2=,故选项B、D正确。解法二:(分解法)用效果分解法求解。F2共产生两个作用效果,一个是水平方向沿AO拉绳子AO,另一个是拉着竖直方向的绳子。如图乙所示,将F2分解在这两个方向上,结合力的平衡等知识得:答案答案BD解法一:(合成法)由平行四边形定则,作出F1、F2的合力F12,如图甲所示,又考虑到F12=mg,F1=F2=,F2=。显然,也可以按F3(或F1)产生的效果分解F3(或F1)来求解此题。解法三:(正交分解法)将O点受的力沿水平方向、竖直方向正交分解,如图丙所示。由力的平衡条件得F2cos-F1=0,F2sin-mg=0,解得F2=,F1=。解法四:(力的三角形法)结点O受到F1、F2和F3作用处于平衡状态,画出受力分析图,再将三个力的矢量平移到一个三角形中,三力构成首尾依次相接的封闭三角形,如图丁所示。丁则由直角三角形知识可知:F1=,F2=。解法五:(拉密定理法)对O点受力分析,如图戊所示,根据拉密定理有:戊=则F1=mg=F2=mg=2-3(2016课标,19,6分)(多选)如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态。若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则()A.绳OO的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化