高考物理一轮复习 第2章 相互作用 第3讲 受力分析 共点力的平衡课件 新人教版必修1.ppt

第二章相互作用 必修一 第3讲受力分析共点力的平衡 知识梳理自测 1 受力分析把研究对象 指定物体 在特定的物理环境中受到的所有力都找出来 并画出 的过程 受力分析 受力示意图 2 受力分析的一般顺序若物体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 先画出 2 其次分析 3 再分析 4 最后分析 特别提醒 弹力 摩擦力的产生条件之一都是接触 因此在分析这两种力时先找接触面 在每个接触面上逐一分析这两种力 重力 弹力 摩擦力 电磁力 1 平衡状态物体处于 状态或 状态 共点力的平衡 静止 匀速直线 如图 小球静止不动 物块匀速运动 则 小球f合 物块fx fy f g 0 f1 ff 0 f2 fn g 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 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 大小相等 方向相反 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 大小相等 方向相反 大小相等 方向相反 其余两个力的合力 其余几个力的合力 答案 1 下滑力并不是实际存在的力 而只是重力的一个分力 2 比如竖直上抛的物体运动到最高点 速度虽然等于零 但并不是平衡状态 3 平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态 4 5 6 7 c b 解析 设外力与水平方向的夹角为 因为三个物体相对地面做匀速直线运动 所以受到的摩擦力为滑动摩擦力 对于甲 在竖直方向上有n1 mg f1sin 故受到的摩擦力为f1 n1 mg f1sin 对于乙 在竖直方向上有n2 mg 故受到的摩擦力为f2 n2 mg 对于丙 在竖直方向上有n3 mg f3sin 故受到的摩擦力为f3 n3 mg f3sin 所以f3 f2 f1 故b正确 a c 核心考点突破 1 受力分析的四个方法 受力分析 整体法与隔离法的应用 2 受力分析的四个步骤 特别提醒 受力分析时注意以下四点 1 只分析研究对象所受的力 不分析研究对象对其他物体的作用力 2 只分析外力 不分析内力 3 只分析性质力 不分析效果力 4 分力 合力不要重复分析 解题探究 1 b与外界有几个接触面 如何判断a对b的摩擦力方向 2 如何判断斜面对b的摩擦力方向 答案 1 2个接触面 先对a分析 找出b对a的摩擦力方向 再由牛顿第三定律得出a对b的摩擦力方向 2 对a b整体分析 得出斜面对b的摩擦力方向 bc 解析 先对a b整体受力分析 受重力 推力 支持力 当推力平行斜面向上的分力大于重力的下滑分力时 有上滑趋势 当推力平行斜面向上的分力小于重力的下滑分力时 有下滑趋势 当推力平行斜面向上的分力等于重力的下滑分力时 无滑动趋势 再对a受力分析 受推力 重力 支持力和向左的静摩擦力 共4个力 最后对b受力分析 受重力 a对b的压力和向右的静摩擦力 斜面对b的支持力 若b物体相对斜面有滑动趋势 则还要受到斜面的静摩擦力 若相对斜面无滑动趋势 则不受斜面的静摩擦力 即物体b可能受4个力 也可能受5个力 故选b c 名师归纳 受力分析的基本技巧 1 为了防止漏力 要按顺序分析 2 善于转换研究对象 尤其是对于摩擦力不易判定的情形 可以借助相接触物体的受力判定 再应用牛顿第三定律 假设法是判断弹力 摩擦力的存在及方向的基本方法 类题演练1 ad 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 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只能受到三个力 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 处理平衡问题的常用方法 共点力作用下的静态平衡 d 解题探究 1 将m和m作为一个整体进行分析 它们在水平方向受到的外力大小有何关系 2 将m和m作为一个整体进行分析 它们在竖直方向的受力如何 3 将m隔离进行分析 它受到的各力的方向如何 各力的关系如何 名师归纳 恰当选用研究对象 1 选整体 需要分析一个系统受到的外部作用力时 要选整个系统为研究对象 2 选部分 当需要分析系统内各部分间的相互作用力时 要隔离一个物体为研究对象 一般隔离受力较少的物体 3 巧应用 对选定的研究对象分析其受力 画出力的示意图 利用力的合成或正交分解求解 类题演练2 a 动态平衡 通过控制某些物理量 使物体的状态发生缓慢的变化 而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态 在问题的描述中常用 缓慢 等语言叙述 共点力作用下的动态平衡 b 解题探究 1 结点o共受几个力作用 2 缓慢 的含义是什么 3 在缓慢变化的过程中 这几个力的大小和方向变化有什么特点 应该采用什么方法求解 答案 1 结点o受物体的拉力 oa绳的拉力和ob绳的拉力三个力的作用 2 缓慢 表示物体始终处于一系列的平衡状态 3 在缓慢变化的过程中 物体的重力大小和方向不变 oa绳的拉力方向不变 ob绳的拉力方向时刻变化 应采用图解法求解 易错提醒 1 没有注意到 保持o点位置不变 这一条件 误认为oa绳的拉力方向也发生了变化 导致无从下手 2 不能准确画出b点缓慢上移过程中的矢量三角形 没有发现fob在变化过程中有最小值这一特殊情况 导致错选d 名师归纳 分析动态平衡问题的常用方法 1 解析法 将力直接合成或者正交分解 列出平衡方程 写出所要分析的力与变化角度的关系式 然后判断各力的变化趋势 2 图解法 应用于三力平衡 且其中一个力大小 方向均不变 另一个力方向不变 依据第三个力的变化 在同一图中作出若干状态下的平衡图来分析力的变化 此法也常用来求极值问题 3 相似三角形 应用于三力平衡 其中一个力大小 方向均不变 另两个力方向都变 找到力的三角形和长度三角形相似 类题演练3 d d 解析 对点o受力分析 受到两个弹簧测力计的拉力和橡皮条的拉力 如图所示 其中橡皮条长度不变 则其拉力大小不变 a弹簧测力计拉力方向不变 b弹簧测力计拉力方向和大小都改变 根据平行四边形定则可知 b的读数先变小后变大 a的读数不断变小 故d正确 b 阶段培优微专题 平衡中的临界与极值问题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 常见的临界状态有 1 两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为o 主要体现为两物体间的弹力为0 2 绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值 绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中张力为0 3 存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大 研究的基本思维方法 假设推理法 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 一般用图解法或解析法进行分析 解题探究 1 推力f最小时 物体受的摩擦力是什么情况 2 推力f最大时 物体受的摩擦力是什么情况 答案 1 方向竖直向上 为最大静摩擦力 2 方向竖直向下 为最大静摩擦力 a 解析 对物块进行受力分析 物块受重力 墙对物块的弹力 推力f 当f比较大时 摩擦力竖直向下 则fsin mg f f fn fn fcos 可求得最大推力f 50n 当f较小时 摩擦力竖直向上 则f sin f mg f fn fn f cos 可求得最小推力f 10n 由以上分析知a不可能 名师归纳 掌握突破临界问题的三种方法 1 解析法根据物体的平衡条件列方程 在解方程时采用数学知识求极值 通常用到的数学知识有二次函数求极值 讨论分式求极值 三角函数求极值以及几何法求极值等 2 图解法根据平衡条