《高考物理一轮复习 第二章 相互作用 专题2 受力分析 共点力的平衡课件 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 第二章 相互作用 专题2 受力分析 共点力的平衡课件 新人教版（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题2受力分析共点力的平衡必备知识关键能力核心素养-2-2-2-2-知识梳理考点自诊一、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.受力分析的一般顺序如图甲,物体A在水平推力F作用下沿粗糙斜面上滑,则物体受力分析的顺序应如图乙所示。(1)首先分析场力( 重力、电场力、磁场力)。(2)其次分析接触力(弹力、摩擦力)。(3)最后分析其他力。必备知识关键能力核心素养-3-3-3-3-知识梳理考点自诊二、共点力的平衡1.平衡状态物体处于静止状态或匀速直线运动状态。2.平衡条件如图所示,小球静止不动,物块匀速运动。则,小球F合= 0;物
2、块Fx= 0,Fy= 0。必备知识关键能力核心素养-4-4-4-4-知识梳理考点自诊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,方向相反。(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相等,方向相反,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,其中任何一个力与另外几个力的合力大小相等,方向相反。必备知识关键能力核心素养-5-5-5-5-知识梳理考点自诊三、正交分解法1.定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。2.建立坐标轴
3、的原则:一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则;在动力学中,习惯以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。必备知识关键能力核心素养-6-6-6-6-知识梳理考点自诊3.方法:物体受到多个力作用F1、F2、F3、,求合力F时,可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解。必备知识关键能力核心素养-7-7-7-7-知识梳理考点自诊1.如图所示,两个等大、反向的水平力F分别作用在物体A和B上,A、B两物体均处于静止状态。若各接触面与水平地面平行,则A、B两物体各受几个力()A.3、4B.4、4C.4、5D.4、6 答案解析解析关闭由于A静止,A受重力、B对A的支持力、拉力F
4、及B对A向左的静摩擦力,共4个力;把A、B看作一个整体可知,两个力F的效果抵消,地面对B没有静摩擦力作用,故B受重力、拉力F、地面的支持力、A对B的压力和A对B向右的静摩擦力,共5个力的作用,选项C正确。 答案解析关闭C必备知识关键能力核心素养-8-8-8-8-知识梳理考点自诊2.下列说法正确的是()A.竖直上抛的物体到达最高点时,物体处于平衡状态B.电梯匀速上升时,电梯中的人不处于平衡状态C.在小车的水平光滑表面上静置一小木块,当小车加速运动时,小物块仍处于平衡状态D.竖直弹簧上端固定,下端挂一重物,平衡后,用力F将它下拉一段距离后停止,当突然撤去力F时,重物仍处于平衡状态 答案解析解析关闭
5、物体被竖直上抛到达最高点时,速度为0,但由于合力不为0,物体并没有处于平衡状态,选项A错误;电梯匀速上升时,电梯中的人所受合力为0,人处于平衡状态,选项B错误;由于小车表面光滑,当小车加速时,木块在水平方向上的合力依然为0,木块处于平衡状态,选项C正确;重物处于平衡状态,即F=G,当用力将重物下拉后突然撤去外力,则有FG,合力向上,重物此时并不处于平衡状态,选项D错误。 答案解析关闭C必备知识关键能力核心素养-9-9-9-9-知识梳理考点自诊3.(2018福建三明月考)如图所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角。若此人所受重力为G,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为()A
6、.GB.GsinC.GcosD.Gtan 答案解析解析关闭人受多个力处于平衡状态,人受力可以看成两部分,一部分是重力,另一部分是椅子各部分对他的作用力的合力。根据平衡条件得椅子各部分对他的作用力的合力与重力等值,反向,即大小是G。故选A。 答案解析关闭A必备知识关键能力核心素养-10-10-10-10-知识梳理考点自诊4.(2018山东郓城月考)甲、乙两人用绳aO和bO通过装在P楼和Q楼楼顶的定滑轮,将质量为m的物块由O点沿Oa直线缓慢地向上提升,如图所示aOb为锐角。则在物块由O点沿Oa直线缓慢上升过程中,以下判断正确的是()A.aO绳和bO绳中的弹力逐渐减小B.aO绳和bO绳中的弹力逐渐增
7、大C.aO绳中的弹力一直增大,bO绳中的弹力先减小后增大D.aO绳中的弹力先减小后增大,bO绳中的弹力一直增大 答案解析解析关闭 答案解析关闭必备知识关键能力核心素养-11-11-11-11-知识梳理考点自诊5.如图所示,一个重10N的光滑小球被一根细绳挂在竖直墙壁上的A点,绳子和墙壁的夹角为37,取cos37=0.8,sin37=0.6。求:(1)画出小球的受力示意图;(2)绳子对小球的拉力FT的大小;(3)墙壁对小球的支持力FN的大小。必备知识关键能力核心素养-12-12-12-12-知识梳理考点自诊答案:(1)受力示意图如解析图所示(2)12.5N(3)7.5N解析:(1)如图所示,小球
8、受到重力G,绳子的拉力FT,墙壁的支持力FN,力的示意图如图。(2)据共点力的平衡条件必备知识关键能力核心素养-13-13-13-13-命题点一命题点二命题点三物体的受力分析物体的受力分析1.受力分析的三个常用判据必备知识关键能力核心素养-14-14-14-14-命题点一命题点二命题点三2.受力分析的一般思路 必备知识关键能力核心素养-15-15-15-15-命题点一命题点二命题点三例1(多选)(2017安徽安庆模拟)如图所示,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
9、壁之间一定有弹力和摩擦力D.A与B之间一定有摩擦力 答案解析解析关闭 答案解析关闭必备知识关键能力核心素养-16-16-16-16-命题点一命题点二命题点三思维点拨对A、B整体受力分析对B受力分析对A受力分析。受力分析要注意以下几点:(1)注意研究对象的合理选取在分析系统内力时,必须把受力对象隔离出来,而在分析系统受到的外力时,一般采取整体法,有时也采用隔离法。(2)养成按照一定顺序进行受力分析的习惯。(3)涉及弹簧弹力时,要注意可能性分析。(4)对于不能确定的力可以采用假设法分析。必备知识关键能力核心素养-17-17-17-17-命题点一命题点二命题点三即学即练即学即练1.(多选)如图所示,
10、工作人员将小车和冰球推进箱式吊车并运至冰雕顶部安装,先后经历了向右匀速、向右匀减速、向上匀加速、向上匀减速直线运动四个过程。冰球与水平底板和右侧斜挡板始终保持接触但摩擦不计。关于冰球的受力情况,下列判断正确的是()A.向右匀速过程,冰球一定受到三个力B.向右匀减速过程,冰球可能受到两个力C.向上匀加速过程,冰球一定受到两个力D.向上匀减速过程,冰球可能受到一个力 答案解析解析关闭向右匀速运动,冰球受重力与支持力两个力,选项A错误;冰球向右匀减速过程,有可能只受重力和右侧斜挡板对它的弹力,这两个力的合力恰好水平向左,故选项B正确;冰球向上匀加速运动的过程,受重力和支持力两个力,合力向上,故选项C
11、正确;如果冰球向上匀减速运动的加速度为g,则冰球就只受重力,选项D正确。 答案解析关闭BCD必备知识关键能力核心素养-18-18-18-18-命题点一命题点二命题点三2.如图所示,小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成角的细绳拴接一小球。当小车和小球相对静止,一起在水平面上运动时,下列说法正确的是()A.细绳一定对小球有拉力的作用B.轻弹簧一定对小球有弹力的作用C.细绳不一定对小球有拉力的作用,但是轻弹簧对小球一定有弹力D.细绳不一定对小球有拉力的作用,轻弹簧对小球也不一定有弹力D必备知识关键能力核心素养-19-19-19-19-命题点一命题点二命题点三解析:当小车处于匀速直线运动时,
12、弹簧的弹力等于重力,即F=mg,FT=0。当小车和小球向右做匀加速直线运动时,根据牛顿第二定律得水平方向有:FTsin=ma,竖直方向有:F+FTcos=mg,由知,细绳一定对小球有拉力的作用。当mg=macot,即a=gtan时,F=0。所以细绳不一定对小球有拉力的作用,轻弹簧对小球也不一定有弹力的作用,D符合题意,A、B、C不符合题意。故答案为D。必备知识关键能力核心素养-20-20-20-20-命题点一命题点二命题点三解决平衡问题常用的四种方法解决平衡问题常用的四种方法必备知识关键能力核心素养-21-21-21-21-命题点一命题点二命题点三例2(2018江西赣州月考)如图所示,斜面上放
13、有两个完全相同的物体a、b,两物体间用一根细线连接,在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F,使两物体均处于静止状态。则下列说法正确的是()A.a、b两物体的受力个数一定相同B.a、b两物体对斜面的压力不相同C.a、b两物体受到的摩擦力大小可能不相等D.当逐渐增大拉力F时,物体b先开始滑动 答案解析解析关闭 答案解析关闭必备知识关键能力核心素养-22-22-22-22-命题点一命题点二命题点三思维点拨解答本题时应注意以下三点(1)由对称性确定左右两段细线拉力的大小关系。(2)两物体均处于静止状态,所受合力均为零。(3)当拉力F增大时,最先达到最大静摩擦力的物体先滑动。必备知识关键能力核心素养-23-
14、23-23-23-命题点一命题点二命题点三例3(2017宁夏沙坡头区月考)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。下列关系正确的是()A必备知识关键能力核心素养-24-24-24-24-命题点一命题点二命题点三解析:解法一合成法滑块受力分析如图甲,必备知识关键能力核心素养-25-25-25-25-命题点一命题点二命题点三解法二效果分解法将重力按产生的效果分解,如图乙所示,解法三正交分解法将滑块受的力在水平、竖直方向上分解,如图丙所示,有mg=FNsin,F=FNcos,解法四力的三角形法
15、如图丁所示,滑块受到的三个力组成封闭三角形,利用直角三角形得。必备知识关键能力核心素养-26-26-26-26-命题点一命题点二命题点三静态平衡问题的解题“四步骤”必备知识关键能力核心素养-27-27-27-27-命题点一命题点二命题点三即学即练即学即练3.(2017全国卷)如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变,而方向与水平面成60角,物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为() 答案解析解析关闭 答案解析关闭必备知识关键能力核心素养-28-28-28-28-命题点一命题点二命题点三4.如图所示,光滑的大圆环固定在竖直平面上,圆心为O点,P为
16、环上最高点,轻弹簧的一端固定在P点,另一端拴连一个套在大环上的小球,小球静止在图示位置平衡,则()A.弹簧可能处于压缩状态B.大圆环对小球的弹力方向可能指向O点C.小球受到弹簧的弹力与重力的合力一定指向O点D.大圆环对小球的弹力大小可能小于球的重力,也可能大于球的重力 答案解析解析关闭 答案解析关闭必备知识关键能力核心素养-29-29-29-29-命题点一命题点二命题点三5.(多选)(2018广西钦州月考)如图所示,质量为m0的木板C放在水平地面上,固定在C上的竖直轻杆的顶端分别用细绳a和b连接小球A和小球B,小球A、B的质量分别为mA和mB,当与水平方向成30角的力F作用在小球B上时,A、B
17、、C刚好相对静止一起向右匀速运动,且此时绳a、b与竖直方向的夹角分别为30和60,则下列判断正确的是()A.力F的大小为mBgB.地面对C的支持力等于(m0+mA+mB)gD.mA=mB 答案解析解析关闭 答案解析关闭必备知识关键能力核心素养-30-30-30-30-命题点一命题点二命题点三动态平衡问题动态平衡问题1.动态平衡:动态平衡就是通过控制某一物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,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。必备知识关键能力核心素养-31-31-31-31-命题点一命题点二命题点三2.分析动态平衡问题的方法必备知识关键能力核心素养-32-32-32-32-命
18、题点一命题点二命题点三例4(多选)(2017全国卷)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N,初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为()。现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中()A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小AD必备知识关键能力核心素养-33-33-33-33-命题点一命题点二命题点三解析:方法一:受力分析如图。设OM与竖直方向夹角为,M点绕O点做圆周运动,沿切线方向:FMNcos(-90)=mgsin,沿半径方向:FOM=FMNsin(
19、-90)+mgcos,当=-90时存在极大值,故FOM先增大再减小,D项正确。必备知识关键能力核心素养-34-34-34-34-命题点一命题点二命题点三方法二:利用矢量圆,如图重力保持不变,是矢量圆的一条弦,FOM与FMN夹角即圆心角保持不变,由图知FMN一直增大到最大,FOM先增大再减小,当OM与竖直夹角为=-90时FOM最大。必备知识关键能力核心素养-35-35-35-35-命题点一命题点二命题点三思维点拨重物受三个力中只有重力恒定不变,且要求OM、MN两力的夹角不变,两力的大小、方向都在变。方法一:正交分解列方程,解出力随夹角变化的函数,然后由函数讨论;方法二:利用矢量圆,三力合力为零,
20、能构成封闭的三角形,再借助圆,同一圆弧对应圆周角不变。必备知识关键能力核心素养-36-36-36-36-命题点一命题点二命题点三“三种”典型方法 必备知识关键能力核心素养-37-37-37-37-命题点一命题点二命题点三即学即练即学即练6.如图所示,一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为FN1,球对木板的压力大小为FN2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦,在此过程中()A.FN1始终减小,FN2始终增大B.FN1始终减小,FN2始终减小C.FN1先增大后减小,FN2始终减小D.FN1先增大后减小,FN2先减小后增大 答案解析
21、解析关闭 答案解析关闭必备知识关键能力核心素养-38-38-38-38-命题点一命题点二命题点三7.(多选)(2018甘肃白银月考)如图所示,质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上,在圆环的最高点有一个光滑小孔,一根轻绳的下端系着小球,上端穿过小孔用力拉住,开始时绳与竖直方向夹角为小球处于静止状态,现缓慢拉动轻绳,使小球沿光滑圆环上升一小段距离,则下列关系正确的是()A.绳与竖直方向的夹角为时,F=2mgcosB.小球沿光滑圆环上升过程中,轻绳拉力逐渐增大C.小球沿光滑圆环上升过程中,小球所受支持力逐渐增大D.小球沿光滑圆环上升过程中,小球所受支持力大小不变 答案解析解析关闭 答案解析关闭必备
22、知识关键能力核心素养-39-39-39-39-模型建立典例示范变式训练平衡中的临界与极值问题1.问题特点必备知识关键能力核心素养-40-40-40-40-模型建立典例示范变式训练2.突破临界问题的三种方法 必备知识关键能力核心素养-41-41-41-41-模型建立典例示范变式训练例1质量为m0的木楔倾角为,在水平面上保持静止,当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时,它正好匀速下滑。如果用与木楔斜面成角的力F拉着木块匀速上升,如图所示(已知木楔在整个过程中始终静止)。(1)当=时,拉力F有最小值,求此最小值;(2)当=时,木楔对水平面的摩擦力是多大?必备知识关键能力核心素养-42-42-42-42
23、-模型建立典例示范变式训练答案:(1)mgsin2(2)mgsin4解析:木块在木楔斜面上匀速向下运动时,有mgsin=mgcos,即=tan。(1)木楔在力F作用下沿斜面向上匀速运动,有Fcos=mgsin+FfFsin+FN=mgcosFf=FN则当=时,F有最小值,为Fmin=mgsin2。必备知识关键能力核心素养-43-43-43-43-模型建立典例示范变式训练(2)因为木块及木楔均处于平衡状态,整体受到地面的摩擦力等于F的水平分力,即Ffm=Fcos(+)当F取最小值mgsin2时,Ffm=Fmincos2=mgsin2cos2= mgsin4。思维点拨(1)对物块进行受力分析,根据
24、共点力平衡,利用正交分解,在沿斜面方向和垂直于斜面方向都平衡,进行求解。(2)采用整体法,对m、m0构成的整体列平衡方程。必备知识关键能力核心素养-44-44-44-44-模型建立典例示范变式训练例2(2017江苏如皋期末)物体的质量为2kg,两根轻细绳AB和AC的一端连接于竖直墙上,另一端系于物体上,在物体上另施加一个方向与水平线成角的拉力F,相关几何关系如图所示,=60,若要使绳都能伸直,求拉力F的大小范围。(g取10m/s2)必备知识关键能力核心素养-45-45-45-45-模型建立典例示范变式训练解析:作出物体A受力如图所示,由平衡条件Fy=Fsin+F1sin-mg=0Fx=Fcos
25、-F2-F1cos=0要使两绳都能绷直,则有F10F20由式得F有最大值由式得F有最小值必备知识关键能力核心素养-46-46-46-46-模型建立典例示范变式训练思维点拨对A物体受力分析,受到拉力F,重力mg,两根细绳的拉力F1、F2,根据共点力平衡条件列方程,然后根据两根细线的拉力都要大于或等于零分析判断。命题分析高中物理中的临界与极值问题,虽然没有在教学大纲或考试说明中明确提出,但近年高考试题中却频频出现。从以往的试题形式来看,有些直接在题干中常用“恰好”“最大”“至少”“不相撞”“不脱离”等词语对临界状态给出了明确的暗示,审题时,要抓住这些特定的词语发掘其内含的物理规律,找出相应的临界条
26、件。也有一些临界问题具有一定的隐蔽性,解题灵活性较大,审题时应力图还原习题的物理情景,周密讨论状态的变化。综合得F的取值范围必备知识关键能力核心素养-47-47-47-47-模型建立典例示范变式训练总结提升解决共点力平衡中的临界、极值问题“四字诀”必备知识关键能力核心素养-48-48-48-48-模型建立典例示范变式训练1.(2017湖北黄冈模拟)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,如图所示。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=30,则F达到最小值时Oa绳上的拉力为() 答案解析解析关闭 答案解析关闭必备知识关键能力核心素养-49
27、-49-49-49-模型建立典例示范变式训练2.倾角为=37的斜面体与水平面保持静止,斜面上有一重为G的物体A,物体A与斜面间的动摩擦因数=0.5。现给A施加一水平力F,如图所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(sin37=0.6,cos37=0.8),如果物体A能在斜面上静止,水平推力与G的比值不可能是()A.3B.2C.1D.0.5 答案解析解析关闭 答案解析关闭必备知识关键能力核心素养-50-50-50-50-模型建立典例示范变式训练3.(多选)(2017江苏启东月考)如图所示,形状和质量完全相同的两个圆柱体a、b靠在一起,表面光滑,重力为G,其中b的下半部刚好固定在水平面MN的下方,上
28、边露出另一半,a静止在平面上。现过a的轴心施加一水平作用力F,可缓慢地将a拉离平面一直滑到b的顶端,对该过程分析,则应有()A.拉力F先增大后减小,最大值是GB.开始时拉力F最大为G,以后逐渐减小为0C.a、b间的压力开始最大为2G,而后逐渐减小到GD.a、b间的压力由0逐渐增大,最大为G 答案解析解析关闭 答案解析关闭必备知识关键能力核心素养-51-51-51-51-模型建立典例示范变式训练4.(2017四川双流月考)一个底面粗糙、质量为m0=5kg的劈放在粗糙的水平面上,劈的斜面光滑且与水平面成30角;现用一端固定的轻绳系一质量为m=3kg的小球,小球放在斜面上,小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30,如图所示,(g取10m/s2)试求:(1)当劈静止时绳子的拉力大小;(2)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的k倍,为使整个系统静止,k值必须满足什么条件?必备知识关键能力核心素养-52-52-52-52-模型建立典例示范变式训练解析:对小球进行受力分析如图1FTcos30+FN1cos30=mgFTsin30=FN1sin30FT=FN1Ff=FN1sin30要使整体不滑动,则有FfkFN2
