《师说2015高三物理一轮课件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《师说2015高三物理一轮课件2.3受力分析 共点力的平衡（63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 基础梳理 一、受力分析 1 受力分析 把研究对象 ( 指定物体 ) 在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来，并画出物体所受力的示意图，这个过程就是受力分析 2 受力分析的方法步骤 温馨提示 受力分析时一定要先分析容易确定的力，对一些 “ 被动力 ” ，如弹力和静摩擦力，常需最后综合考虑其他受力和运动状态后才能确定 . 二、共点力 几个力都作用在物体的同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的 延长线 交于一点，则这几个力称为共 点力 三、共点力的平衡 1 平衡状态：物体保持静止或 匀速直线 运动状态 温馨提示 物体的速度为零时，不一定处于平衡状态，如竖直上抛
2、的最高点，此时速度为零，但加速度不为零，合力为重力 2. 共点力的平衡条件： F 合 0 或者00 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 相等 ，方向 相反 ，为一对 平衡力 (2) 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 合力 一定与第三个力大小 相等 、方向 相反 (3) 多力平衡 如果物体在多个共点力作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的 合力 大小 相等 ，方向 相反 知识整合 考点一 力是否存在的判断依据 1. 条件判断依据 即根据各种性质力的产生条件是否满足来判断物体是否受到某个力的作用 例
3、如： (1) 弹力产生的条件是： 相互接触， 产生挤压使物体发生弹性形变 (2) 摩擦力产生的条件是： 物体间接触面粗糙， 存在弹力， 有相对运动或相对运动趋势 2 效 果判断依据 即根据各种力的作用效果是否得以体现来判断物体是否受到某个力的作用 例如：根据力产生的 “ 拉、压、支持、推动、阻碍、吸引、排斥 ” 等效果对它们作出存在或不存在的假设，然后再从该力存在与否对物体运动状态的影响的角度来判断该力是否存在 3 相互作用判断依据 即根据力的作用的相互性，从一个物体是否受到某个力的作用来判断另一个物体是否受到相应的反作用力的作用，即有力必有其反作用力 例 1 如图所示， A 、 B 两物体紧
4、靠着放在粗糙水平面上， A 、B 间接触面光滑在水平推力 F 作用下两物体一起加速运动，物体 A 恰好不离 开地面，则物体 A 的受力个数为 ( ) A 3 B 4 C 5 D 6 解析 由于物体 A 恰好不离开地面，因此 A 不受地面的支持力和摩擦力而只受重力、 F 和 B 对 A 垂直斜面向上的支持力，三力平衡故正 确 答案 为 A. 答案 A 规律总结 为防止受力分析时出现多力的情况，可注意以下几个方面： (1) 每分析一个力，都应找出施力物体； (2) 分析研究对象受的力，不要把研究对象对其他物体施加的力也加在研究对象上； (3) 只分析根据力的性质命名的力 ( 场力、弹力、摩擦力等
5、) ，不分析根据效果命名的力 ( 向心力、下滑力、回复力等 ) ； (4) 为了使问题简化，忽略某些次要的力，如：微小粒子的重力、速度不大时空气的阻力等，至于何时忽略某个力的影响，要依据题的目的、具体环境和条件而定 . 小试身手 1 2013 上海卷 如图，质量 、 B 叠放在一起，靠着竖直墙面让它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体 B 的受力示意图是 ( ) 解析 虽然墙面粗糙，但是物体与墙面之间无弹力，所以物体与墙面之间无摩擦力， A 、 B 均只受重力， A 项正确 答案 A 考点二 整体法与隔离法的应用 1. 整体法：就是把几个物体视为一个整体，受力分析时，只分析这一整体之外的
6、物体对整体的作用力，不考虑 整体内部之间的相互作用力 2 隔离法：若是有几个物体连接在一起，要求物体之间的相互作用力，一般就将其中的某一物体与其他物体分隔开，对这个物体进行受力分析，那么其他物体对这个物体的作用力就是外力，这种方法叫做隔离法 3 方法选择 当涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体法分析，可使问题简单明了，而不必考虑内力的作用；当涉及的物理问题是物体间的作用力时，要应用隔离法分析，这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力有时在一个问题中需要整体法与隔离法交替使用 例 2 有一个直角支架 平放置，表面粗糙， 面光滑 套有小环 P ， 套有小环 Q ，两环质量均为 m
7、 ，两环间由一根质量可忽略、不可伸缩的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示，现将 P 环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较， 对 P 环的支持力 的变化情况是( ) A F 变大 B F 变小 C F 变大 D F 变小 解析 方法一：设 夹角为 ，则对 P 有 F Q 有 F 所以 2 F 答案 为B. 方法二：将 P ， Q 两环看做一个整体，在竖直方向上两环只受重力和 对 P 环的支持力 以 2 即 Q 环为研究对象，设 夹角为 ，绳的拉力的竖直分力等于 Q 环的重 力，即 F 所以 F 越来越小，故正确答案 为 B. 答案 B 小试身手 2
8、如图所示，质量为 M 的直角三棱柱 A 放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为 . 质量为 m 的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间， A 和 B 都处于静止状态，问地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多大？ 解析 选取 B 为研究对象，它受到重力 三棱柱对它的支持力 、墙壁对它的弹力 F 的作用而处于平衡状态，如图甲所示，根据平衡条件有：竖直方向上： 水平方向上： F ，解得 F mg ta n ，再以 A 和 B 整体为研究对象，它受到重力 ( M m ) g 、地面支持力 壁的弹力 F 和地面的摩擦力 如图乙所示 ) 而处于平衡状态，根据平衡条件有：( M m ) g 0 ， F
9、 得 ( M m ) g ， mg ta n . 答案 ( M m ) g F mg ta n 考点三 共点力平衡问题的处理方法 方法 基本思路 求解方法 条件 正交分 解法 变矢量运算为代数运算 将各力分解到 x 轴和 y 轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件列方程求解 0 ， 0 三个或三个以上共点力作用下物体的平衡 矢量三 角形法 构建矢量三角形，利用几何知识求解 物体受同一平面内三个互不平行的力作用处于平衡状态时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形；反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零，利用有关数学知识可求出未知力 三力平衡 力的 合成法
10、通过 平行四边形定则，构建矢量三角形，利用几何知识求解 物体受到三个力平衡时，任意两个力的合力与第三个力等大反向，可以应用三角函数、相似三角形等知识求解 三力平衡 例 3 如图所示，重为 G 的物体在水平向右和跟竖直方向成 角的斜向上绳子的拉力作用下，保持静止状态，求两绳拉力的大小 解析 解法一：用力的合成法，物体受力情况如图所示， G 为重 力，O 的拉力， O 的拉力设 F 为 2的合力，则 F G ，方向竖直向上由几何关系有 ， ta n G ta n . 解法二：用力的三角形法，将物体所受三个力依次相连接，因合力为零，三力依次连接得到如图所示的三角形，各边分别表示三力的大小显然， ，
11、G ta n . 解法三：用正交分解法，将 图所示，据 0 0，有 G，所以 ， G ta n . 取物体为研究对象，它受三个力的作用，即物体的重力、绳拉 力、绳 拉力，且这三个力相交于 O 点，故此题为共点力的平衡问题 答案 G t 小试身手 3 2013 广东卷 如图所示，物体 P 静止于固定的斜面上， P 的上表面水平现把物体 Q 轻轻地叠放在 P 上，则 ( ) A P 向下滑动 B P 静止不动 C P 所受的合外力增大 D P 与斜面 间的静摩擦力增大 解析 原来 P 静止不动，说明重力沿斜面向下的分力小于或等于最大静摩擦力，即 mg m g ，此式与质量无关，把物体 Q 轻放在
12、P 上，把 成一体，相当于 P 的质量变大， 受合外力为零， A 、 C 两项错误， B 项正确；由平衡条件可知， P 与斜面间的静摩擦力 f m 总 g s i n 变大， D 项正确 答案 考点四 动态平衡问题的处理方法 动态平衡问题是学习中的难点，所以需要认真分析、及时总结具体说，分析此类问题大 致有以下三个途径： 途径一：三角形法则 当物体受三力作用而处于平衡状态时，其合力为零，三个力的矢量依次首尾相连，构成闭合三角形，当物体所受三个力中两个发生变化而又要维持平衡关系时，这个闭合三角形仍然存在，只不过形状发生改变而已，比较前后这些不同形状的矢量三角形，各力的大小及变化就一目了然了 三角
13、形法则适用于物体所受的三个力中，有一个力为恒力( 通常为重力，也可以是其他力 ) ，另一个力的大小变化，第三个力则大小、方向均发生变化的问题，对变化过程进行 定性分析 途径二： 解析 法 物体处于动态平衡状态时，对研究对象的 任一状态进行受力分析，根据具体情况引入参量，建立平衡方程，求出因变参量与自变参量的一般函数关系，然后根据自变量的变化确定因变量的变化 途径三：相似三角形法 对受三力作用而平衡的物体，先正确分析物体的受力，画出受力分析图，再寻找与力的三角形相似的几何三角形，利用相似三角形的性质，建立比例关系，把力的大小变化问题转化为几何三角形边长的大小变化问题进行讨论 例 4 如图 所示，小球用细绳系住放在倾角为 的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将 ( ) 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 因为 G 、 三个力可以构成一个矢量三角形，如图所示， G 的大小和方向始终不变，
