《浙江省义乌三中高三物理《2.4受力的平衡及应用》复习课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省义乌三中高三物理《2.4受力的平衡及应用》复习课件（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 4 课时 受力平衡及应用 课前考点自清 一、共点力的平衡 共点力 力的作用点在物体上的 或力的 交于一点的几个力叫做共点力 能简化成质点的物体受到的力可以视 为共点力 平衡状态 物体处于 状态或 状 态，叫做平衡状态 ( 该状态下物体的 加速度为零 ) 平衡条件 物体受到的 为零，即 F 合 或 0 0同一点 延长线 静止 匀速直线运动 合外力 0 思考 ： 物体的速度为零和物体处于静止状态是一回事吗？ 答案 物体处于静止状态，不但速度为零，而且加速度 ( 或合外力 ) 为零有时，物体速度为零，但加速度不一定为零，如竖直上抛的物体到达最高点时；摆球摆到最高点时，加速度都不为零，都不属于平衡
2、状态因此，物体的速度为零与静止状态不是一回事 二、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 ， 为一对 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 一定与第三个力大小 、 方向 3 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 合力 相反 相反 平衡力 相等 相等 合力 相等 相反 核心考点突破 考点一 受力分析的步骤与方法 【问题展示】 如图 1 所示，物体 A 靠在竖直墙壁上， 在力 F 作用下， A 、 B 保持静止 ( 1) 此时物体 B 的受力个
3、数为 个 ( 2) 若物体 A 固定在墙上，其他条件不变， 则 B 物体受力个数可能为 个和 个 ( 3) 若将力 F 改为水平向左的力仍作用在物体 B 上，其他条件不变，则物体 B 受 个力 4 2 4 4 图 1 【归纳提炼】 (1) 受力分析的步骤 明确研究对象 研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统 隔离物体分析 将研究对象从周围物体中隔离出来，进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用 画出受力示意图，物体所受的各个力应画成共点力，力的作用点可沿力的作用线移动 检查画出的每一个力能否找到它的 施力物体 ，检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态，否则，必然发生了漏力
4、、多力或错力的现象 ( 2) 受力分析的方法 整体法和隔离法 假设法 在受力分析时，若不能确定某未知力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在 【高考佐证 1 】 (2009 浙江 理综 14) 如图 2 所示，质量 为 m 的等边三棱柱静止在水平 放置的斜面上已知三棱柱 与斜面之间的动摩擦因数为 ，斜面的倾角为 30 ，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为 ( ) 12 3212 m g 32 m g 图 2 解析 受力如图所示， F N mg c 0 32 F f mg 30 12 答案 A 考点二 共点力平衡问题的理解
5、与应用 1 . 处理共点力平衡问题常用的方法 (1) 力的合成法 物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的 合力 必与第三个力等大反向可利用力的平行四边形定则，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解 (2) 力的分解法 物体受三个力作用而平衡时，分解其中任意一个力，它的两个分力必与另外两个力 分别平衡 ，求解方法与合成法相同 (3) 正交分解法 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 0 0( 多用于三个或三个以上共点力作用下的物体的平衡 ) 进行求解值得注意的是，选择 x 轴， y 轴方向时，尽可能使较多的力落在 x 、 y 轴上，被分解的力尽可能是已
6、知力，不宜分解待求力 (4) 图解法 选某一状态对物体受力分析 根据平衡条件画出平行四边形 根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化 确定未知量大小和方向的变化 2 三种特殊的平衡问题 ( 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) 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 ( 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 【
7、高考佐证 2 】 ( 2008 天津理综 ) 在粗糙水平 地面上与墙平行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圆球 B ，整个装置处于静止状态现对 B 加一 竖直向下的力 F ， F 的作用线通过球心， 设墙对 B 的作用力为 B 对 A 的作用力为 面对 3. 若 F 缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图 3 所示，在此过程中 ( ) A B C D 图 3 解析 把 作整体，在竖直方向由平衡条件得 F 此可知当 F 缓慢增大时， 离物体 B 分析受力，物体 B 受到竖直向下的重力 力 F 及水平向右的墙对 B 的作用力 向左上方的 A 对 B 的作用力 ，设 的
8、方向与竖直方向夹角为 ，由平衡条件得 c F s 这两式可知当 缓慢增大，由牛顿第三定律可知， B 对 2也缓慢增大， 面对 A 的摩擦力增大，所以 以正确选项是 C. 答案 C 题型互动探究 题型一 用图解法求动态变化问题 例 1 如图 4 所示，一倾角为 的固定斜面 上，有一块可绕其下端转动的挡板 P ，今 在挡板与斜面间夹有一个重为 G 的光滑 球试求挡板 P 由图示的竖直位置逆时针 转到水平位置的过程中，球对挡板压力的最小值 图 4 解析 球的重力使球产生两个作用效果，一是对挡板造成压力，二是对斜面造成压力由此可作出如图甲所示的分解重力的平行四边形当 P 板逐渐转动到不同位置时 ，上述
9、分析将有不同的分解重力的平行四边形与之对应在所有这些平行四边形中，重力 G ( 即合力 ) 的大小和方向不变， 分力 总与斜面垂直 ) ，分力 于要构成平行四边形这一条件的限制，表示不同情况下分力 C 上，这些线段中最短的就表示分力 由图乙可见，这些线段中最短的是 ，且 OC ，即分力 G s ，这个值也就等于球对挡板压力的最小值 答案 G 即学即练 1 如图 5 所示，两根等长的绳子 一重物静止，两根绳子与 水平方向夹角均为 60 . 现保持绳子 与水平方向的夹角不变，将绳子 渐缓慢地变化到沿水平方向，在这一过 程中，绳子 拉力变化情况是 ( ) A 增大 B 先减小，后增大 C 减小 D
10、先增大，后减小 图 5 解析 对力的处理 ( 求合力 ) 采用正交分解 法，应用合力为零求解时采用解析法 如图所示，将 向和竖直方向分解，由两方向合力为 零分别列出 0 60 联立解得 ( 30 ) ，显然，当 60 时， 当 变大时， 变小后变大 答案 B 题型二 应用整体法和隔离法求解平衡问题 例 2 如图 6 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，求地面对 三棱柱的支持力和摩擦力各为多少？ 图 6 解析 选取 A 和 B 整体为研究对象，它受 到重力
11、 ( M m ) g ，地面支持力 F N ，墙壁的弹 力 F 和地面的摩擦力 F f 的作用 ( 如图所示 ) 而 处于平衡状态，根据平衡条件有： F N ( M m ) g 0 ， F F f 可得 F N ( M m ) g 再以 B 为研究对象，它受到重力 三棱柱对它的支持力 壁对它的弹力 F 的作用 ( 如图所示 ) 而处于平衡状态，根据平衡条件有 竖直方向上： 水平方向上： F 解得 F mg t ，所以 F mg t . 答案 ( M m ) g mg ta n 即学即练 2 有一个直角支架 水平放置，表面粗糙， 直放置，表 面光滑 套有小环 P ， 套有小 环 Q ，两环质量均
12、为 m ，两环间由一根质 量可忽略、不可伸展的细绳相连，并在 某一位置平衡 ( 如图 7 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 图 7 解析 解本题用整体法与隔离法 P 、 Q 整体分析， F N 始终等于 P 、 Q 重力之和， F N 不变对 P 分析知拉力 F 变小，选 B. B 题型三 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 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 例 3 物 体 A 的质量为
