《高考物理江苏专用一轮复习配套课件2.3受力分析共点力的平衡》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理江苏专用一轮复习配套课件2.3受力分析共点力的平衡（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲 受力分析共点力的平衡,知识点 1 受力分析 【思维激活1】(多选)如图所示，物体M在竖直向上的拉力F作用下静止在一固定的粗糙斜面上，则物体M受力的个数可能为 （ ） A.2个B.3个C.4个D.5个,【解析】选A、C。由于物体M处于静止状态，可能只受重力和拉力两个力作用，也可能受重力、拉力、斜面的支持力和摩擦力四个力作用，故A、C正确，B、D错误。,【知识梳理】 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,重力,摩擦力,知
2、识点 2 共点力作用下物体的平衡 【思维激活2】(2014青岛模拟)如图所示，倾角=30的斜面体放在水平地面上，一个重为G的球在水平力F的作用下静止在光滑斜面上，则F的大小为（ ） A.B. GC. GD. G,【解析】选B。对球进行受力分析如图： 由共点力的平衡条件得： FNcos=G， FNsin=F， 解得F=Gtan= G，B正确。,【知识梳理】 1.平衡状态：物体处于_状态或_状态。 2.共点力的平衡条件： F合=0或者 。 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_。,静止,匀速直线运动,相等,相反,(2)三力平衡：
3、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,三角形,相等,相反,【微点拨】 1.受力分析的五点提醒： (1)对分析出的每一个力都要标其大小(字母表示)和方向(箭头表示)。 (2)对分析出的每一个力都能找出施力物体，不能无中生有。 (3)合力与分力不能重复考虑，通常只画物体实际受到的力，受力分析完成后再进行力的合成和分解。 (4)性质力与效果力不能重复分析。 (5)受力分析完成
4、后，要检查受力分析是否有误，能否使研究对象处于题设的物理状态。,2.受力分析的两个易混点： (1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。 (2)区分内力与外力：对几个物体的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出。,3.平衡状态的一个易混点：物体处于平衡状态时，速度不一定为零，但加速度一定为零。 4.处理平衡问题的两点说明： (1)物体受三个力平衡时，利用力的效果分解法或合成法比较简单。 (2)解平衡问题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。物体受四个以上
5、的力作用时一般要采用正交分解法。,考点1 物体的受力分析 受力分析的常用方法： (1)整体法和隔离法。,解题 技巧,(2)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在。,【题组通关方案】 【典题1】(2013新课标全国卷)如图，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F20)。由此可求出（ ） A.物块的质量 B.斜面的倾角 C.物块与斜面间的最大静摩擦力 D.物块对斜面的正压力,【解题探究】 (1)试分析物块在
6、受到拉力F1和F2时，所受静摩擦力的方向。 受拉力F1时，物块有_的趋势，所受静摩擦力方向 _。 受拉力F2时，物块有_的趋势，所受静摩擦力方向 _。,上滑,沿斜面向下,下滑,沿斜面向上,(2)试画出物块在拉力F1和F2两种情况下的受力分析图。 提示：,【典题解析】选C。设物块质量为m，斜 面的倾角为，最大静摩擦力为Ffm，对 物块受力分析，根据物块的平衡条件建 立方程，外力F最大时，最大静摩擦力方 向沿斜面向下，有mgsin+Ffm=F1；外力F 最小时，最大静摩擦力方向沿斜面向上，有mgsin-Ffm=F2；两式相减，可解得最大静摩擦力Ffm，选项C正确；由这两个等式无法解出物块的质量和斜
7、面的倾角及物块对斜面的正压力。,【通关1+1】 1.(2014泰州模拟)如图所示，固定斜面上有一光滑小球，有一竖直轻弹簧P与一平行斜面的轻弹簧Q连接着，小球处于静止状态，则关于小球所受力的个数不可能的是（ ） A.1B.2C.3D.4,【解析】选A。设斜面倾角为，小球质量为m，如果轻弹簧P对小球的拉力等于mg，小球二力平衡；如果轻弹簧Q对小球的拉力等于mgsin，小球受到重力、弹簧Q的拉力和斜面的支持力的作用，三力平衡；如果两个弹簧对小球都施加了拉力，那么除了重力，小球只有再受到斜面的支持力才能保证小球平衡，即四力平衡；物体只受单个力的作用，合力不可能为零，小球不可能处于静止状态。本题选A。,
8、2.(2014盐城模拟)如图所示，重为10N的 小球套在与水平面成37角的硬杆上，现用 一垂直于杆向上、大小为20N的力F拉小球， 使小球处于静止状态(已知sin37=0.6， cos37=0.8)。则（ ） A.小球不一定受摩擦力的作用 B.小球受摩擦力的方向一定沿杆向上，大小为6N C.杆对小球的弹力方向垂直于杆向下，大小为4.8N D.杆对小球的弹力方向垂直于杆向上，大小为12N,【解析】选B。由平衡条件可得，小球受摩擦力的方向一定沿杆向上，大小为Ff=mgsin37=6N，选项A错误，B正确；由F-mgcos37=FN，可得FN=12N，杆对小球的弹力方向垂直于杆向下，大小为12N，选
9、项C、D错误。,【加固训练】 1.(多选)如图所示，在斜面上，木块A与B的接触面是水平的，绳子呈水平状态，两木块均保持静止。则关于木块A和木块B可能的受力个数分别为（ ） A.2个和4个B.3个和4个 C.4个和4个 D.4个和5个,【解析】选A、C、D。若绳子的拉力为零，以A、B为研究对象，确定B和斜面之间一定有静摩擦力，A、B的受力图如图所示，所以选项A正确；若绳子上有拉力，A受到重力、B对A的支持力、绳子的拉力和B对A的摩擦力而平衡，B受到重力、A对B的压力、斜面对B的支持力和A对B的摩擦力，斜面对B的摩擦力可有可无，所以选项C、D正确。,2.(多选)均匀长杆一端搁在地面上，另一端用细线
10、系在天花板上，如图所示的受力分析示意图中，正确的是（ ）,【解析】选A、C、D。长杆处于平衡状态，其所受所有外力的合力为零，即水平方向和竖直方向的合力都要为零，显然选项A正确；B、C、D选项中，将F沿水平和竖直方向分解，水平和竖直方向满足平衡条件的还有C、D选项。综上可知，选项A、C、D正确。,【学科素养升华】 受力分析的一般思路,考点2 平衡条件的应用 处理平衡问题的常用方法：,拓展 延伸,【题组通关方案】 【典题2】(2013山东高考)如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为（
11、） A. 4B.4C.12D.21,【解题探究】 (1)以两球和弹簧B整体为研究对象，试分析其受到的力。 受到的力：_、_、_。 各力的合力：_。 (2)请画出整体的受力分析图。 提示：,重力,弹簧A的弹力,弹簧C的弹力,为零,【典题解析】选D。对两小球组成的整体，受到整体重力G、轻弹簧A的弹力FA和轻弹簧C的弹力FC三个力的作用，根据平衡条件可得，水平方向有FAsin30=FC，又据胡克定律可得FA=kxA，FC=kxC，联立得 ，选项D正确。,【通关1+1】 1.(拓展延伸)结合【典题2】，设每个小球质量均为m，试求弹簧B的弹力及该力与水平方向夹角正切值的大小。 【解析】对两小球整体分析，
12、 由平衡条件得： FAsin30=FC FAcos30=2mg 解得FC= mg,对弹簧B、C之间的小球受力分析， 设FB与水平方向的夹角为，则 FBcos=FC FBsin=mg 代入数据解得： FB= mgtan= 答案： mg,2.(2014杭州模拟)如图所示，质量为m的小球置于倾角为30的光滑斜面上，劲度系数为k的轻弹簧一端系在小球上，另一端固定在P点，小球静止时，弹簧与竖直方向的夹角为30，则弹簧的伸长量为（ ） A. B. C. D.,【解析】选C。对小球受力分析，小球受力平 衡，由题意可知弹簧弹力与竖直方向夹角为 30，弹簧弹力和斜面支持力在竖直方向上的 合力与重力平衡，根据几何
13、关系可知： 2kxcos30=mg，解得：x= ，故选项C正确。,【加固训练】 1.(2014石家庄模拟)如图所示，顶角为 直角、质量为M的斜面体ABC放在粗糙的水 平面上，A=30，斜面体与水平面间的 动摩擦因数为。现沿垂直于BC方向对斜面体施加力F，斜面体仍保持静止状态，则关于斜面体受到地面对它的支持力FN和摩擦力Ff的大小，正确的是(已知重力加速度为g)（ ） A.FN=Mg，Ff= F B.FN=Mg+ F，Ff=Mg C.FN=Mg+ F，Ff= F D.FN=Mg+ F，Ff= F,【解析】选C。对斜面体受力分析如图所示，斜面体保持静止，则： Ff=Fcos30= F FN=Mg+
14、Fsin30=Mg+ F，故C正确。,2.如图所示，位于竖直侧面的物体A的质量 mA=0.2kg，放在水平面上的物体B的质量 mB=1.0kg，绳和滑轮间的摩擦不计，且绳的 OB部分水平，OA部分竖直，A和B恰好一起 匀速运动，g取10m/s2。 (1)求物体B与水平面间的动摩擦因数； (2)如果用水平力F向左拉物体B，使物体A和B做匀速运动需多大的拉力?,【解析】(1)因物体A和B恰好一起匀速运动，所以物体A、B均处于平衡状态。由平衡条件得 对A：FT-mAg=0 对B：FT-FN=0 FN-mBg=0 解得：=0.2,(2)如果用水平力F向左拉物体B，使物体A和B做匀速运动，此时水平绳的拉
15、力与滑动摩擦力的大小均不变，对物体B由平衡条件得：F-FT-FN=0，解得：F=4N 答案：(1)0.2(2)4N,【学科素养升华】 应用平衡条件解题的一般步骤 (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：对研究对象按受力分析的顺序进行受力分析，画出受力示意图。 (3)建立坐标系：选取合适的方向建立直角坐标系。 (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。,考点3 平衡中的临界和极值问题 1.动态平衡问题：通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状
16、态，在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述。 2.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。,解题 技巧,3.极值问题：平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题。 4.解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法：,【题组通关方案】 【典题3】(2014衡水模拟)如图所示，三根 长度均为l的轻绳分别连接于C、D两点，A、B 两端被悬挂在水平天花板上，相距2l。现在C 点上悬挂一个质量为m的重物，为使CD绳保持 水平，在D点上可施加的力的最小值为() A.mgB. mgC. mgD. mg,【解题探究】 (1)试画出C点的受力分析图。 提示： (2)试分析D点的受力情况，当施加在D点的力最小时，其方向应_
