《2011年高中物理一轮精品复习学案：第二章_相互作用(2.3_受力分析、共点力平衡_)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011年高中物理一轮精品复习学案：第二章_相互作用(2.3_受力分析、共点力平衡_)（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2011 年物理一轮精品复习学案：年物理一轮精品复习学案：第第 3 节节 受力分析、共点力的平衡受力分析、共点力的平衡【考纲知识梳理考纲知识梳理】一、受力分析1、定义：把某个特定的物体在某个特定的物理环境中所受到的力一个不漏，一个不重地找出来，并画出定性的受力示意图。对物体进行正确地受力分析，是解决好力学问题的关键。2、相对合理的顺序：先找（电场力、磁场力、重力） ，再找接触力（弹力、摩擦力） ，最后分析其它力。3、为了在受力分析时不多分析力，也不漏力，一般情况下按下面的步骤进行： （1）确定研究对象 可以是某个物体也可以是整体。（2）按顺序画力先画重力：作用点画在物体的重心，方向竖直向下。次
2、画已知力再画接触力（弹力和摩擦力）：看研究对象跟周围其他物体有几个接触点（面） ，先对某个接触点（面）分析，若有挤压，则画出弹力，若还有相对运动或相对运动的趋势，则再画出摩擦力。分析完一个接触点（面）后，再依次分析其他的接触点（面） 。再画其他场力：看是否有电、磁场力作用，如有则画出。（3）验证： 每一个力都应找到对应的施力物体.受的力应与物体的运动状态对应。总之，在进行受力分析时一定要按次序画出物体实际受的各个力，为解决这一难点可记忆以下受力口诀：，地球周围受重力绕物一周找弹力考虑有无摩擦力其他外力细分析合力分力不重复只画受力抛施力（4）注意：（1）只分析研究对象受的根据性质命名的实际力(如
3、：重力、弹力、摩擦力等)，不画它对别的物体的作用力。（2）合力和分力不能同时作为物体所受的力。（3）每一个力都应找到施力物体，防止“漏力”和“添力”。（4）可看成质点的物体，力的作用点可画在重心上，对有转动效果的物体，则力应画在实际位置上。（5）为了使问题简化，常忽略某些次要的力。如物体速度不大时的空气阻力、物体在空气中所受的浮力等。 （6）分析物体受力时，除了考虑它与周围物体的作用外，还要考虑物体的运动情况(平衡状态、加速或减速)，当物体的运动情况不同时，其情况也不同。二、共点力的平衡1、平衡状态：对质点是指静止状态或匀速直线运动状态，对转动的物体是指静止状态或匀速转动状态。2、平衡条件：共
4、点力作用下物体的平衡条件：合力为零，即0合F3、平衡条件的推论：（1）二力平衡时，两个力必等大、反向、共线；（2）三力平衡时，若是非平行力，则三力作用线必交于一点，三力的矢量图必为一闭合三角形；（3）多个力共同作用处于平衡状态时，这些力在任一方向上的合力必为零；（4）多个力作用平衡时，其中任一力必与其它力的合力是平衡力；（5）若物体有加速度，则在垂直加速度的方向上的合力为零。【要点名师精解要点名师精解】一、受力分析的常用方法以及应注意的问题 1、常用方法（1） 隔离法为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法运用隔离法解题的基本步骤是：明确研究对象或过程、状态；1将某个
5、研究对象、某段运动过程或某个状态从全过程中隔离出来；2画出某状态下的受力图或运动过程示意图；3选用适当的物理规律列方程求解4（2） 整体法当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可采用整体法运用整体法解题的基本步骤是：明确研究的系统和运动的全过程；1画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图；2选用适当的物理规律列方程求解3隔离法和整体法常常交叉运用，从而优化解题思路和方法，使解题简捷明快2、应该注意的问题（1）只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力（2）只分析根据性质命名的力（3）每分析一个力，都应找出施力物体（4）合力和分力不能同时作为物体所受的力【例 1
6、】 （09山东山东22）图示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30，质量为 M 的木箱与轨道的动摩擦因数为3 6。木箱在轨道端时，自动装货装置将质量为 m 的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，与轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程。下列选项正确的是 （ BC ）AmMBm2MC木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度D在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能解析解析：受力分析可知，下滑时加速度为cosgg，上滑时加速度为cosgg，所以 C 正确。设下滑的距离为
7、l，根据能量守恒有()coscossinmM glMglmgl，得 m2M。也可以根据除了重力、弹性力做功以外，还有其他力(非重力、弹性力)做的功之和等于系统机械能的变化量，B 正确。在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能，所以 D 不正确。考点：能量守恒定律，机械能守恒定律，牛顿第二定律，受力分析提示：能量守恒定律的理解及应用。二、处理平衡问题的基本方法1、合成分解法利用力的合成与分解能解决三力平衡的问题，具体求解时有两种思路：一是将某力沿另两力的反方向进行分解，将三力转化为四力，构成两对平衡力。二是某二力进行合成，将三力转化为二力，构成一对平衡力2、
8、正交分解法是解共点力平衡问题的基本方法，其优点是不受物体所受外力多少的限制。解题依据是根据平衡条件，将各力分解到相互垂直的两个方向上。（1）建立直角坐标系，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。多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡。值得注意的是：对 x、y 轴的方向的选择，尽可能使落在坐标轴上的力多，被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力。（2）正交分解方向的确定：原则上可随意选取互相垂直的两个方向；但是，为解题方便通常的做法是：使所选取的方向上有较多的力；选取运动方向和与其相垂直的方向为正交分解的两个方向。在直线运动中，运动方向上可以根据牛顿运动定律列方程，
9、与其相垂直的方向上受力平衡，可根据平衡条件列方程。使未知的力特别是不需要的未知力落在所选取的方向上，从而可以方便快捷地求解。解题步骤为：选取研究对象一受力分析一建立直角坐标系一找角、分解力一列方程一求解。3、三角形相似法“相似三角形”的主要性质是对应边成比例，对应角相等。在物理中，一般地，当涉及到矢量运算，又构建了三角形时，可考虑用相似三角形。4、图像法5、临界状态处理方法假设法某种物理现象变化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态，平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要破坏、而尚未破坏的状态。解答平衡物体的临界问题时可用假设法。运用假设法解题的基本步骤是：明确研究对象；画受力图；假设可
10、发生的临界现象；列出满足所发生的临界现象的平衡方程求解。三、平衡问题中的极值问题在研究平衡问题中某些物理量变化时出现最大值或最小值的现象称为极值问题。求解极值问题有两种方法：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。通常用到数学知识有二次函数极值、讨论分式极值、三角函数极值以及几何法求极值等。方法 2：图解法。根据物体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，然后根据图进行动态分析，确定最大值和最小值。【例 2】如图，在倾角为的斜面上，放置一段通电电流为 I、长度为 L、质量为 m 的导体棒 a，棒与斜面间的动摩擦因数为，。欲使导体棒静
11、止在斜面上，所加匀强tan磁场的磁感应强度的最小值是多少？如果导体棒 a 静止在斜面上且对斜面无压力，则所加匀强磁场的磁感应强度大小和方向如何？解析：受力分析如图假设外力 F 与斜面成角，,，安fFmgcossin安NFmgsincosNf安BILF得：由三角函数极值可知：)sin(coscossin ILmgmgB 2min1cossin ILmgmgB无压力即此导线仅 G 和安培力，且平衡得：mgBIL 方向水平向左ILmgB 名师点评：通电导线所受的安培力与磁场方向、导体放置方向密切相关。而此三者方向不在同一平面内，在平面视图中很难准确画出来，因此选择好的观察方位，画出正确的平面视图，能
12、够形象、直观地表达出三者的关系非常重要，是有效地解题的关键。【感悟高考真题感悟高考真题】1.（2010山东卷）16如图甲所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接。图乙中v、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程。图乙中正确的是答案答案：C解析解析：在斜面上，cosfmg；在水平面上，fmg。本题考查力、速度、加速度、位移、图象。难度：易。2.（2010山东卷）17如图所示，质量分别为1m、2m的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（1m在地面，2m在空中） ，力F与水平方
13、向成角。则1m所受支持力 N 和摩擦力f正确的是A12sinNm gm gFB12cosNm gm gFCcosfFDsinfF17.AC17.AC【解析】整体法，分析受力，选 AC.本题考查受力分析，力的平衡。难度：易。3.(2010上海物理）31.（12 分）倾角037，质量 M=5kg 的粗糙斜面位于水平地面上，质量 m=2kg 的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经 t=2s 到达底端，运动路程L=4m,在此过程中斜面保持静止（2sin370.6,cos370.8,10m /gsoo取） ，求：（1）地面对斜面的摩擦力大小与方向；（2）地面对斜面的支持力大小（3）通过计算证明木块
14、在此过程中满足动能定理。【解析】 （1）隔离法：对木块：1sinmgfma，1cos0mgN因为21 2sat，得2/am s所以，18fN，116NN对斜面：设摩擦力 f 向左，则11sincos3.2fNfN，方向向左。（如果设摩擦力 f 向右，则11sincos3.2fNfN ，同样方向向左。 ）（2）地面对斜面的支持力大小11ssin67.6NfN cofN（3）木块受两个力做功。重力做功：sin48GWmghmgsJ摩擦力做功：32fWfsJ 合力做功或外力对木块做的总功：16GfWWWJ动能的变化2211()1622kEmvmatJ所以，合力做功或外力对木块做的总功等于动能的变化（
15、增加） ，证毕。4.（2010江苏卷）3、如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为 m 的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成30角，则每根支架中承受的压力大小为（A）1 3mg（B）2 3mg（C）3 6mg（D）2 3 9mg【解析】02 33cos30,9Fmg Fmg。选 D5.（2010福建卷）16质量为 2kg 的物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为 02，最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从 t=0 时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力 F 的作用，F 随时间 t 的变化规律如图所示。重力加速度 g 取 10m/s2，则物体在 t=0 到 t=12s 这段时间内的位移大小为A18m B54m C72m D198m【命题特点】本题属于多过程问题，综合考查静摩擦力、滑动摩擦力、牛顿运动定律、匀速直线运动和匀变速直线运动，需要考生准确分析出物体在每一段时间内的运动性质。 【解析】拉力只有大于最大静摩擦力时，物体才会由静止开始运动0-3s 时：F=fmax，物体保持静止，s1=0；3-6s 时：Ffmax，物体由静止开始做匀加速直线运动2/2248smmfFav=at=6m/smats93221 2122 26
