《高考物理人教全国I一轮复习课件第2章能力课时2受力分析共点力的平衡》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理人教全国I一轮复习课件第2章能力课时2受力分析共点力的平衡（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、能力课时2受力分析共点力的平衡,突破一整体法与隔离法的应用,1.受力分析的定义 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，并画出受力_，这个过程就是受力分析。,示意图,2.受力分析的一般步骤,整体,隔离,重力,方向,3.整体法与隔离法,【例1】(2015山东理综，16)如图1，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为1，A与地面间的动摩擦因数为2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为(),图1,答案B,易错提醒 受力分析的四个易错点 (1)不要把研究对象所受的力与研究对
2、象对其他物体的作用力混淆。 (2)对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有。 (3)合力和分力不能重复考虑。 (4)区分性质力与效果力：研究对象的受力图，通常只画出按性质命名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行力的合成或分解。,【变式训练】 1.(2016广东茂名一模)如图2所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑半圆球B，整个装置处于静止状态。已知A、B两物体的质量分别为mA和mB，则下列说法正确的是(),图2 A.A物体对地面的压力大小为mAg B.A物体对地面的压力大小为(m
3、AmB)g C.B物体对A物体的压力大于mBg D.地面对A物体没有摩擦力,答案BC,【例2】如图3所示，甲、乙两个小球的质量均为m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上。现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧。则平衡时两球的可能位置是下面的(),图3,解析用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg、水平向左的力F(甲受到的)、水平向右的力F(乙受到的)和细线1的拉力，两水平力相互平衡，故细线1的拉力一定与重力2mg等大反向，即细线1一定竖直；再用隔离法，分析乙球受力的情况，乙球受到向下的重力mg，水平向右的拉力F，细线2的拉力F
4、2。要使得乙球受力平衡，细线2必须向右倾斜。 答案A,【拓展延伸】 在【例2】的图3中，如果作用在乙球上的力大小为F，作用在甲球上的力大小为2F，则此装置平衡时的位置可能是(),答案C,【变式训练】 2.如图4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(),图4,解析把两个小球看成整体，分析受力，由平衡条件可得：FAsin 30FC，又FAkxA，FCkxC，联立解得弹簧A、C的伸长量之比xAxC1sin 3021，选项D正确。 答案D,突破二处理平衡问题常用的“三种”方法,1.平衡状态
5、物体处于_或_的状态，即a0。 2.平衡条件,静止,匀速直线运动,3.平衡条件的推论 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,0,0,4.处理平衡问题的常用方法,受力关系：_,受力关系：_,F2m2g,F1m1g,(4)如何处理结点c的受力？,答案C,反思总结 1.平衡中的研究对象选取 (1)单个物体； (2)能看成一个物体的系统； (3)一个结点。 2.静态平衡问题的解题“四步骤”,【变式训练】 3.正交分解法的应用如图6所示，三个相同的轻质弹簧连接在O点，弹簧1的另一端固定在天花板上，且与竖直方向的夹角为30，弹簧2水平且右端
6、固定在竖直墙壁上，弹簧3的另一端悬挂质量为m的物体且处于静止状态，此时弹簧1、2、3的形变量分别为x1、x2、x3，则(),图6,答案B,4.平衡条件的应用如图7所示，质量为m的物体在竖直向上的力F(Fmg)的作用下沿固定在地面上倾角为的足够长的斜面匀速下滑，现将力F保持大小不变，方向改为竖直向下，则以下说法正确的是(),图7 A.物体将匀加速下滑 B.物体仍匀速下滑 C.物体受到的摩擦力将不变 D.物体可能匀减速下滑，最后静止在斜面上,解析力F竖直向上时，对物体受力分析如图甲所示，垂直于斜面方向有FN1mgcos Fcos ，沿斜面方向有mgsin Fsin Ff1，Ff1FN1(mgF)c
7、os ，解得tan ；力F竖直向下时，对物体受力分析如图乙所示，设物体以加速度a匀加速下滑，垂直于斜面方向有FN2mgcos Fcos ，沿斜面方向有mgsin Fsin Ff2ma，Ff2FN2(mgF)cos ，解得a0，Ff1Ff2，所以物体仍匀速下滑，物体受到的摩擦力变大。,答案B,突破三动态平衡问题的处理技巧,1.动态平衡 是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡。 2.基本思路 化“动”为“静”，“静”中求“动”。,3.“两种”典型方法,【例4】(多选)如图8所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙
8、，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，已知A的圆半径为球B的半径的3倍，球B所受的重力为G，整个装置处于静止状态。设墙壁对B的压力为F1，A对B的压力为F2，则若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则F1、F2的变化情况分别是(),图8 A.F1减小 B.F1增大 C.F2增大 D.F2减小,甲乙 答案AD,【拓展延伸】 在【例4】中若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则地面对A的摩擦力变化情况是() A.减小 B.增大 C.不变 D.先变小后变大 解析方法一隔离法：隔离A为研究对象，地面对A的摩擦力FfF2sin ，当F2和减小时，摩擦力减小，故选项A正确。,方法二整体法：选A、B整体为
9、研究对象，A、B整体受到总重力、地面的支持力、墙壁的压力和地面的摩擦力，所以摩擦力FfF1，当把A向右移动少许后，随着F1的减小，摩擦力也减小。故选项A正确。 方法三临界值分析法：当A逐渐右移至B与A刚要脱离时，B和A之间没有挤压，A受到地面的摩擦力也变为零，所以在A逐渐右移的过程中，摩擦力在逐渐减小。故选项A正确。 答案A,【变式训练】 5.如图9所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为FN1，球对木板的压力大小为FN2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中(),图9,A.FN1始终减小，FN2始终增大 B.F
10、N1始终减小，FN2始终减小 C.FN1先增大后减小，FN2始终减小 D.FN1先增大后减小，FN2先减小后增大,甲乙,方法二图解法：如图乙所示，把mg按它的两个效果进行分解如图所示。在木板缓慢转动时，FN1的方向不变，mg、FN1、FN2应构成一个闭合的三角形。FN2始终垂直于木板，随木板的转动而转动，由图可知，在木板转动时，FN2变小，FN1也变小，选项B正确。 答案B,突破四平衡中的临界与极值问题,1.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。 常见的临界状态有：
11、 (1)两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0(主要体现为两物体间的弹力为0)； (2)绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值；绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中张力为0；,(3)存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大。 研究的基本思维方法：假设推理法。 2.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。一般用图解法或解析法进行分析。,【例5】倾角为37的斜面与水平面保持静止，斜面上有一重为G的物体A，物体A与斜面间的动摩擦因数0.5。现给A施加一水平力F，如图10所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(sin 370.6，c
12、os 370.8)，如果物体A能在斜面上静止，水平推力F与G的比值不可能是(),图10 A.3 B.2 C.1 D.0.5,答案A,方法提炼 掌握突破临界问题的三种方法 (1)解析法 根据物体的平衡条件列方程，在解方程时采用数学知识求极值。通常用到的数学知识有二次函数求极值、讨论分式求极值、三角函数求极值以及几何法求极值等。 (2)图解法 根据平衡条件作出力的矢量图，如只受三个力，则这三个力构成封闭矢量三角形，然后根据矢量图进行动态分析，确定最大值和最小值。,(3)极限法 极限法是一种处理临界问题的有效方法，它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题推向极端(“极大”、“极小”、“极右”、“极左
13、”等)，从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来，使问题明朗化，便于分析求解。,【变式训练】 6.图解法的应用将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点，如图11所示。用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线OA与竖直方向的夹角保持30，则F的最小值为(),图11,解析以a、b为整体，整体受重力2mg、悬绳OA的拉力FT及拉力F三个力而平衡，如图所示，三力构成的矢量三角形中，当力F垂直于悬绳拉力FT时有最小值，且最小值F2mgsin mg，B项正确。,答案B,7.解析法的应用(2016安徽江淮名校联考)如图12所示，轻质弹簧一端系在质量为m1 kg的小物块上，另一端固定在墙上
14、。物块在斜面上静止时，弹簧与竖直方向的夹角为37，已知斜面倾角37，斜面与小物块间的动摩擦因数0.5，斜面固定不动。设物块与斜面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，下列说法正确的是(),图12,A.小物块可能只受三个力 B.弹簧弹力大小一定等于4 N C.弹簧弹力大小不可能等于3 N D.斜面对物块支持力可能为零 解析假如物块受3个作用力，重力、斜面的支持力以及摩擦力，则mgsin 376 N，而最大静摩擦力为mgcos 374 N6 N，则物块不能静止，故选项A错误；要使物块静止，则弹簧弹力最小为F，则满足mgsin 37(Fmgcos 37)，解得F4 N，故当弹力不小于4 N时，物块均
15、能静止，选项B错误，C正确；若斜面对物块支持力为零，则物体与斜面之间的摩擦力为零，则物体不可能静止，选项D错误。 答案C,1.如图13所示，重力为G的小球用轻绳悬于O点，用力F拉住小球，使轻绳保持偏离竖直方向60角且不变，当F与竖直方向的夹角为时F最小，则、F的值分别为(),图13,答案B,2.如图14所示，将球用细绳系住放在倾角为的光滑斜面上，当细绳由水平方向缓慢向上偏移的过程中，细绳上的拉力将(),图14 A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大,解析作出球的受力图如图所示。由图可知，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力FT将先减小后增大，故选项D正确。,答案
16、D,3.(多选)如图15所示，水平地面上固定着一个光滑的竖直圆环，中央有孔的小球P和K套在环上，由伸直的细绳连接，它们恰好能保持静止状态，已知K的质量为m，OK连线水平，PK连线与水平线夹角为30。则(),图15 A.细绳对K球的拉力大小为2mg B.细绳对K球的拉力大小为mg C.P球的质量为m D.P球的质量为2m,解析对K球受力分析，有FTsin 30mg，得FT2mg，故选项A正确，B错误；对P球受力分析，在水平方向：FTcos 30FNPsin 30，在竖直方向：FNPcos 30mPgFTsin 30，解得：mP2m，选项D正确，C错误。,答案AD,4.在竖直墙壁间有质量分别是m和2m的半圆球A和圆球B，其中B的球面光滑，半球A与左侧墙壁之间存在摩擦。两球心之间连线与水平方向成30的夹角，两球恰好不下滑，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g为重力加速度)，则半球A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为(),图16,答案A,5.如图17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
