《新高考物理一轮复习精品讲义专题2.2 受力分析 共点力作用下物体的平衡（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精品讲义专题2.2 受力分析 共点力作用下物体的平衡（含解析）（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题2.2 受力分析 共点力作用下物体的平衡【讲】目录一 讲核心素养1二 讲必备知识1【知识点一】物体的受力分析1【知识点二】静态平衡问题5【知识点三】共点力作用下物体的动态平衡8三讲关键能力15【能力点】.会分平衡中的临界与极值问题15四讲模型思想17“挂件衣钩滑轮”类模型-正Y模型17一 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
2、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，体会物理学的应用价值激发学生学习欲望。二 讲必备知识【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
3、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的加速度研究系统内物体之间的相互作用力【例1】(2021内蒙古集宁一中月考)如图所示，A和B两物块的接触面是水平的，A与B保持相对静止一起沿固定粗糙斜面匀速下滑，在下滑过程中B的受力个数为()A3个B4个C5个 D6个【答案】B【解析】先以A为研究对象，分析受力情况：重力、B的竖直向上的支持力，B对A没有摩擦力，否则A不会匀速运动再对B研究，
4、B受到重力、A对B竖直向下的压力、斜面的支持力和滑动摩擦力，共4个力，B正确【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。【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
5、指向圆心【变式训练】 2020天津市东丽区等级考试模拟(三)如图所示，水平面上的P、Q两物块的接触面水平，二者叠在一起在作用于Q上的水平恒定拉力F的作用下向右做匀速运动，某时刻撤去力F后，二者仍能不发生相对滑动。关于撤去F前后Q的受力个数的说法正确的是()A.撤去F前6个，撤去F后瞬间5个B.撤去F前5个，撤去F后瞬间5个C.撤去F前5个，撤去F后瞬间4个D.撤去F前4个，撤去F后瞬间4个【答案】B【解析】撤去F前，物体Q受到：重力、地面的支持力、P对Q的压力、地面对Q的摩擦力和力F共5个力的作用；撤去F后的瞬间，两物体做减速运动，此时Q受力： 重力、地面的支持力、P对Q的压力、地面对Q的摩擦
6、力和P对Q的摩擦力，共5个力作用，选项B正确。【变式训练2】(2020河北武邑中学模拟)如图，质量mAmB的两物体A、B叠放在一起，靠着竖直墙面让它们由静止释放，在沿粗糙面下落过程中，物体B的受力示意图是()【答案】：A【解析】：A与B整体同时沿竖直墙面下滑，受到总重力，墙壁对其没有支持力，如果有，将会向右加速运动，因为没有弹力，故也不受墙壁的摩擦力，即只受重力，做自由落体运动；由于整体做自由落体运动，处于完全失重状态，故A、B间无弹力，再对物体B受力分析，只受重力，故选A.【例2】(2020安徽庐巢七校联盟第三次联考)如图甲所示， A、B两小球通过两根轻绳连接并悬挂于O点，已知两轻绳OA和A
7、B的长度之比为1，A、B两小球质量分别为2m和m，现对A、B两小球分别施加水平向右的力F1和水平向左的力F2，两球恰好处于如图乙的位置静止，此时B球恰好在悬点O的正下方，轻绳OA与竖直方向成30，则()A.F1F2 B.F1F2C.F12F2 D.F13F2【答案】C【解析】由题意知两轻绳OA和AB的长度之比为1，B球恰好在悬点O的正下方，由几何关系可知，OA与AB垂直；以B球为研究对象，受力示意图如图甲所示，由平衡条件得F2mgtan(9030)mg以A、B两球整体为研究对象，受力示意图如图乙所示，由平衡条件得F1F23mgtan 30mg可得F12mg，即F12F2，故C正确。【素养升华】
8、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。【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(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【变式训练】(2020合肥
9、模拟)在竖直放置的平底圆筒内，放置两个半径相同的刚性球a和b，球a质量大于球b.放置的方式有如图甲和乙两种不计圆筒内壁和球面之间的摩擦，对有关接触面的弹力，下列说法正确的是()A图甲圆筒底受到的压力大于图乙圆筒底受到的压力B图甲中球a对圆筒侧面的压力小于图乙中球b对侧面的压力C图甲中球a对圆筒侧面的压力大于图乙中球b对侧面的压力D图甲中球a对圆筒侧面的压力等于图乙中球b对侧面的压力【答案】：B【解析】：以a、b整体为研究对象受力分析，受重力、圆筒底支持力和两侧的支持力，根据平衡条件，图甲圆筒底受到的压力等于图乙圆筒底受到的压力，故A错误；根据平衡条件，同一圆筒内两侧的两个支持力是相等的；再以上
10、面的球为研究对象，受力分析，根据平衡条件运用合成法，如图所示由几何知识可知：FN筒mgtan ，故侧壁的支持力与上面球的重力成正比，由于球a质量大于球b，故图乙中两侧的支持力较大，由牛顿第三定律易知，B正确，C、D错误【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点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其
11、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【例1】(多选)如图所示，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。重力加速度为g，下列关系式正确的是()AFBFmgtan CFNDFNmgtan 思路点拨：解此题的关键是选取小滑块为研究对象，作好受力分析，根据平衡条件求解。【答案】AC【解析】方法一：合成法滑块受力如图甲，由平衡条件知tan ，所以F，FN。方法二：效果分解法将重力按产生的效果分解，如图乙所示，FG
12、2，FNG1。方法三：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 ，联立解得F，FN。方法四：力的三角形定则法滑块受到的三个力可组成封闭的三角形，如图丁所示，则由几何关系可得F，FN。【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。【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【变式训练1】用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件
13、，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面、固定在车上，倾角分别为30和60。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面、压力的大小分别为F1、F2，则()A.F1mg，F2mg B.F1mg，F2mgC.F1mg，F2mg D.F1mg，F2mg【答案】D【解析】卡车匀速行驶，圆筒受力平衡，对圆筒受力分析，如图所示。由题意知，力F1与F2相互垂直。由牛顿第三定律知F1F1，F2F2，则F1mgsin 60mg，F2mgsin 30mg，选项D正确。【变式训练2】(2020福建泉港一中期末)如图所示，细绳上端固定于天花板上的A点，细绳的下端挂一质量为m的物体P，用
14、力F作用于细绳上的O点；使细绳偏离竖直方向的夹角为，且保持物体平衡，此时F与水平方向的夹角为，若，重力加速度为g，则F的大小等于()Amgcos Bmgsin Cmgtan D【答案】B【解析】对结点O受力分析如图由于，则F与AO垂直，O点受三个拉力处于平衡，根据几何关系知Fmgsin 。故B正确，A、C、D错误。【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【例1】(2021广东汕头市第一次模拟)如图所
