高中物理高考 2022年高考物理一轮复习（新高考版2(粤冀渝湘)适用） 第2章 专题强化3 受力分析　共点力平衡

大一轮复习讲义第二章相互作用专题强化三受力分析共点力平衡1.熟练掌握受力分析，会判断弹力、摩擦力的有无及方向.2.理解共点力平衡的条件，会解共点力平衡问题.【目标要求】课时精练内容索引NEIRONGSUOYIN题型一受力分析题型二共点力的平衡条件及应用题型一受力分析011.整体法与隔离法 整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开来分析的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或求系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力2.受力分析的一般步骤3.受力分析的两个技巧(1)除了根据力的性质和特点进行判断，假设法是判断弹力、摩擦力有无及方向的常用方法.(2)善于转换研究对象，尤其是弹力、摩擦力的方向不易判定的情形，可以分析与其接触物体的受力，再应用牛顿第三定律判定.例1(多选)如图1所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上.关于斜面体A和B的受力情况，下列说法正确的是A.A一定受到四个力B.B可能受到四个力C.B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D.A与B之间一定有摩擦力图图1解析对A、B整体受力分析，如图甲所示，受到向下的重力和向上的推力F，由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力，因此也不可能有摩擦力，故C错误；对B受力分析如图乙所示，其受到重力、A对B的弹力及摩擦力而处于平衡状态，故B受到三个力，B错误；对A受力分析，如图丙所示，受到重力、推力、B对A的弹力和摩擦力，共四个力，A、D正确.1.(受力个数分析)L形木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图2所示.若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力，则木板P的受力个数为A.3 B.4 C.5 D.6跟进训练12图图2解析将P、Q及弹簧视为整体受力分析，因二者一起匀速下滑，故P一定受到斜面的摩擦力作用，方向沿斜面向上；隔离Q受力分析，Q一定受到弹簧的弹力作用，方向沿斜面向上；12隔离P受力分析，它受到重力、斜面的弹力、滑块Q的压力、弹簧的弹力以及斜面的摩擦力共5个力的作用，故C正确.2.(整体法与隔离法的运用)(2021宁夏银川市育才中学月考)如图3所示，质量为M的斜面静置在水平地面上，斜面上有一质量为m的小物块，水平力F作用在小物块上时，两者均保持静止，斜面受到水平地面的静摩擦力为Ff1，小物块受到斜面的静摩擦力为Ff2.现使F逐渐增大，两者仍处于静止状态，则A.Ff1、Ff2都增大B.Ff1、Ff2都不一定增大C.Ff1不一定增大，Ff2一定增大D.Ff1一定增大，Ff2不一定增大12图图3解析以m、M整体为研究对象，系统静止，则Ff1F，F增大，则Ff1增大；以物块m为研究对象，受到重力mg、支持力FN、推力F，刚开始可能有静摩擦力；12当mgsin Fcos 时，Ff2沿斜面向上，F增大时，Ff2先变小后增大；当mgsin Fcos 时，F增大，Ff2变大；当mgsin Fcos 时，Ff2沿斜面向下，F增大，Ff2变大，故D正确.题型二共点力的平衡条件及应用021.共点力的平衡(1)平衡状态：物体 或做 .(2)平衡条件：F合 或Fx ，Fy .(3)常用推论若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n1)个力的合力 .若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个 三角形.静止基础回扣匀速直线运动000大小相等、方向相反封闭2.处理共点力平衡问题的基本思路确定平衡状态(加速度为零)巧选研究对象(整体法或隔离法)受力分析建立平衡方程求解或作讨论.求解共点力平衡问题的常用方法：1.合成法：一个力与其余所有力的合力等大反向，常用于非共线三力平衡.2.正交分解法：Fx合0，Fy合0，常用于多力平衡.3.矢量三角形法，把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形，常用于非特殊角的一般三角形.技巧点拨例2如图4所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心.一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点.设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为.下列关系正确的是(重力加速度为g)考向1三力平衡问题图图4解析合成法：对滑块受力分析如图甲所示，效果分解法：将重力按产生的效果分解，正交分解法：将滑块受的力沿水平、竖直方向分解，如图丙所示，mgFNsin，FFNcos，矢量三角形法：如图丁所示，将滑块受的力平移，使三个力组成封闭三角形，例3(多选)(2020北京十九中学月考)如图5所示，轻质光滑滑轮两侧用轻绳连着两个物体A与B，物体B放在水平地面上，A、B均静止.已知A和B的质量分别为mA、mB，绳与水平方向的夹角为(90)，重力加速度为g，则A.物体B受到的摩擦力可能为零B.物体B受到的摩擦力大小为mAgcos C.物体B对地面的压力可能为零D.物体B对地面的压力大小为mBgmAgsin 考向2多力平衡问题图图5解析轻绳拉力FTmAg，对B，在水平方向有FfFTcos mAgcos，在竖直方向地面对B的支持力FNmBgFTsin mBgmAgsin，由牛顿第三定律可知，选项D正确；当mBgmAgsin 时，FN0，此时物体B不可能静止，选项A、C错误，B正确.例4(2019浙江4月选考11)如图6所示，一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环，系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态，现将两环距离变小后书本仍处于静止状态，则A.杆对A环的支持力变大B.B环对杆的摩擦力变小C.杆对A环的力不变D.与B环相连的细绳对书本的拉力变大考向3整体法与隔离法在平衡问题中的应用图图6解析将A、B两个轻环、绳及书本视为整体，在竖直方向上，整体受到向下的重力和向上的支持力作用，两个支持力大小之和等于重力，FN mg，大小保持不变，A错误；对B环进行受力分析FfFNtan mgtan，两环距离变小，tan 减小，Ff变小，B正确；对A环受力分析与B环类似，杆对环的力为支持力FN和摩擦力Ff的合力，与FT大小相等，FT ，当发生变化时，FT发生变化，C错误；FTcos mg，两环距离变小，cos 变大，细绳上的拉力变小，D错误.3.(合成法)(八省联考江苏3)如图7所示，对称晾挂在光滑等腰三角形衣架上的衣服质量为M，衣架顶角为120，重力加速度为g，则衣架右侧对衣服的作用力大小为34跟进训练5图图7解析对衣服进行受力分析，如图所示：由几何关系知，衣架左、右侧对衣服的作用力FN与竖直方向的夹角为30，则有2FNcos 30Mg，3454.(矢量三角形法)(2019湖北宜昌第二中学月考)如图8所示，小圆环A吊着一个质量为m2的物块并套在另一个竖直放置的大圆环上，有一细绳一端拴在小圆环A上，另一端跨过固定在大圆环最高点B的一个小滑轮后吊着一个质量为m1的物块.如果小圆环A、滑轮、绳子的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计，绳子不可伸长，平衡时弦AB所对的圆心角为，则两物块的质量之比m1m2应为345图图8345解析对小圆环A受力分析，如图所示，FT2与FN的合力与FT1平衡，由矢量三角形与几何三角形相似，其中FT2m2g，FFT1m1g，5.(整体法与隔离法在平衡问题中的应用)(八省联考辽宁7)如图9所示，用轻绳系住一质量为2m的匀质大球，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球，各接触面均光滑.系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为，两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为，则、应满足A.tan 3cot B.2tan 3cot C.3tan tan()D.3tan 2tan()345图图9解析以大球和小球为整体受力分析如图甲，有FTcos 3mg，FTsin FN1，解得FN13mgtan 再以小球为研究对象，进行受力分析如图乙所示FN2sin()FN1，FN2cos()mg，解得：FN1mgtan()，联立得：3tan tan()，选项C正确.345课时精练031.(2020浙江7月选考3)矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机.当“歼20”隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图1所示.已知飞机受到重力G、发动机推力F1、与速度方向垂直的升力F2和与速度方向相反的空气阻力Ff.下列受力分析示意图可能正确的是123456789 10 11 12双基巩固练图图113 14解析由题意可知，战斗机所受重力竖直向下，F2方向与速度方向垂直，Ff方向与速度方向相反，故选项A正确.123456789 10 11 12 13 142.(多选)(2020江西省南昌市期末)如图2，在斜面上木块A与B的接触面是水平的，绳子呈水平状态，两木块均保持静止.则木块A和木块B受力个数可能为A.2个和4个B.3个和4个C.4个和4个D.4个和5个图图2123456789 10 11 12 13 14解析B至少受到重力、A对B的压力、斜面的支持力三个力，A对B可能有摩擦力，可能无摩擦力，斜面对物体B可能有静摩擦力，也有可能没有静摩擦力，B静止，则这两个摩擦力至少有一个，因此B受到4个力或5个力；而A除受到支持力与重力外，还可能受到拉力及B对A的摩擦力，因此A可能受到2个力或4个力.当B对A没有摩擦力时，A、B受力个数分别为2个和4个；当B对A有摩擦力时，斜面对物体B可能有静摩擦力，也可能没有静摩擦力，A、B受力个数可能为4个和4个或4个和5个.故选A、C、D.123456789 10 11 12 13 143.(2020浙江嘉兴市模拟)科技的发展正在不断地改变着我们的生活.如图3甲是一款手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上；如图乙是手机静止吸附在支架上的侧视图，若手机的重力为G，表面与水平面的夹角为，则下列说法正确的是A.手机受到的支持力大小为Gcos B.手机受到的支持力不可能大于GC.纳米材料对手机的作用力大小为Gsin D.纳米材料对手机的作用力竖直向上123456789 10 11 12图图313 14解析手机支架采用了纳米微吸材料，支架斜面对手机有吸引力，所以手机受到的支持力大小不可能为Gcos，其大小可能大于G，也可能小于G，取决于吸引力的大小，选项A、B错误；123456789 10 11 12手机处于静止状态，受力平衡，手机受到竖直向下的重力和纳米材料的作用力(支持力、吸引力和摩擦力的合力)，故纳米材料对手机的作用力竖直向上，大小等于G，选项C错误，D正确.13 144.(2021广东肇庆市模拟)如图4所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈B上，现同时用大小为F1和F2、方向相反的水平力分别推木块A和斜劈B，它们均静止不动，重力加速度为g，则A.地面对B的支持力的大小一定等于(Mm)gB.F1、F2一定等大反向C.A与B之间一定存在摩擦力D.B与地面之间一定存在摩擦力123456789 10 11 12图图413 14解析对A、B整体受力分析，受到重力(Mm)g、支持力FN和已知的两个推力，地面对整体可能有静摩擦力，根据平衡条件有FN(Mm)g，故A正确；123456789 10 11 12对整体，水平方向可能有摩擦力，故F1、F2不一定等大反向，故B错误；对木块A受力分析，受重力mg、已知的推力F1、斜劈B对A的支持力FN和摩擦力Ff，推力F1沿斜面的分力等于重力沿斜面的分力时，摩擦力为零，即A、B间不一定有摩擦力，故C错误；对整体，当F1F2时，斜劈B不受地面的静摩擦力，故D错误.13 145.如图5所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为解析选取两小球和弹簧B组成的系统为研究对象，由平衡条件得FAsin 30 FC，即 FAFC 21，又 FA kxA，FC kxC，所 以xAxC21.123456789 10 11 12图图513 14123456789 10 11 12 13 146.(多选)如图6所示