《2019版高考物理一轮复习 专题二 相互作用与物体平衡 第3讲 共点力的平衡条件及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理一轮复习 专题二 相互作用与物体平衡 第3讲 共点力的平衡条件及其应用（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲 共点力的平衡条件及其应用,考点 1,受力分析,1.定义：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_的示意图的,过程.,受力,2.受力分析步骤,场力,接触力,(1)选取对象：研究对象可以是质点、结点、某个物体，或 几个物体组成的系统.原则上使问题的研究处理尽量简便. (2)按顺序找力：先把研究对象从周围环境中隔离出来，再 按照性质力的顺序逐一分析：先分析_(重力、电场力、 磁场力)，再分析_(弹力、摩擦力)，最后分析其他力. (3)画出受力示意图：把物体所受的力一一画在受力图上， 并标明各力的方向，注意不要将施出的力画在图上. (4)检验：防止错画
2、、漏画、多画力.,考点 2,共点力平衡的处理方法,1.共点力：作用在同一点或力的作用线延长交于同一点 的力. 2.平衡状态：物体处于_状态或保持_ 状态，叫做平衡状态.(该状态下物体的加速度为零) 3.平衡条件：物体受到的_为零，即 F合_ 或Fx0，Fy0.,静止,匀速直线运动,合力,0,【基础自测】 1.(2017 年陕西榆林第一次测试)如图 2-3-1 所示，一只可视 为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢地从底部爬到 a 处，则下列说,法正确的是(,),A.在 a 点处碗对蚂蚁的支持力大于在 b 点,的支持力,图 2-3-1,B.在 a 点处碗对蚂蚁的作用力大于在 b 点的作用力 C.在 a 点
3、处碗对蚂蚁的摩擦力大于在 b 点的摩擦力 D.在 a 点处蚂蚁受到的合力大于在 b 点受到的合力,解析：蚂蚁缓慢往上爬，可以认为蚂蚁处于平衡状态，则 合力始终为零，受力分析如图 D7 所示.根据二力平衡有 fmgsin， Nmgcos ，因为 a 点的比 b 点的大，所以在 a 点处碗对 蚂蚁的摩擦力大于在 b 点的摩擦力，在 a 点处碗对蚂蚁的支持 力小于在 b 点的支持力，故 A 错误，C 正确；在 a 点和 b 点， 碗对蚂蚁的作用力都等于蚂蚁的重力，所以在 a 点碗对蚂蚁的作用力等于在 b 点的作用力， 故 B 错误；在 a 点处蚂蚁受到的合力与 b 点受,图 D7,到的合力均为零，D
4、 错误. 答案：C,2.一串小灯笼(五只)彼此用轻绳连接，并悬挂在空中.在稳 定水平风力作用下发生倾斜，悬绳与竖直方向的夹角为 30， 如图 2-3-2 所示.设每个灯笼的质量均为 m，则自上往下第一只灯,笼对第二只灯笼的拉力大小为(,),图 2-3-2,图 D8 答案：C,3.(2017 年山东济宁高三第一次模拟)智能手机的普及使 “低头族”应运而生.低头时，颈椎受到的压力会增大(当人体直 立时，颈椎所承受的压力等于头部的重量).现将人体头颈部简化 为如图 2-3-3 所示的模型：重心在头部的 P 点，在可绕 O 点转 动的颈椎 OP(轻杆)的支持力和沿 PQ 方向肌肉拉力 的作用下处于静止
5、.当低头时，若颈椎与竖直方向的 夹角为 45，PQ 与竖直方向的夹角为 53，此时颈 椎受到的压力与直立时颈椎受到压力的比值为 ( 已知,sin 530.8，cos 530.6)(,),图 2-3-3,答案：C,4.(2016 年新课标卷)如图 2-3-4 所示，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(,),图 2-3-4,解析：对 a 受力分析如图 D9 甲所示，其中虚线三角形为 等边三角形，由正交分解法
6、可得 Fsin mgsin 30，又知 F mg，故30；对小物块的悬挂点受力分析如图乙所示，由力 的合成可得 2Fcos(30)Mg，故可得 Mm，C 正确.,甲,乙,图 D9,答案：C,热点 1,受力分析,热点归纳 受力分析的一般步骤：,【典题 1】(多选)如图 2-3-5 所示，将一长方形木块锯开为,A、B 两部分后，静止放置在水平地面上.则(,),图 2-3-5 A.B 受到四个力作用 B.B 受到五个力作用 C.A 对 B 的作用力方向竖直向下 D.A 对 B 的作用力方向垂直于它们的接触面向下,解析：对 A 受力分析：重力、B 对 A 的支持力和 B 对 A 的 摩擦力；对 B 受
7、力分析：重力、A 对其的压力、地面对 B 的支 持力和 A 对 B 的摩擦力，故 A 正确，B 错误；由受力特点可知， A 对 B 的作用力方向竖直向下，故 C 正确，D 错误.,答案：AC,热点 2 考向 1,共点力的平衡 合成法或分解法,【典题 2】如图 2-3-6 所示，光滑半球形容器固定在水平面 上，O 为球心.一质量为 m 的小滑块，在水平力 F 的作用下静止 于 P 点.设滑块所受支持力为 FN，OP 与水平方向的夹角为.下,列关系正确的是(,),图 2-3-6,甲,乙,丙,图 D10 答案：A 方法技巧：物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成 法比较简单.,考向 2,正交分解法
8、,热点归纳 物体受到三个或三个以上力的作用而平衡时，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. 【典题 3】(多选，2016 年新课标卷)如图 2-3-7 所示，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(,),图 2-3-7,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
9、与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 答案：BD,方法技巧：物体受四个及以上的力作用时，一般要采用正,交分解法，其基本解题步骤为：,(1)选取研究对象：根据题目要求，选取一个平衡体(单个物,体或系统，也可以是结点)作为研究对象.,(2)画受力示意图：对研究对象进行受力分析，画出受力示,意图.,(3)正交分解：选取合适的方向建立直角坐标系，将所受各 力正交分解.建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需 要分解的力尽可能少，尽量把未知力建在坐标轴的正方向上. (4)列方程求解：根据平衡条件列出平衡方程，解平衡方程，,对结果进行讨论.,热点 3,动态平衡问题,热点归纳 1.动态平衡：是指平衡问题中
10、的一部分是变力，是动态力， 力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡 问题中的一类难题. 2.基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”.,考向 1,图解法,热点归纳 图解法的适用情况：图解法分析物体动态平衡问题时，一 般物体只受三个力作用，且其中一个力大小、方向均不变，另 一个力的方向不变，第三个力大小、方向均变化.,【典题 4】(2016 年新课标卷)质量为m的物体用轻绳 AB 悬挂于天花板上.用水平向左的力 F 缓慢拉动绳的中点 O，如图 2-3-8 所示.用 T 表示绳 OA 段拉力的大小，在 O 点向左移动的,过程中(,),A.F 逐渐变大，T 逐渐变大 B.F 逐渐
11、变大，T 逐渐变小 C.F 逐渐变小，T 逐渐变大,图 2-3-8,D.F 逐渐变小，T 逐渐变小 答案：A,方法技巧：一般按照以下流程解题：,【迁移拓展】(多选，2016 年鄂豫晋陕冀五省联考)如图2-3-9 所示，将一个表面光滑的铁球放在两块斜面板 AB 和 CD 之间， 两板与水平面的夹角都是 60.已知重力加速度大小为 g，不计空,气阻力.下列说法正确的是(,) 图 2-3-9,A.如果突然撤去 CD 板，则撤去后铁球对 AB 板的压力减小 B.如果突然撤去 CD 板，则撤去后铁球对 AB 板的压力增大 C.如果保持 AB 板不动，使 CD 板与水平面的夹角缓慢减小，,则球对 AB 板
12、的压力先减小后增大,D.如果保持 AB 板不动，使 CD 板与水平面的夹角缓慢减小，,则球对 CD 板的压力先减小后增大,答案：AD,考向 2,相似三角形,热点归纳 物体在三力作用下动态平衡，且其中一个力的大小和方向 恒定，其他两个力的大小和方向都可变，这些变化是由物体间 距离的变化引起的，且题目还给出了有关边的长度，这时要注 意力的矢量三角形和几何三角形相似的知识运用.,【典题 5】如图 2-3-10 所示，AC 是上端带定滑轮的固定竖 直杆，质量不计的轻杆 BC 一端通过铰链固定在 C 点，另一端 B 悬挂一重为 G 的物体，且 B 端系有一根轻绳并绕过定滑轮 A， 用力 F 拉绳，开始时
13、BCA90，现使BCA 缓慢变小，直到,),杆 BC 接近竖直杆 AC.此过程中，轻杆 B 端所受的力( A.大小不变 B.逐渐增大 C.逐渐减小,D.先减小后增大,图 2-3-10,图 D11,答案：A,考向 3,解析法,热点归纳 对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图，再根据物 体的平衡条件列式求解，得到因变量与自变量的一般函数表达 式，最后根据自变量的变化确定因变量的变化.,【典题 6】(2017 年新课标卷)如图 2-3-11 所示，柔软轻 绳 ON 的一端 O 固定，其中间某点 M 拴一重物，用手拉住绳的 另一端 N.初始时，OM 竖直且 MN 被拉直，OM 与 MN 之间的,夹角
14、为,.现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变.,),在 OM 由竖直被拉到水平的过程中( A.MN 上的张力逐渐增大 B.MN 上的张力先增大后减小 C.OM 上的张力逐渐增大 D.OM 上的张力先增大后减小,图 2-3-11,解析：方法一,受力分析如图 2-3-12 所示.设 OM 与竖直方,向夹角为，M 点绕 O 点做圆周运动，则 图 2-3-12,沿切线方向：FMNcos(90)mgsin 沿半径方向：FOMFMNsin(90)mgcos ,图2-3-13,答案：AD,方法二 利用矢量圆，如图2313所示.重力保持不变，是矢量圆的一条弦，FOM与FMN的夹角即圆心角保持不变，由图知FM
15、N一直增大到最大，FOM先增大后减小，当OM与竖直夹角为90时FOM最大.,整体法及隔离法和平衡的临界与极值应用,考向 1,整体法与隔离法的应用,【典题 7】(多选，2017 年河南南阳、信阳等六市高三第二 次大联考)将一横截面为扇形的物体 B 放在水平面上，一小滑块 A 放在物体 B 上，如图 2-3-14 所示，除了物体 B 与水平面间的 摩擦力之外，其余接触面的摩擦均可忽略不计，已知物体 B 的 质量为 M、滑块 A 的质量为 m，重力加速度为 g，当整个装置 静止时，A、B 接触面的切线与竖直的挡板之间的夹角为.则下,列说法正确的是(,),图 2-3-14,A.物体 B 对水平面的压力
16、大小为(Mm)g,B.物体 B 受到水平面的摩擦力大小为,mg tan ,C.滑块 A 与竖直挡板之间的弹力大小为 mgtan ,D.滑块 A 对物体 B 的压力大小为,mg cos ,解析：首先对物体 A 受力分析，如图 2-3-15 所示.,图 2-3-15,图 2-3-16,擦力大小 fF2,根据牛顿第三定律，A 对 B 的压力大小为,mg sin ,，A 对挡板,的压力大小为,mg tan ,，C、D 错误；再对 AB 整体受力分析，受重,力、地面支持力、挡板支持力、地面的静摩擦力，如图 2-3-16 所示.根据平衡条件，地面支持力大小 FN(Mm)g，地面的摩,mg tan ,；再根据牛顿第三定律，物体 B 对水平面,的压力大小为(Mm)g，A、B 正确. 答案：AB,方法
