《2015名师导学物理一轮课件 第二章 相互作用2.4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015名师导学物理一轮课件 第二章 相互作用2.4（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第 4节 受力分析 共点力平衡 一、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 2 受力分析的一般顺序 先分析 _ _ _( 重力、电场力、磁场力 ) ，再分析 _ _ _( 弹力、摩擦力 ) ，最后分析其它力 二、共点力作用下物体的平衡 1 平衡状态 (1) 静止：物体的 _ _ _ 和 _ _ _ 都等于零的状态 (2) 匀速直线运动：物体的 _ _ _ 不为零，其 _ _ _ 为零的状态 受力 场力 接触力 速度 加速度 速度 加速度 2 平衡条件 (1) 物体 所受合外力为零，即 F 合
2、0. ( 2) 若采用正交分解法，平衡条件表达式为 F x 0 ，F y 0. 3 平衡条件的推论 平衡类型 推论 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 ，在同一直线上 三力平衡 如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任意两个力的 一定与第三个力大小 ，方向 ，在同一直线上 多力平衡 如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的 大小 ，方向 ，在同一直线上 相等 相反 合力 相等 相反 合力 相等 相反 题型一：物体的受力分 析 例 1 L 型木板 P ( 上表面光滑 ) 放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板
3、上表面的滑块 Q 相连，如图所示若 P 、 Q 一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力则木板 P 的受力个数为 ( ) A 3 B 4 C 5 D 6 【思路点拨】 本题关键是确定弹簧对 P 有没有弹力作用，要根据运动状态分析 【解析】 先分析 Q 受力情况，它受重力， P 对它的支持力和弹簧弹力作用，且三力平衡；再分析 P 的受力情况，它受重力， Q 对它的压力，斜面对它的支持力，滑动摩擦力和弹簧弹力共 5 个力作用 【 答案 】 C 【方法与知识感悟】 受力分析是高中物理的基础，贯穿于力学、电磁学等知识中，对研究对象进行受力分析是解决所有力学问题的关键 (1) 受力分析的一般步骤 受力分析过程中
4、，判断弹力、摩擦力的有无是难点，可采用假设法、运动状态法、转 换对象法、以及运用牛顿第三定律等方法进行判断 (2) 研究对象的选取方法：整体法和隔离法 题型二：三力平衡问题 例 2 如图所示，在倾角为 的 斜面上，放一质量为 m 的小球， 小球被竖直的木板挡住，不计摩 擦，则球对挡板的压力是 ( ) A mg B mg s D 【思路点拨】 先对小球进行正确的受力分析，并画出受力示意图，然后将某些力分解或合成，最后列平衡方程求 解 【解析】 解法一： ( 正交分解法 ) ：对小球受力分析如图甲所示，小球静止，处于平衡状态，沿水平和竖直方向建立坐标系，将 F N 2 正交分解，列平衡方程为 F
5、F N2 F N 2 可得：球对挡板的压力 mg ，所以 B 正确 解法二： ( 力的合成法 ) ：如上图乙所示，小球处于平衡状态，合力为零 等大反向解三角形可得： mg ，所以，球对挡板的压力 mg . 所以 解法三： ( 按力的作用效果分解 ) ：小球所受的重力产生垂直板方向挤压竖直板的效果和垂直斜面方向挤压斜面的效果，将重力 G 按效果分解为如上图丙中所示的两分力 2，解三角形可得： G1mg ，所以，球对挡板的压力 mg . 所以 B 正确 解法四： ( 三角形法则 ) ：如图所示，小球处于平衡状态，合力为 零，所受三个力经平移首尾顺次相接，一定能构成封闭三角形 由三角形解得： F m
6、g ，故挡板受压力 F F mg t . 所以 B 正确 【 答案 】 B 【方法与知识感悟】 1. 共点力作用下物体平衡的一般解题思路： (1) 选取研究对象 ( 整体法、隔离法 ) ； (2) 分析研究对象的受力情况，并作出受力图； (3) 将某些力处理 ( 正交分解、合成或按力的实际效果分解 ) ； (4) 利 用平衡条件建立方程并求解 2 处理共点力平衡问题常用的方法 方法 内容 一般 分解法 物体受到几个力的作用，将某一个力按力的效果进行分解，则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件 合成法 物体受几个力的作用，通过合成的方法将它们简化成两个力这两个力满足二力平衡条件 . 正交分
7、 解法 将处于平衡状态的物体所受的力，分解为相互正交的两组，每一组的力都满足二力平衡条件 力的三角形法 物体受同一平面内三个互不平行的力的作用平衡时，这三个力的矢量首尾相接，构成一个闭合三角形，反之，若三个力的矢量首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零，利用三角形定则，根据正弦定理、余弦定理或矢量三角形与几何三角形相似等数学知识可求解未知力 . 3. 物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合 成法比较简单 题型三：连接体平衡问题 例 3 有一个直角 支架 A 平放置，表面粗糙， O B 竖直向下，表面光滑 套有小环 P ， 套有小环 Q ， 两环质量均为 m ，两环由一根质量可忽略、不可
8、伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示现将 环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较， 对 N、摩擦力 ) A B C D 【思路点拨】 P 、 Q 和绳组成一个系统，绳与 P 、Q 间的作用力为内力，先分析系统水平方向与竖直方向受到的外力，列平衡方程，如果还不能解决问题，就必须分别隔离 P 、 Q 来分析，对于隔离体 P 、 Q ，绳的拉力就为外力了 【解析】 以两环和细绳整体为对 象求 知竖直方向上始终二力 平衡， 2 变；以 Q 环为对 象，在重力、细绳拉力 F 和 力 作用下平衡，如图所示，设 细绳 和竖直方向的夹角为 ，则 P 环向左 移的过程中 将减小， mg
9、 也将减小再以整体为对象，水平方向只有 N 和 P 环的摩擦力 此 也减小，选项 B 正确 【 答案 】 B 【方法与知 识感悟】 解决连接体问题时，往往采用整体法与隔离法相结合的方法 整体法与隔离法 整体法 隔离法 概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开的方法 选用 原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力 注意 问题 受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用 一般隔离受力较少的物体，原先系统的内力变成了物体受的外力 题型四：动态平衡问题 例 4 如图所示，质量均可忽略 的轻绳与轻杆承受弹力的最大值
10、一 定， A 端用铰链固定，滑轮在 A 点 正上方 ( 滑轮大小及摩擦均可不计 ) ， B 端吊一重物 G . 现将绳的一端拴在 杆的 B 端，用拉力 F 将 B 端缓慢上 拉 ( 均未断 ) ，在 达到竖直前，以下分析正确的是( ) A 绳子越来越容易断 B 绳子越来越不容易断 C 越来越容易断 D 越来越不容易断 【思路点拨】 物体在三个点力动作用下处于动态平衡状态，作出这三个力的矢量三角形，依这个三角形与几何三 角形相似，列出比例关系式，分析几何三角形中哪条边不变，哪条边怎么变，再得出结论 【解析】 以 B 为研究对象， 进行受力分析 B 点受重物的 拉力一定，大小为 G ；细绳的 拉力
11、为 F ；沿轻杆方向倾斜向 上的支持力 N . 由于是缓慢拉动， 所以 B 点处于动态平衡状态， F 、 G 和 N 的合力为零根据三个力的特点，可平移成如右图所示的三角形，该三角形和 似，所以动过程中 角逐渐减小，则 来越小，而 以 N 不变， F 越来越小由此确定，轻杆承受的压力不变，以后也不会折断；而绳子的拉力越来越小，则越来越不容易断正确答案是选项 B. 【 答案 】 B 【方法与知识感悟】 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态 2 解决动态平衡问题的常用方法 方法 步 骤 解析法 选某一状态对物体进行受力分析
12、 将物体受的力按实际效果分解或正交分解 列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式 根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 图解法 选某一状态对物体进行受力分析 根据平衡条件画出平行四边形或矢量三角形 根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化情况 确定未知量大小、方向的变化 题型五：平衡中的临界、极值问题 例 5 如图所示，小球质量为 m ，两根轻绳 绳固定在竖直墙上，在小球上施加一个与水平方向夹角为 60 的力 F ，使小球平衡时，两绳均伸直且夹角为 60 ，则力 F 大小的取值范围是什么？ 【解析】 当力 F 较小时， 紧， 可能松弛；当力 F 较大时， 紧， 可能松弛由此可知， 要松弛和 要松弛是此问题的临界条件 对小球进行 受力分析如图所示， 根据物体的平衡条件， 在水平方向上： F 0 在竖直方向上： F 0 2 F mg 绳 直的条件为 0 ，由 式得： F 2 3 绳 直的条件为 F 0 ，由 式得： F 3 故力 F 的大小应满足的条件为 3 F 2 3 【方法与知识感悟】 1 临界、极值问题 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为 “ 恰好出现 ” 或“ 恰好不出现 ” ，在问题的描述中常用 “ 刚
