《新高考物理一轮复习专题2.2 受力分析 共点力的平衡 精品讲义（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习专题2.2 受力分析 共点力的平衡 精品讲义（含解析）（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题2.2受力分析共点力的平衡【讲】【讲核心素养】1.物理观念：受力分析、平衡条件。(1)能应用三大性质力的特点及物体的运动状态分析物体的受力情况建立相互作用观。(2)理解平衡的标志词如静止、匀速直线、缓慢等并能结合平衡条件建立物理方程。2.科学思维：整体法、隔离法、合成法、分解法、矢量三角形法、相似三角形法、拉密定理。(1).能用整体法、隔离法、等分析多物体系的受力情况。(2)会利用合成法、分解法求解静态平衡类问题。(3)会用矢量三角形法、相似三角形法、拉密定理等分析动态平衡问题。3.科学态度与责任：在生产、生活情境中，体验物理学技术的应用。能用静力学的知识解决以生活中的实际问题为背景的问题
2、，体会物理学的应用价值激发学生学习欲望。【讲考点题型】【知识点一】物体的受力分析1.力学中的五种力种类大小方向重力Gmg(不同高度、纬度、星球，g不同)竖直向下弹簧弹力Fkx(x为形变量)沿弹簧轴线静摩擦力0Ff静Ffmax与相对运动趋势方向相反滑动摩擦力Ff滑FN与相对运动方向相反万有引力FG沿质点间的连线2.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，并画出受力示意图的过程。(2)一般步骤3.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系统整体
3、的加速度研究系统内物体之间的相互作用力4.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.【方法总结】受力分析的4个易错点1不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆2每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有3合力和分力不能重复考虑4对整体进行受力分析时，组成整体的几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出整体法和隔离法的使用技巧1. 当分析相
4、互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法2. 在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用隔离法3. 整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法【例1】（2020海南高考真题）如图，上网课时小明把手机放在斜面上，手机处于静止状态。则斜面对手机的（）A支持力竖直向上B支持力小于手机所受的重力C摩擦力沿斜面向下D摩擦力大于手机所受的重力沿斜面向下的分力【答案】 B【解析】设手机的质量为m，斜面倾角为。对手机进行受力分析，如图所示由图可知支持力方向垂直斜面向上，摩擦力方向沿斜面向上，根据平衡条件则有，因
5、，故，且摩擦力等于手机所受的重力沿斜面向下的分力故选B。【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。要求考生能结合基本性质力的特征分析物体的受力情况建立相互作用观。【变式训练1】（2020浙江高考真题）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所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（）ABCD【答案】 A【解析】由题意可知所受重力G竖直向下，空气阻力Ff与速度方向相反，升力F2与速度方向垂直，发动机推力F1的方向沿喷口的反方向，对比
6、图中选项可知只有A选项符合题意。故选A。【必备知识】受力分析的两个常用判据(1)条件判据：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判断力是否存在(2)效果判据：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物体平衡时必须保持合外力为零物体做变速运动时必须保持合力方向沿加速度方向，合力大小满足Fma.物体做匀速圆周运动时必须保持合外力大小恒定，满足F，方向始终指向圆心【例2】（多选）（2022山东济南一中模拟预测）如图所示，经过高温消毒的空茶杯放置在水平桌面上，茶杯内密封气体的温度为87，压强等于外界大
7、气压强。已知杯盖的质量为m，茶杯（不含杯盖）的质量为M，杯口面积为S，重力加速度为g。当茶杯内气体温度降为27时，下列说法正确的是 （）A茶杯对杯盖的支持力为B茶杯对杯盖的支持力为C茶杯对桌面的压力为D茶杯对桌面的压力为【答案】 AD【解析】AB由题意对于茶杯内的气体，由查理定律可得解得对杯盖受力分析，由平衡条件可得解得A正确，B错误；CD对茶杯、杯盖整体受力分析可知桌面对茶杯的支持力为由牛顿第三定律可知茶杯对桌面的压力为，C错误，D正确。故选AD。【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。要求考生能用整体法、隔离法、等物理学科思维分析多物体系的受力情况进而建立相互作用观。【变式
8、训练2】（2022山东高三专题练习）如图所示，两段轻绳A、B连接两个小球1、2，悬挂在天花板上。一轻弹簧C一端连接球2，另一端固定在竖直墙壁上。两小球均处于静止状态。轻绳A与竖直方向、轻绳B与水平方向的夹角均为，弹簧C沿水平方向。已知重力加速度为g。则（）A球1和球2的质量之比为B在轻绳A突然断裂的瞬间，球1的加速度方向竖直向下C在轻绳A突然断裂的瞬间，球1的加速度大小一定大于gD在轻绳A突然断裂的瞬间，球2的加速度大小为【答案】 C【解析】A对两球作为整体受力分析且由平衡可得对2小球受力分析且由平衡可得联立解得球1和球2的质量之比为2：1，故A错误；BCD在轻绳A突然断裂的瞬间，弹簧弹力FC
9、不变，假设轻绳A突然断裂的瞬间轻绳B的弹力变为0，则A加速度为球2加速度水平方向和竖直方向分别为，两小球竖直方向加速度相等，水平方向上B球加速度向右，球2总的加速度斜向右下，AB间的绳子绷紧，则轻绳A突然断裂的瞬间轻绳B的弹力不为0，假设不成立。故球1除了受到重力还受到AB间绳子斜向右下的拉力，则向下的加速度大于g；球2除重力和弹力外还受到AB间绳子斜向左上的拉力，故球2的加速度大小小于。故BD错误，C正确。故选C。【必备知识】整体法、隔离法的应用技巧(1)整体法：以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解在许多问题中用整体法比较方便，但整体法不能求解系统的内力(2)隔离法：从系统中选取一部分
10、(其中的一个物体或两个物体组成的整体，少于系统内物体的总个数)进行分析隔离法的原则是选取受力个数最少的部分来分析(3)通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法有时在解答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离法交叉使用【知识点二】静态平衡问题1平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态，即a0.2平衡条件：F合0或.3平衡条件的推论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4三种常用方法方法内容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，方向相反分解法物体受三个共
11、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【方法总结】常用的数学工具(1)力的三角形为直角三角形：三角函数、勾股定理等。(2)力的三角形为斜三角形：三角形相似、正、余弦定理等。【例3】（2022浙江高考真题）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是（）A轻绳的合拉力大小为B轻绳的合拉力大小为C减小夹角，轻绳的合拉力一定减小D轻绳的
12、合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小【答案】 B【解析】AB对石墩受力分析，由平衡条件可知联立解得故A错误，B正确；C拉力的大小为其中，可知当时，拉力有最小值，即减小夹角，轻绳的合拉力不一定减小，故C错误；D摩擦力大小为可知增大夹角，摩擦力一直减小，当趋近于90时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D错误；故选B。【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。要求考生熟练掌握常见的处理平衡问题的方法来解决静态平衡问题。【变式训练3】（2022浙江高考真题）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角。一重为的物体悬挂在横杆中点
13、，则每根斜杆受到地面的（）A作用力为B作用力为C摩擦力为D摩擦力为【答案】 B【解析】设斜杆的弹力大小为，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得解得以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示可知每根斜杆受到地面的作用力应与平衡，即大小为，每根斜杆受到地面的摩擦力为B正确，ACD错误；故选B。【必备知识】处理平衡问题的三点说明(1)物体受三力平衡时，利用力的效果分解法或合成法比较简单(2)物体受四个或四个以上的力作用时，一般采用正交分解法(3)物体只受三个力的作用且三力构成普通三角形，可考虑使用相似三角形法【知识点三】共点力作用下物体的动态平衡1动态平衡：“动态平衡”是指物体所受的力一部分
14、是变力，是动态力，力的大小或方向发生变化，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。在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述。2分析动态平衡问题的方法方法步骤解析法(1)列平衡方程得出未知量与已知量的关系表达式；(2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况图解法(1)根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化；(2)确定未知量大小、方向的变化相似三角形法(1)根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形，确定对应边，利用三角形相似知识列出比例式；(2)确定未知量大小的变化情况【方法总结】动态问题求解的思路【例4】（多选）（2022内蒙古呼伦贝尔模拟预测）如图所示，竖直杆固定在地面上，可伸缩的轻杆可绕点在竖直平面内转动。两带孔小球P和Q分别穿在两杆上，P和Q之间用一轻质细线相连，系统处于静止状态时，与水平面的夹角为，细线与的夹角为，不计一切摩擦，现缓慢减小与竖直杆的夹角（间距离始终大于细线长度），下列说法正确的是（）A可能小于B细线上的张力一直增大CQ对杆的弹力一直增大D竖直杆对P的弹力先增大后减小【答案】 BC【解析】A对小球P进行受力分析，受到重力、杆对其水平向左的弹力和细线的拉力，由
