《（三维设计）2016年高考物理一轮（广东专版+习题课件+高考题库+考点通关）第二章 相互作用 第3单元 受力分析 共点力的平衡》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（三维设计）2016年高考物理一轮（广东专版+习题课件+高考题库+考点通关）第二章 相互作用 第3单元 受力分析 共点力的平衡（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 3 单元 受力分析 共点力的平 衡 受 力 分 析 想一想 如图 2 3 1 所示，物体 M 在竖直拉 力 F 作用下处于静止状态，试分析在斜面 光滑和不光滑两种情况下，物体的受力情况。 图 2 3 1 提示： 若斜面光滑， M 处于平衡状态时，只受拉力 F 和重力 此时不受斜面的弹力；若斜面不光滑，则物体可能受拉力 F 和重力 个力，也可能受拉力 F 、重力 支持力和摩擦力四个力作用。 记一记 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，并画出受力图，这个过程就是受力分析。 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
2、触力 ( 弹力、摩擦力 ) ，最后分析其他力。 3 受力分析的常用方法 ( 1) 整体法和隔离法： 当物理情景中涉及物体较多时，就要考虑采用整体法和隔离法。 整体法研究外力对物体系统的作用各物体运动状态相同同时满足上述两个条件即可采用整体法。 隔离法分析系统内各物体 各部分 间相互作用各物体运动状态不相同物体必须从系统中隔离出来，独立地进行受力分析，列出方程。 ( 2) 假设法： 在未知某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在。 试一试 1 如图 2 3 2 所示，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上放一
3、球，球与水平面的接触点为 a ，与斜面的接触点为 b 。当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是 ( ) 图 2 3 2 答案 ： D 解析 ： 若球与车一起水平匀速运动，则球在 b 处不受支持力作用，若球与车一起水平向左匀加速运动，则球在 a 处的支持力可能为零，故 D 正确。 A 球在 a ， b 两点处一定都受到支持力 B 球在 a 点一定受到支持力，在 b 点处一定不受支持力 C 球在 a 点一定受到支持力，在 b 点处不一定受到支持力 D 球在 a 点处不一定受到支持力，在 b 点处也不一定受到支持力 共点力作用下物体的平衡 想一想 如图 2 3 3 所示，质量为 m
4、 的小球在外力 F 作用下缓慢上升，请思考以下两个问题： ( 1) 物体处于什么状态？其合外力多大？ ( 2) 物体处于平衡状态时，其速度和加速度各有什么特点？ 图 2 3 3 提示： ( 1) 物体缓慢上升过程中处于动态平衡状态，其合外力始终为零。 ( 2) 物体处于平衡状态时，其加速度一定为零，速度不一定为零。 记一记 1 平衡状态 物体处于 或 的状态，即 a 0 。 2 共点力的平衡条件 _ 或 0 ， 0 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 。 静止状态 匀速直线运动 0 相等 相反 ( 2) 三力平衡：如果物体
5、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 试一试 2 ( 2013 重庆高考 ) 如图 2 3 4 所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角 。若此人所受重力为 G ，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为 ( ) 图 2 3 4 A G B G C G c D G t 解析 ： 人静躺在椅子上，所受合力 F 合 0 ，所以椅子各部分对人的作用力的合力与人的
6、重力等大反向，故 A 选项正确。 答案 ： A 物体的受力分析 1 受力分析的步骤 2 受力分析的五点注意事项 ( 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) 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。 ( 5) 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
7、时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出。 例 1 如图 2 3 5 所示，物体 B 与竖直墙面接触，在竖直向上的力 F 的作用下 A ， B 均保持静止，则物体 B 的受力个数为 ( ) A 2 个 B 3 个 C 4 个 D 5 个 图 2 3 5 解析 物体 A 处于静止状态，其受到的合外力为零，受力分析如图甲所示；对物体 A 、 B 整体受力分析如图乙所示，竖直墙面对物体 B 没有弹力作用，则墙面也不会提供静摩擦力；对物体 B 受力分析如图丙所示，则物体 B 受到 4 个力的作用，选项C 正确。 答案 C ( 1) 物体的受力情况与物体的运动状态有关，分析物体受力时，要注意物体所处
8、的状态。 ( 2) 整体法和隔离体法灵活交叉使用。 图解法分析动态平衡问题 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地变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题的描述中常用 “ 缓慢 ” 等语言叙述。 2 用图解法分析动态平衡问题的一般步骤 ( 1) 选某一状态对物体进行受力 分析； ( 2) 根据平衡条件画出平行四边形； ( 3) 根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化； ( 4) 确定未知量大小、方向的变化。 例 2 (2012 新课标全国卷 ) 如图 2 3 6 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 对木板的压力大小为
9、 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 ( ) A B C D 图 2 3 6 审题指导 ( 1) 小球缓慢移动过程中处于平衡状态。 ( 2) 墙对球的压力方向不变，而木板对球的压力方向改变。 解析 以小球为研究对象，画出小球受力的矢量三角形，由力的矢量三角形很直观地可看出： N 1 始终减小， N 2 始终减小，故选项 B 正确。 答案 B ( 1) 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。 ( 2) 当大小方向均可改变的分力与方向不变、
10、大小可变的分力垂直时，其中方向可变的分力存在最小值。 力平衡问题中整体法与隔离法的应用 例 3 多选 ( 2012 山东高考 ) 如图 2 3 7 所示，两相同轻质硬杆 直纸面的水平轴 O ， O 点悬挂一 重物 M ，将两相同木块 m 紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止。 挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止，且 ( ) 图 2 3 7 A F B F C F N 变小 D F N 变大 审题指导 第一步：抓关键点 两杆与竖直方向的夹角稍许增大 挡板间的距离稍许增大 两木块与挡板间的摩擦力、弹力大小相等 两相同木块 两杆与竖直方向夹角相等且杆中张力沿杆的方向 两相同轻质硬杆可绕轴转动 获取
11、信息 关键点 第二步：找突破口 要确定木块与挡板间的摩擦力 F f 的变化，应选整体为研究对象，利用平衡条件进行分析。而分析 F N 的变化时，应隔离木块应用平衡条件进行分析。 解析 以两个木块 m 和重物 M 整体作为研究 对象 ， 在竖直方向上 ， m 与挡板间的 距离无关， A 错误 ， B 正确；如图所示 ， 以轴 O 点 为研究对象，杆对轴 O 的作用力为 F ， 再以木块 m 为研究对象，挡板对木块的正压力 F F Mg t 2， 当挡板间的距离稍许增大时 ， 增大 ， C 错误 ， D 正确 。 答案 对两个或两个以上的物体组成的简单的连接体问题，选择合适的研究对象可使受力分析和
12、解题过程简化。当不涉及物体之间的相互作用时，把几个物体视为一个整体作为研究对象，只分析整体受的外力；当涉及物体之间的相互作用时，选择受力个数较少的物体为研究对象。 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。 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。 3 解决临界极值问题的常用方法 (1) 图解法：当物体所受的力变化时，根据物体的受力特点进行受力分析，画出平行四边形或三角形，注意明确各个力的变化量和不变量，结合数学规律对比分析，使动态问题静态化、抽象问题形象化，问题将变 得易于分析处理。 (2) 解析法：分析研究对象的受力情况，将力按作用效果分解或正交分解，根据平衡条件列出方程，并推导出未知量的函数表达式，再根据已知量的变化情况结合函数关系确定未知量的大小或方向的变化情况。 典例 ( 2015 衡水模拟 ) 如图 2 3 8 所示，三根长度均为 ， D 两点， A ， B 两端被悬挂在水平天花板上，相距 2 l。现在 C 点上悬挂一个质量为 m 的重物，为使 保持水平，在 D 点上可施加力的最小值为 ( ) 图 2 3 8 A
