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1、第3讲 受力分析 共点力的平衡,第二章 相互作用,考试标准,内容索引,过好双基关 回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点 细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业 限时训练 练规范 练速度,过好双基关,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 A.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、空气阻力,图1,解析 足球被
2、踢出后在空中飞行时受到的力有重力、空气阻力，故选C.,解析,答案,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 状态. 2.共点力的平衡条件,匀速直线运动,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 . (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 ，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 ，方向相反.,相反,相反,相等,自测2 如图2所示，物体放在倾角为
3、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2,A.10 N B.15 N C.20 N D.5 N,答案,研透命题点,命题点一 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：
4、从力的作用是相互的这个基本特征出发，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 A.B对A的摩擦力大小为FT，方向向左 B.A和B保持静止，C匀速运动 C.A保持静止，B和C一起匀速运动 D.C受到地面的摩擦力大小为FFT,答案,解析,图3,解析 由题意知，A、B、C
5、质量相等，且各接触面动摩擦因数相同，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，
6、一个物体以某一初速度冲上粗糙斜面，下列关于物体的受力分析正确的是,答案,图4,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 A.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,图5,答案,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.,解析,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 A.推力 B.重力、推力 C.重
7、力、空气对球的作用力 D.重力、推力、空气对球的作用力,图6,答案,解析 此时手与球并没有接触，所以没有推力，故C选项正确.,解析,命题点二 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
8、进行受力分析并求解.涉及内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 A.当60时，运动员单手对地面的正压力大小为 B.当120时，运动员单手对地面的正压力大小为G C.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,图7,答案,解析,解析 运动员单手对地面的正压力大小，与无关，如图,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
9、与地面之间的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8,A.F4最大 B.F3F2 C.F2最大 D.F1比其他各读数都小,答案,解析,解析 由平衡条件可知：F1mgtan ，F2cos mg，2F3cos mg，F4mg，,故选项A、B、D错误，C正确.,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，地面对柱体的摩擦力大小等于,图9,A.mg B.Fsin
10、C.Fcos D.(Fcos mg),答案,解析 对三棱柱受力分析如图所示. FfFsin ，故B选项正确.,解析,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10,A.水平面对正方体M的弹力大小大于(Mm)g B.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,答案,解析,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，A、B错误；,拓展点 动态平衡问题
11、 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 A.F逐渐变大，FT逐渐变大 B.F逐渐变大，FT逐渐变小 C.F逐渐变小，FT逐渐变大 D.F逐渐变小，FT逐渐变小,答案,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.,解
12、析,图11,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,答案,解析,图12,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、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3
13、0角时小球A处于静止状态，则对小球施加的力最小为,答案,解析,图13,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 30 mg，选项C正确.,命题点三 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.,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；
14、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B始终保持静止.对此过程下列说法正确的是,答案,解
15、析,图14,A.地面对B的支持力大于(Mm)g,C.A所受摩擦力的最小值为0，最大值为,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.,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30不变，则外力F的大小不可能为,图15,答案,解析,解析 将A、B两球作为一个整体，受力分析如图所示，由图可以看出，外力F与悬线OA垂直时最小，Fmin2mgsin mg，所以外力F应大于或等于mg，不可能为选项A.,变式10 如
16、图16所示，重50 N的物体A放在倾角为37的粗糙斜面上，有一根原长为10 cm、劲度系数为800 N/m的弹簧，其一端固定在斜面顶端，另一端连接物体A后，弹簧长度为14 cm，现用一弹簧测力计沿斜面向下拉物体，若物体与斜面间的最大静摩擦力为20 N，当弹簧的长度仍为14 cm时，弹簧测力计的读数不可能为,图16,答案,解析,A.10 N B.20 N C.40 N D.0 N,解析 A在斜面上处于静止状态时合力为零，A在斜面上受五个力的作用，分别为重力、支持力、弹簧弹力、摩擦力和拉力F，当摩擦力的方向沿斜面向上时，Fmgsin 37Ffmk(ll0)，F22 N，当摩擦力沿斜面向下时，F最小值为零，即拉力的取值范围为0F22 N，故选C.,变式11 如图17所示，质量m2.2 kg的金属块放在
