高考物理复习第二章相互作用第三课时共点力的平衡创新市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件.pptx

第第3课时共点力平衡课时共点力平衡1/441.受力分析受力分析把指定物体把指定物体(研究研究对对象象)在特定物理在特定物理环环境中受到全部外力都找出境中受到全部外力都找出来，并画出受力示意来，并画出受力示意图过图过程。程。2.受力分析普通次序受力分析普通次序先分析先分析场场力力(重力、重力、电场电场力、磁力、磁场场力力)，再分析接触力，再分析接触力(弹弹力、摩力、摩擦力擦力)，最，最终终分析其它力。分析其它力。2/44静止静止匀速直匀速直线线运运动动3/446.平衡条件推论平衡条件推论(1)二力平衡：假如物体在两个共点力作用下二力平衡：假如物体在两个共点力作用下处处于平衡状于平衡状态态，这这两个力必定大小两个力必定大小_，方向，方向_。(2)三力平衡：假如物体在三个共点力作用下三力平衡：假如物体在三个共点力作用下处处于平衡状于平衡状态态，其中任何一个力与其余两个力其中任何一个力与其余两个力协协力大小力大小_，方向，方向_；而且而且这这三个力矢量可形成一个封三个力矢量可形成一个封闭闭矢量矢量_。(3)多力平衡：假如物体在多个共点力作用下多力平衡：假如物体在多个共点力作用下处处于平衡状于平衡状态态，其中任何一个力与其余几个力其中任何一个力与其余几个力协协力大小力大小_，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4/44【思索判断】【思索判断】1.物体速度为零即处于平衡状态物体速度为零即处于平衡状态()2.物体处于平衡状态时，其加速度一定为零物体处于平衡状态时，其加速度一定为零()3.物体受两个力处于平衡状态，这两个力必定等大反向物体受两个力处于平衡状态，这两个力必定等大反向()4.竖直上抛小球到最高点时处于平衡状态竖直上抛小球到最高点时处于平衡状态()5.宇航员乘坐神舟十一号飞船绕地球做圆周运动时处于平衡状态宇航员乘坐神舟十一号飞船绕地球做圆周运动时处于平衡状态()5/44考点一受力分析考点一受力分析(c/c)关关键键点突破点突破1.受力分析基本思绪受力分析基本思绪6/442.受力分析注意事项受力分析注意事项(1)只分析研究只分析研究对对象所受力，不分析研究象所受力，不分析研究对对象象对对其它物体所施其它物体所施加力。加力。(2)只分析性只分析性质质力，不分析效果力。力，不分析效果力。(3)每分析一个力，都每分析一个力，都应应找出施力物体。找出施力物体。(4)协协力和分力不能同力和分力不能同时时作作为为物体所受力。物体所受力。(5)应结应结合运合运动动状状态态。(6)注意牛注意牛顿顿第三定律第三定律应应用。用。(7)碰到碰到弹弹力、摩擦力判断力、摩擦力判断较较复复杂时杂时可用假可用假设设法。法。7/44典例剖析典例剖析【例【例1】(湖州期中湖州期中)如如图图所表示，沿光滑水平面运所表示，沿光滑水平面运动动小滑小滑块块，当，当冲上光滑斜面后，受到力有冲上光滑斜面后，受到力有()A.重力、重力、弹弹力、上冲力力、上冲力 B.重力、重力、弹弹力力C.重力、重力、弹弹力、下滑力力、下滑力 D.重力、重力、弹弹力、上冲力、下滑力力、上冲力、下滑力解析小滑块受重力、斜面支持力解析小滑块受重力、斜面支持力，没有上冲力没有上冲力，因为该力没因为该力没有施力物体有施力物体，也没有下滑力也没有下滑力，下滑力是重力一个分力。故，下滑力是重力一个分力。故B正正确确，A、C、D错误。错误。答案答案B 8/44【例例2】在在水水平平桌桌面面上上叠叠放放着着木木块块P和和Q，用用水水平平力力F推推Q，使使P、Q两两木木块块一一起起沿沿水水平平桌桌面面匀匀速速滑滑动动，如如图图所所表表示示，以以下下说说法法中中正确是正确是()A.P受三个力，受三个力，Q受六个力受六个力B.P受四个力，受四个力，Q受六个力受六个力C.P受两个力，受两个力，Q受五个力受五个力D.以上答案均不正确以上答案均不正确解析分析木块解析分析木块P受竖直方向重力受竖直方向重力G和支持力和支持力FN作用作用，木块木块Q受受重力重力G，地面支持力地面支持力FN，P木块压力木块压力FN、水平推力、水平推力F和地和地面对木块面对木块Q摩擦力摩擦力Ff。答案答案C 9/44【例例3】如如图图所所表表示示，质质量量为为M楔楔形形物物块块静静置置在在水水平平地地面面上上，其其斜斜面面倾倾角角为为。斜斜面面上上有有一一质质量量为为m小小物物块块，小小物物块块与与斜斜面面之之间间存存在在摩摩擦擦。用用恒恒力力F沿沿斜斜面面向向上上拉拉小小物物块块，使使之之匀匀速速上上滑滑。在在小小物物块块运运动动过过程程中中，楔楔形形物物块块一一直直保保持持静静止止。则则地地面面对对楔楔形形物物块块支持力大小支持力大小为为()A.(Mm)g B.(Mm)gFC.(Mm)gFsin D.(Mm)gFsin 10/44解析匀速沿斜面上滑小物块和楔形物块都处于平衡状态解析匀速沿斜面上滑小物块和楔形物块都处于平衡状态，可将可将二者看作一个处于平衡状态整体二者看作一个处于平衡状态整体，由竖直方向受力平衡可得由竖直方向受力平衡可得(Mm)gFNFsin，解得解得FN(Mm)gFsin。答案答案D11/44【方法总结】【方法总结】受力分析惯用方法受力分析惯用方法(1)整体法：将加速度相同几个物体作为一个整体来分析方法。整体法：将加速度相同几个物体作为一个整体来分析方法。(2)隔离法：将研究对象与周围物体分隔开来分析方法。隔离法：将研究对象与周围物体分隔开来分析方法。(3)假设法：在受力分析时假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在若不能确定某力是否存在，可先对其可先对其作出存在或不存在假设作出存在或不存在假设，然后再就该力存在是否对物体运动状态然后再就该力存在是否对物体运动状态影响不一样来判断该力有没有。影响不一样来判断该力有没有。12/44针对训练针对训练1.如如图图所表示，物所表示，物块块静止在固定斜面上，物静止在固定斜面上，物块块受到力有受到力有()A.重力、支持力和摩擦力重力、支持力和摩擦力B.重力、摩擦力和下滑力重力、摩擦力和下滑力C.重力、摩擦力和平衡力重力、摩擦力和平衡力D.重力、重力、弹弹力和平衡力力和平衡力解析对物块受力分析解析对物块受力分析，物块受到重力、斜面支持力和沿斜面物块受到重力、斜面支持力和沿斜面向上摩擦力作用向上摩擦力作用，选项选项A正确。正确。答案答案A 13/442.如如图图所所表表示示，小小车车M在在恒恒力力F作作用用下下，沿沿水水平平地地面面做做直直线线运运动动，由此可判断由此可判断()A.若地面光滑，若地面光滑，则则小小车车一定受三个力作用一定受三个力作用B.若地面粗糙，若地面粗糙，则则小小车车一定受三个力作用一定受三个力作用C.若小若小车车做匀速运做匀速运动动，则则小小车车一定受四个力作用一定受四个力作用D.若小若小车车做加速运做加速运动动，则则小小车车一定受三个力作用一定受三个力作用 14/44解析先分析重力和已知力解析先分析重力和已知力F，再分析弹力再分析弹力，因为因为F竖直分力可能竖直分力可能等于重力等于重力，所以地面可能对物体无弹力作用所以地面可能对物体无弹力作用，选项选项A错误；错误；F竖竖直分力可能小于重力直分力可能小于重力，地面对物体有弹力作用地面对物体有弹力作用，若地面粗糙若地面粗糙，小小车受摩擦力作用车受摩擦力作用，共四个力作用共四个力作用，选项选项B错误；若小车匀速运动错误；若小车匀速运动，那么水平方向上所受摩擦力与那么水平方向上所受摩擦力与F分力平衡分力平衡，这时小车一定受重力、这时小车一定受重力、恒力恒力F、地面弹力、摩擦力四个力作用、地面弹力、摩擦力四个力作用，选项选项C正确；若小车做正确；若小车做加速运动加速运动，当地面光滑时当地面光滑时，小车受重力和力小车受重力和力F作用或受重力、力作用或受重力、力F、地面弹力作用地面弹力作用，选项选项D错误。错误。答案答案C15/44考点二共点力作用下物体平衡考点二共点力作用下物体平衡(c/c)关关键键点突破点突破1.应用平衡条件解题步骤应用平衡条件解题步骤(1)选选取研究取研究对对象：依据象：依据题题目要求，目要求，选选取一个平衡体取一个平衡体(单单个物体个物体或系或系统统，也能，也能够够是是结结点点)作作为为研究研究对对象。象。(2)画受力示意画受力示意图图：对对研究研究对对象按受力分析次序象按受力分析次序进进行受力分析，行受力分析，画出受力示意画出受力示意图图。(3)建立坐建立坐标标系：系：选选取适当方向建立直角坐取适当方向建立直角坐标标系。系。(4)列方程求解：依据平衡条件列出平衡方程，解平衡方程，列方程求解：依据平衡条件列出平衡方程，解平衡方程，对对结结果果进进行行讨论讨论。16/442.平衡问题常见处理方法平衡问题常见处理方法方法方法内容内容合成法合成法物体受三个共点力作用而平衡，则任意两个力协力一定与第物体受三个共点力作用而平衡，则任意两个力协力一定与第三个力大小相等，方向相反三个力大小相等，方向相反分解法分解法物体受三个共点力作用而平衡，将某一个力按力效果分解，物体受三个共点力作用而平衡，将某一个力按力效果分解，则其分力和其它两个力满足平衡条件则其分力和其它两个力满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作用时，将物体所受力分解为相物体受到三个或三个以上力作用时，将物体所受力分解为相互垂直两组，每组力都满足平衡条件互垂直两组，每组力都满足平衡条件力三力三角形角形法法对受三力作用而平衡物体，将力矢量图平移使三力组成一个对受三力作用而平衡物体，将力矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接矢量三角形，依据正弦定理、余弦定理或相同首尾依次相接矢量三角形，依据正弦定理、余弦定理或相同三角形等数学知识求解未知力三角形等数学知识求解未知力17/443.动态平衡问题处理方法动态平衡问题处理方法(1)动态动态平衡：是指平衡平衡：是指平衡问题问题中一部分力是中一部分力是变变力，是力，是动态动态力，力，力大小和方向均要力大小和方向均要发发生改生改变变，所以叫，所以叫动态动态平衡，平衡，这这是力平衡是力平衡问问题题中一中一类难题类难题。(2)基本思基本思绪绪：化：化“动动”为为“静静”，“静静”中求中求“动动”。(3)基本方法：基本方法：图图解法和解析法。解法和解析法。图图解法是利用力平行四解法是利用力平行四边边形形(或矢量三角形或矢量三角形)中角与中角与边长边长改改变变情况来直接确定物理量改情况来直接确定物理量改变变情情况。况。18/44典例剖析典例剖析【例【例1】如如图图所表示，有一只重所表示，有一只重为为G蜻蜓在空中沿虚蜻蜓在空中沿虚线线方向匀速方向匀速直直线飞线飞行，在此行，在此过过程中，蜻蜓受到空气程中，蜻蜓受到空气对对它作用力方向是它作用力方向是()A.a方向方向 B.b方向方向C.c方向方向 D.d方向方向解析解析 蜻蜓做匀速直线运动蜻蜓做匀速直线运动，蜻蜓受重力和空气作用力而处蜻蜓受重力和空气作用力而处于平衡状态于平衡状态，故空气对蜻蜓作用力方向竖直向上故空气对蜻蜓作用力方向竖直向上，即沿即沿a方向方向，故选故选A。答案答案A 19/44【例例2】如如图图所所表表示示，质质量量为为m物物体体在在与与水水平平方方向向成成角角拉拉力力作作用用下下做做匀匀速速直直线线运运动动，物物体体与与水水平平面面间间动动摩摩擦擦因因数数为为，则则物物体体所受摩擦力大小所受摩擦力大小为为()A.Fcos B.Fsin C.mg D.(mgFcos)20/44解解析析以以质质量量为为m物物体体为为研研究究对对象象，受受力力分分析析如如图图所所表表示示，依依据据平平衡衡条条件件得得：水水平平方方向向上上Fcos Ff，竖竖直直方方向向上上Fsin FNmg，则则FfFN(mgFsin)，故故A正确。正确。答案答案A21/44【例例3】如如图图所所表表示示，电电灯灯悬悬挂挂于于两两墙墙壁壁之之间间，更更换换水水平平绳绳OA使使连连接接点点A向向上上移移动动而而保保持持O点点位位置置和和OB绳绳位位置置不不变变，则则在在A点点向上移向上移动过动过程中程中()A.绳绳OB拉力逐步增大拉力逐步增大B.绳绳OB拉力不拉力不变变C.绳绳OA拉力先增大后减小拉力先增大后减小D.绳绳OA拉力先减小后增大拉力先减小后增大 22/44解解析析在在绳绳OA连连接接点点A向向上上移移动动过过程程中中，结结点点O一一直直处处于于平平衡衡状状态态。取取结结点点O为为研研究究对对象象，受受力力情情况况如如图图所所表表示示，图图中中F1、F2、F3分分别别是是绳绳OA、绳绳OB、电电线线对对结结点点O拉拉力力，F3是是F1和和F2协协力力，且且F3F3。在在A点点向向上上移移动动过过程程中中，F3大大小小和和方方向向都都保保持持不不变变，F2方方向向保保持持不不变变。由由图图可可知知，当当绳绳OA垂垂直直于于OB时时，绳绳OA拉拉力力最最小小，所所以以绳绳OA拉拉力力先先减减小小后后增增大大，绳绳OB拉拉力力逐逐步步减减小小，正正确确选项为选项为D。答案答案D23/44针对训练针对训练1.如如图图所表示，一光滑斜面固定在地面上，重力所表示，一光滑斜面固定在地面上，重力为为G物体在一水物体在一水平推力平推力F作用下作用下处处于静止状于静止状态态。若斜面。若斜面倾倾角角为为，则则()24/44答案答案D25/442.半半圆圆柱柱体体P放放在在粗粗糙糙水水平平地地面面上上，其其右右端端有有竖竖直直挡挡板板MN。在在P和和MN之之间间放放有有一一个个光光滑滑均均匀匀小小圆圆柱柱体体Q，整整个个装装置置处处于于静静止止状状态态。如如图图所所表表示示是是这这个个装装置置纵纵截截面面图图。若若用用外外力力使使MN保保持持竖竖直直并并迟迟缓缓地地向向右右移移动动，在在Q落落到到地地面面以以前前，发发觉觉P一一直直保保持持静静止止。在此在此过过程中，以下程中，以下说说法中正确是法中正确是()A.MN对对Q弹弹力逐步减小力逐步减小B.地面地面对对P摩擦力逐步增大摩擦力逐步增大C.P、Q间弹间弹力先减小后增大力先减小后增大D.Q受到受到P和和MN协协力逐步增大力逐步增大 26/44解解析析对对圆圆柱柱体体Q受受力力分分析析，如如图图所所表表示示，P对对Q弹弹力力为为F，MN对对Q弹弹力力为为FN，挡挡板板MN向向右右运运动动时时，F和和竖竖直直方方向向夹夹角角逐逐步步增增大大，如如图图所所表表示示，而而圆圆柱柱体体所所受受重重力力大大小小不不变变，所所以以F和和FN协协力力大大小小不不变变，故故选选项项D错错误误；由由图图可可知知，F和和FN都都在在不不停停增增大大，故故选选项项A、C都都错错误误；对对P、Q整整体体受受力力分分析析知知，地地面面对对P摩摩擦擦力力大大小小等等于于FN，所以地面对所以地面对P摩擦力逐步增大摩擦力逐步增大，选项选项B正确。正确。答案答案B27/44考点三考点三 平衡中临界与极值问题平衡中临界与极值问题(c/c)关关键键点突破点突破1.极值问题极值问题(1)定定义义：平衡物体极：平衡物体极值问题值问题，普通指在力改，普通指在力改变过变过程中最大程中最大值值和最小和最小值问题值问题。(2)解解题题方法：方法：处处理理这类问题惯这类问题惯用方法是解析法，即依据物体用方法是解析法，即依据物体平衡条件列出方程，在解方程平衡条件列出方程，在解方程时时，采取数学知，采取数学知识识求极求极值值或者依或者依据物理据物理临临界条件求极界条件求极值值。另外，。另外，图图解法也是解法也是惯惯用一个方法，即用一个方法，即依据物体平衡条件作出力矢量依据物体平衡条件作出力矢量图图，画出平行四，画出平行四边边形或者矢量三形或者矢量三角形角形进进行行动态动态分析，确定最大分析，确定最大值值或最小或最小值值。28/442.临界问题临界问题(1)定定义义：由某种物理：由某种物理现现象改象改变为变为另一个物理另一个物理现现象或由某种物理象或由某种物理状状态态改改变为变为另一个物理状另一个物理状态时态时，发发生生转转折状折状态态叫叫临临界状界状态态，解，解题题关关键键是确定是确定“恰好出恰好出现现”或或“恰好不出恰好不出现现”条件。条件。(2)解解题题方法：方法：处处理理这类问题这类问题基本方法是假基本方法是假设设推理法，即推理法，即先假先假设设某种情况成立，然后依据平衡条件及相关知某种情况成立，然后依据平衡条件及相关知识进识进行行论证论证、求解。求解。29/44典例剖析典例剖析【例【例1】如如图图所表示，所表示，质质量量为为m物体放在水平地面上，物体与地物体放在水平地面上，物体与地面面间动间动摩擦因数摩擦因数为为，对对物体施加一个与水平方向成物体施加一个与水平方向成角力角力F，已知最大静摩擦力等于滑已知最大静摩擦力等于滑动动摩擦力，摩擦力，试试求：要使物体在水平地求：要使物体在水平地面上运面上运动动，力，力F取取值值范范围围。30/4431/44【例例2】将将两两个个质质量量均均为为m小小球球a、b用用细细线线相相连连后后，再再用用细细线线悬悬挂挂于于O点点，如如图图所所表表示示。用用力力F拉拉小小球球b，使使两两个个小小球球都都处处于于静静止止状状态态，且且细细线线Oa与与竖竖直直方方向向夹夹角角保保持持30，则则F最最小小值值为为()解析当力解析当力F与与Oa垂直时垂直时，F有最小值有最小值，以两小球整体为研究以两小球整体为研究对象对象，F最小值最小值F2mgsin 30mg。答案答案B 32/44针对训练针对训练1.如如图图所表示，一根所表示，一根长为长为l细绳细绳一端固定在一端固定在O点，另一端点，另一端悬悬挂挂质质量量为为m小球小球A，为为使使细绳细绳与与竖竖直方向成直方向成30角且角且绷紧绷紧，小球，小球A处处于于静止，静止，对对小球小球A施加最小力是施加最小力是()33/44答案答案C34/442.如如图图所所表表示示，一一物物块块受受一一恒恒力力F作作用用，现现要要使使该该物物块块沿沿直直线线AB运运动动，应应该该再再加加上上另另一一个个力力作作用用，则则加加上上去去这这个个力力最最小小值值为为()A.Fcos B.Fsin C.Ftan D.Fcot 35/44解解析析要要使使物物块块沿沿AB方方向向运运动动，恒恒力力F与与另另一一个个力力协协力力必必沿沿AB方方向向，当另一个力与当另一个力与AB方向垂直时为最小方向垂直时为最小，故故FFsin，B正确。正确。答案答案B 36/441.(温温州州选选考考模模拟拟)如如图图所所表表示示，小小张张同同学学左左手手抓抓起起一一篮篮球球，当当篮篮球与手臂都静止球与手臂都静止时时，以下，以下说说法正确是法正确是()A.手手对篮对篮球作用力大小等于球作用力大小等于篮篮球重力球重力B.手手对篮对篮球作用力大小大于球作用力大小大于篮篮球重力球重力C.手手对篮对篮球作用力和球作用力和篮篮球重力是一球重力是一对对相互作用力相互作用力D.手手对篮对篮球作用力和球作用力和篮篮球球对对手作用力是一手作用力是一对对平衡力平衡力 37/44解析篮球静止时协力为零解析篮球静止时协力为零，篮球只受重力和手对篮球作用力篮球只受重力和手对篮球作用力，故二力平衡故二力平衡，A正确正确，B、C不正确；手对篮球作用力和篮球对手不正确；手对篮球作用力和篮球对手作用力是作用力和反作用力作用力是作用力和反作用力，不是平衡力不是平衡力，D不正确不正确，综上应选综上应选A。答案答案A38/442.(嘉嘉兴兴模模拟拟)如如图图所所表表示示，一一物物体体放放在在自自动动扶扶梯梯上上，随随自自动动扶扶梯梯匀速斜向下运匀速斜向下运动动，则则物体受到外力有物体受到外力有()A.1个个 B.2个个 C.3个个 D.4个个解析物体匀速运动解析物体匀速运动，由受力分析知物体受竖直向下重力和竖由受力分析知物体受竖直向下重力和竖直向上支持力直向上支持力，故，故B选项正确。选项正确。答案答案B 39/443.如如图图所所表表示示，物物体体A靠靠在在竖竖直直墙墙面面上上，在在力力F作作用用下下，A、B保保持静止。物体持静止。物体A受力个数受力个数为为()A.2 B.3C.4 D.5 解析先以解析先以A、B整体为研究对象整体为研究对象，A、B整体只受到向上推力整体只受到向上推力F和重力和重力(注意墙壁对注意墙壁对A无弹力无弹力)；再以；再以A为研究对象为研究对象，A受竖直向受竖直向下重力下重力，B对对A支持力和摩擦力支持力和摩擦力，所以，所以A受到三个力作用。受到三个力作用。答案答案B 40/444.用用一一轻轻绳绳将将小小球球P系系于于光光滑滑墙墙壁壁上上O点点，在在墙墙壁壁和和球球P之之间间夹夹有有一一长长方方体体物物块块Q，如如图图所所表表示示。P、Q均均处处于于静静止止状状态态，以以下下说说法中，正确是法中，正确是()A.P受受3个力个力B.Q受受3个力个力C.若若绳绳子子变长变长，绳绳子拉力将子拉力将变变小小D.若若绳绳子子变变短，短，Q受到静摩擦力将增大受到静摩擦力将增大 41/44答案答案C42/445.(杭杭州州市市余余杭杭四四校校期期中中)自自卸卸式式运运输输车车是是车车厢厢配配有有自自动动倾倾卸卸装装置置汽汽车车，又又称称为为翻翻斗斗车车、工工程程车车，由由汽汽车车底底盘盘、液液压压举举升升机机构构、取取力力装装置置和和货货厢厢组组成成。如如图图所所表表示示，在在车车厢厢由由水水平平位位置置逐逐步步抬抬起起过过程程中中，相相关关货货物物所所受受车车厢厢支支持持力力FN和和摩摩擦擦力力Ff，以以下下说说法法中正确是中正确是()A.摩擦力摩擦力Ff逐步增大逐步增大B.摩擦力摩擦力Ff先增大后减小先增大后减小C.支持力支持力FN逐步增大逐步增大D.支持力支持力FN先减小后不先减小后不变变 43/44解析解析 设货厢底板与水平方向夹角为设货厢底板与水平方向夹角为，在，在增大过程中增大过程中，若货物，若货物没有滑动，受力分析则有没有滑动，受力分析则有FNmgcos，Ffmgsin，滑动后受滑动后受力分析有力分析有FNmgcos，Ffmgcos，故伴随故伴随增大增大，FN一直减一直减小小，Ff先增大后减小先增大后减小，选项选项B正确正确，A、C、D错误。错误。答案答案B44/44