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1、专题突破二 受力分析 共点力的平衡,第二章 相互作用,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,随堂测试,回扣基础知识 训练基础题目,细研考纲和真题 分析突破命题点,随堂检测 检测课堂学习效果,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.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 的过程. 2.一般步骤,示意图,整体,方向,自测1 (2018兴化一中期中)如图1所示，壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行，关于它在此平面内的受力分析，下列图示中正确的是,图1,二、共点力的平衡,1.平衡状态 物体处于 状态或 状态. 2.平衡条
2、件,匀速直线运动,静止,如图2甲和乙所示，小球静止不动，物块匀速运动. 则小球F合 ；物块Fx ，Fy .,图2,0,0,0,3.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 ，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，其中任何一个力与另外两个力的合力大小 ，方向 ，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量 . (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，其中任何一个力与另外几个力的合力大小 ，方向 .,相反,相等,相等,相反,三角形,相等,相反,自测2 (多选)(2017苏州大学附中调研)如图3所示，一个大
3、人拉着载有两个小孩的小车(其拉杆可自由转动)沿水平地面匀速前进，则对小孩和车，下列说法正确的是 A.拉力的水平分力等于小孩和车所受的合力 B.拉力与摩擦力的合力大小等于重力大小 C.拉力与摩擦力的合力方向竖直向上 D.小孩和车所受的合力为零,图3,解析 小孩和车整体受重力、支持力、拉力和摩擦力，根据共点力平衡条件，拉力的水平分力等于小孩和车所受的摩擦力，故A错误； 拉力、摩擦力的合力与重力、支持力的合力平衡，重力、支持力的合力竖直，故拉力与摩擦力的合力方向竖直向上，故B错误，C正确； 小孩和车做匀速直线运动，故所受的合力为零，故D正确.,研透命题点,1.受力分析的两个顺序 (1)先场力(重力、
4、电场力、磁场力)后接触力(先弹力后摩擦力). (2)先分析“确定的力”，再由“确定的力”判断“不确定的力”. 2.受力分析的三个检验角度 (1)明确各力的施力物体和受力物体，找不到施力物体的力是不存在的. (2)判断物体能否保持原状态. (3)转换研究对象(隔离整体或整体隔离)再做受力分析，判断是否吻合.,命题点一 受力分析,3.受力分析常用方法,例1 (多选)(2018兴化市第一中学期初考)如图4所示，截面为三角形的木块a上放置一铁块b，木块的竖直边靠在竖直且粗糙的墙面上，现用竖直向上的作用力F推动木块与铁块一起向上匀速运动，运动过程中铁块与木块始终保持相对静止，则下列说法正确的是 A.木块
5、与竖直墙面间一定存在摩擦力 B.木块a与铁块b间一定存在摩擦力 C.木块与竖直墙面间一定存在水平弹力 D.竖直向上的作用力F的大小一定等于铁块与木块重力之和,图4,解析 对a、b整体受力分析，受到重力和推力，因为匀速运动，所以二力平衡，整体不受墙面的弹力和摩擦力，如果有摩擦力，则一定有弹力，且弹力沿水平方向，物体不会平衡，因为没有弹力，所以也没有摩擦力，故a与墙面之间没有摩擦力和弹力，故A、C错误，D正确； b匀速上升，受到的合力为零，b受到重力、支持力和静摩擦力才能平衡，所以木块a与铁块b间一定存在摩擦力，故B正确.,变式1 (2018无锡市期中)我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁(如图
6、5甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动.图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，物块与桌面间的动摩擦因数相同，A的质量比B的质量大，车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是 A.A受到2个力的作用 B.B受到3个力的作用 C.A受到桌面对它向右的摩擦力 D.B受到A对它向右的弹力,图5,解析 车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时A、B均在向右做匀速运动，故A、B均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时A、B间也没有弹力作用，故A正确，B、C、D错误.,变式2 (201
7、8盐城市三模)如图6所示，一架无人机执行航拍任务时正沿直线朝斜向下方匀速运动.用G表示无人机重力，F表示空气对它的作用力，下列四幅图中能表示此过程中无人机受力情况的是,图6,共点力平衡常用方法 (1)合成法：一般三力平衡时(或多力平衡转化成三力平衡后)用合成法，由平行四边形定则合成任意两力(一般为非重力的那两个力)，该合力与第三个力平衡，在由力的示意图所围成的三角形中解决问题.将力的问题转化成三角形问题，再由三角函数、勾股定理、图解法、相似三角形法等求解.,命题点二 共点力的静态平衡,(2)正交分解法：一般受三个以上共点力平衡时用正交分解法：把物体受到的各力分解到相互垂直的两个方向上，然后分别
8、列出两个方向上的平衡方程.,例2 (2018溧水中学期初模拟)a、b两个质量相同的球用线连接，a球用线挂在天花板上，b球放在光滑斜面上，系统保持静止，以下图示哪个是正确的,解析 对b球受力分析，受重力、斜面对其垂直斜面向上的支持力和细线的拉力，由于三力平衡时三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故细线拉力向右上方，故A图错误； 再对a、b两个球整体受力分析，受重力、垂直斜面向上的支持力和上面细线的拉力，再根据共点力平衡条件判断上面细线的拉力方向斜向右上方，故C、D图均错误.,变式3 (2018南京市、盐城市一模)如图7所示，质量为m的物块沿着倾角为的粗糙斜面匀速下滑，物块与斜面间
9、的动摩擦因数为.斜面对物块的作用力是 A.大小为mg，方向竖直向上 B.大小为mgcos ，方向垂直斜面向上 C.大小为mgsin ，方向沿着斜面向上 D.大小为mgcos ，方向沿着斜面向上,图7,解析 对物块进行受力分析，重力mg、斜面对物块的支持力FN、摩擦力Ff，斜面对物块的作用力即支持力与摩擦力的合力，由于物块匀速下滑，所以支持力与摩擦力的合力应与重力等大反向，故A正确.,变式4 (2018 金陵中学等三校四模)如图8所示，一个质量为4 kg的半球形物体A放在倾角为37的斜面B上静止不动.若用通过球心的水平推力F10 N作用在物体上，物体仍静止在斜面上，斜面仍相对地面静止.已知sin
10、 370.6，cos 370.8，取g10 m/s2，则 A.地面对斜面B的弹力不变 B.物体A对斜面B的作用力增加10 N C.物体A受到斜面B的摩擦力增加8 N D.地面对斜面B的摩擦力增加8 N,图8,解析 以整体为研究对象，力F是水平的，所以不影响竖直方向的受力，地面对斜面的弹力大小不变，故A正确； 没有施加力F时根据平衡条件A受斜面作用力与重力等大反向，即大小为40 N， 根据牛顿第三定律知物体A对斜面的作用力为40 N，方向向下. 施加力F后物体A对斜面的作用力如图：,可以看出物体对斜面的作用力不是增加10 N，故B错误； 没有施加力F时，对物体受力分析： 根据平衡条件： Ffmg
11、sin 4100.6 N24 N,施加力F后，对物体受力分析，如图： 根据平衡条件，沿斜面方向： FfFcos mgsin 代入数据解得：Ff16 N 故物体受到斜面的摩擦力减少了24 N16 N8 N，故C错误； 以整体为研究对象，水平方向增加了10 N的力F， 根据平衡条件得地面对斜面的摩擦力增加10 N，故D错误.,1.动态平衡：“动态平衡”是指物体所受的力一部分是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态，所以叫动态平衡.,命题点三 共点力作用下的动态平衡问题,2.分析动态平衡问题的方法,例3 (2018南通市等七市三模)如图9所示，带有孔的小
12、球A套在粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球B通过轻绳连接，处于静止状态.给小球B施加水平力F使其缓慢上升，直到小球A刚要滑动.在此过程中 A.水平力F的大小不变 B.杆对小球A的支持力不变 C.轻绳对小球B的拉力先变大后变小 D.杆对小球A的摩擦力先变小后变大,图9,变式5 (2018淮安市、宿迁市等期中)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于竖直墙壁上，今用水平向右的拉力F拉动绳的中点O至图示位置.用FT表示绳OA段拉力的大小，在拉力F由图10所示位置逆时针缓慢转过90的过程中，始终保持O点位置不动，则 A.F先逐渐变小后逐渐变大，FT逐渐变小 B.F先逐渐变小后逐渐变大，FT逐渐变大 C.F先逐渐变
13、大后逐渐变小，FT逐渐变小 D.F先逐渐变大后逐渐变小，FT逐渐变大,图10,解析 若保持O点位置不变，将F由水平位置绕O点逆时针缓慢转动90的过程中，F和AO的拉力的合力始终与mg等大、反向、共线，由平行四边形定则可知，当FAO时，F最小；当F竖直时，F最大，最大值 Fmaxmg，此时FT0，则F先逐渐变小后逐渐变大，FT逐渐变小，故选A.,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
14、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，即极大和极小.,命题点四 平衡中的临界极值问题,(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5 (2018无锡市期中)如图11所示，质量为m1的物体甲通过三
15、段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为m2的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角37，物体甲及人均处于静止状态，重力加速度为g.(已知sin 370.6，cos 370.8，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) (1)轻绳OA、OB受到的拉力分别是多大？,图12,答案 见解析,解析 对结点O进行受力分析，受甲通过绳子对O的拉力m1g， OB的拉力F和OA的拉力FT，处于平衡状态，如图所示，有：,(2)人受到的摩擦力是多大？方向如何？,答案 见解析,解析 对人受力分析，在水平方向上受OB的拉力F和地面对人的摩擦力Ff处于平衡状态，所以有：,人有向右的运动趋势，所以人受到水
16、平向左的摩擦力作用,(3)若人的质量m260 kg，人与水平面之间的动摩擦因数0.3，g取10 m/s2.欲使人在水平面上不滑动，则物体甲的质量m1最大不能超过多少？,答案 见解析,解析 人在竖直方向上受重力m2g和支持力FN，若人的质量m260 kg，人与水平面之间的动摩擦因数0.3， 则人受到的最大静摩擦力为： FfmaxFNm2g 此时物体甲的质量达到最大， 联立并代入数据得：m124 kg.,变式6 (2018南京市期中)如图12所示，将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点.用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线OA与竖直方向的夹角保持37，则F的最小值
