《2019版高考物理大一轮复习第二章相互作用第3讲受力分析共点力的平衡学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理大一轮复习第二章相互作用第3讲受力分析共点力的平衡学案（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 3 3 讲讲 受力分析受力分析 共点力的平衡共点力的平衡考试标准知识内容必考要求加试要求说明共点力平衡条件及应用cc1.只要求解决同一平面内的共点力平衡问题2.不要求用正弦定理、余弦定理、相似三角形对应边成比例等方法求解共点力的平衡问题.一、受力分析1受力分析把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程2受力分析一般顺序先分析场力(重力、电场力、磁场力)，再分析接触力(弹力、摩擦力)，最后分析其他力自测 1 如图 1 所示，比赛中足球被踢出后在空中飞行时受到的力有( )图 1A脚对球的作用力B重力、脚对球的作用力C重力、空气阻力D重力、惯性力、
2、空气阻力答案 C解析 足球被踢出后在空中飞行时受到的力有重力、空气阻力，故选 C.二、共点力平衡条件及应用1平衡状态物体处于静止状态或匀速直线运动状态22共点力的平衡条件F合0 或者Error!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，这两个力必定大小相等，方向相反(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，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等，方向相反，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形(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相等，方向相反自测 2 如图 2 所示，物体放在倾角
3、为 30的光滑斜面上，弹簧秤对物体的拉力与斜面平行，物体在斜面上保持静止时弹簧秤示数为 10 N，物体所受重力为( )图 2A10 N B15 N C20 N D5 N答案 C命题点一命题点一 受力分析受力分析受力分析的四个常用方法1条件法：不同性质的力产生条件不同，进行受力分析时最基本的判据是根据其产生条件2假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在3动力学分析法：有时候是否满足某力产生的条件是很难判定的，可先根据物体的运动状态进行分析，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力4对象转换法：从力的作用是相互的
4、这个基本特征出发，通过判定其反作用力是否存在来判定该力是否存在例 1 如图 3 所示，木板C放在水平地面上，木板B放在C的上面，木板A放在B的上面，A的右端通过轻质弹簧测力计固定在竖直的墙壁上(弹簧测力计水平)，A、B、C质量相等，且各接触面动摩擦因数相同，用大小为F的水平力向左拉动C，使它以速度v匀速运动，三者稳定后弹簧测力计的示数为FT.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法不正确的是( )3图 3AB对A的摩擦力大小为FT，方向向左BA和B保持静止，C匀速运动CA保持静止，B和C一起匀速运动DC受到地面的摩擦力大小为FFT答案 B解析 由题意知，A、B、C质量相等，且各接触面动摩擦因数
5、相同，再依据滑动摩擦力公式FfFN，可知B、C之间的滑动摩擦力大于A、B之间的滑动摩擦力，因此在F作用下，B、C作为一个整体运动，对A受力分析：A受水平向右的拉力和水平向左的摩擦力，根据平衡条件，可知B对A的摩擦力大小为FT，方向向左，故 A、C 正确，B 错误；又因为物体间力的作用是相互的，则物体B受到A对它水平向右的摩擦力，大小为FT；由于B、C做匀速直线运动，则B、C整体受到的水平向左的拉力F和水平向右的两个摩擦力平衡(A对B的摩擦力和地面对C的摩擦力)，根据平衡条件可知，C受到地面的摩擦力大小为FFT，故 D 正确变式 1 (2017温州市十校高三期末)如图 4，一个物体以某一初速度冲
6、上粗糙斜面，下列关于物体的受力分析正确的是( )图 4答案 B变式 2 如图 5 所示，物体M在竖直向上的拉力F作用下静止在一固定的粗糙斜面上，则关于物体M受力的个数，下列说法正确的是( )4图 5A一定受四个力作用 B一定受两个力作用C可能受三个力作用 D受两个力或四个力作用答案 D解析 物体静止在斜面上可能只受拉力F和重力Mg作用，此时FMg；也可能受拉力F、重力Mg、支持力FN和摩擦力Ff四个力作用，故 D 正确变式 3 (2016浙江 10 月学考3)中国女排在 2016 年奥运会比赛中再度夺冠图 6 为比赛中精彩瞬间的照片，此时排球受到的力有( )图 6A推力B重力、推力C重力、空气
7、对球的作用力D重力、推力、空气对球的作用力答案 C解析 此时手与球并没有接触，所以没有推力，故 C 选项正确命题点二命题点二 平衡条件的应用平衡条件的应用1合成法：物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反2分解法：物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件3正交分解法：物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件4整体法和隔离法：当多个物体整体处于平衡状态时，系统内的各物体相对静止，有静止和匀速直线运动两种情况，不涉及内力时，采用整体法进行受力分析并求解涉及内
8、力时常采用先隔离后整体或先整体后隔离的方法例 2 (2017浙江 4 月选考10)重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图7 所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为，则( )5图 7A当60时，运动员单手对地面的正压力大小为G 2B当120时，运动员单手对地面的正压力大小为GC当不同时，运动员受到的合力不同D当不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等答案 A解析 运动员单手对地面的正压力大小，与无关，如图F1F2G 2而手臂受力与夹角有关，所以选项 A 正确，B 错误；不管角度如何，运动员受到的合力为零，选项 C 错误；不管角度如何，运动员与地面之间的
9、相互作用力总是等大，选项 D 错误变式 4 如图 8 所示，用相同的弹簧测力计将同一个重物m，分别按甲、乙、丙三种方式悬挂起来，读数分别是F1、F2、F3、F4，已知30，则有( )图 8AF4最大 BF3F2CF2最大 DF1比其他各读数都小答案 C解析 由平衡条件可知：F1mgtan ，F2cos mg,2F3cos mg，F4mg，因此可知F1mg，F2mg，F3mg，故选项 A、B、D 错误，C 正确332 3333变式 5 如图 9 所示，倾角为、质量为m的直角三棱柱ABC置于粗糙水平地面上，柱体与水平地面间的动摩擦因数为.施加一个垂直BC面的外力F，柱体仍保持静止，地面对6柱体的摩
10、擦力大小等于( )图 9Amg BFsin CFcos D(Fcos mg)答案 B解析 对三棱柱受力分析如图所示FfFsin ，故 B 选项正确变式 6 如图 10 所示，质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态m和M的接触面与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，若不计一切摩擦，下列说法正确的是( )图 10A水平面对正方体M的弹力大小大于(Mm)gB水平面对正方体M的弹力大小为(Mm)gcos C墙面对正方体m的弹力大小为mgtan D墙面对正方体M的弹力大小为mg tan 答案 D解析 由于两墙面竖直，对M和m整体受力分析可知，地面对M的弹力大小等于(Mm)g
11、，A、B 错误；在水平方向，墙对M和m的弹力大小相等、方向相反，隔离物体m受力分析如图所示，根据平行四边形定则可得m受到的墙对它的弹力大小为，所以M受到mg tan 墙面的弹力大小也为，C 错误，D 正确mg tan 7拓展点 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，在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述2解决动态平衡的“两种”常用方法例 3 质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图 11 所示用FT表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中( )图 11AF逐渐变大，FT逐
12、渐变大BF逐渐变大，FT逐渐变小CF逐渐变小，FT逐渐变大DF逐渐变小，FT逐渐变小答案 A解析 对O点受力分析如图所示，F与FT的变化情况如图，由图可知在O点向左移动的过程中，F逐渐变大，FT逐渐变大，故选项 A 正确8变式 7 如图 12 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( )图 12A逐渐增大 B逐渐减小C先增大后减小 D先减小后增大答案 D解析 因为G、FN、FT三力共点平衡，故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，FN的方向不变，大小可变，FT的大小、方向都在变，在绳向上偏移的过程中，可以作出一系列矢
13、量三角形，显而易见在FT变化到与FN垂直前，FT是逐渐变小的，然后FT又逐渐变大故正确答案为 D.变式 8 如图 13 所示，一根长为L的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向成 30角时小球A处于静止状态，则对小球施加的力最小为( )图 13A.mg B.mg332C.mg D.mg1 233答案 C解析 将小球的重力mg在如图所示方向分解，施加的最小力与F1的最小值等大反向即可使小球静止，故Fmgsin 30mg，选项 C 正确1 2910命题点三命题点三 平衡中的临界与极值问题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
14、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3解决极值问题和临界问题的方法(1)极限法：首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点；临界条件必须在变化中去寻找，不能停留在一个状态来研究临界问题，而要把某个物理量推向极端，即极大或极小(2)数学分析法：通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(画出函数图象)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)(3)物理分析方法：根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过
15、对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值例 4 如图 14 所示，有一倾角30的斜面体B，质量为M.质量为m的物体A静止在B上现用水平力F推物体A，在F由零逐渐增加到mg再逐渐减为零的过程中，A和B32始终保持静止对此过程下列说法正确的是( )图 14A地面对B的支持力大于(Mm)gBA对B的压力的最小值为mg，最大值为mg323 34CA所受摩擦力的最小值为 0，最大值为mg 4DA所受摩擦力的最小值为mg，最大值为mg1 23 4答案 B解析 因为A、B始终保持静止，对A、B整体受力分析可知，地面对B的支持力一直等于(Mm)g，A 错误当F0 时，A对B的压力最小，为mgcos 30mg；当Fmg时，3232A对B的压力最大，为mgcos 30Fsin 30mg，B 正确当Fcos 30mgsin 3 341130时，即Fmg时，A所受摩擦力为 0，当F0 时，A所受摩擦力大小为mg，方向沿331 2斜面向上，当Fmg时，A所受摩擦力大小为mg，方向沿斜面向下，选项 C、D 错误321 4变式 9 如图 15 所示，质量均为m的小球A、B用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点，在外力F的作用下，小球A、B处于静止状态若要使两小球处于静止状态且悬线OA与竖直方向的夹角保持
