高中物理第三章相互作用第三讲受力分析共点力的平衡破题致胜复习检测新人教版必修

1、第三讲 受力分析 共点力的平衡自主复习知识点1受力分析1.定义把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出示意图的过程2受力分析的一般顺序先分析场力(、电场力、磁场力)，再分析接触力(弹力、)，最后分析其他力.知识点2共点力的平衡1.平衡状态物体处于状态或状态2共点力的平衡条件f合0或者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，方向(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，其中任何一个力与其余两个力的合力大小 ，方向；并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量 (3)多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下

2、处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小 ，方向考点1物体的受力分析1整体法和隔离法方法整体法隔离法概念将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行分析的方法将所研究的对象从周围的物体中分离出来进行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部各物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不考虑系统内各物体之间的相互作用力一般情况下隔离受力较少的物体2. 假设法在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在3. 应注意的四个问题(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

3、力混淆(2)对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有(3)区分合力与分力：研究对象的受力图，通常只画出物体实际受到的力，不要把按效果命名的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行力的合成或分解(4)区分内力与外力：对几个物体的整体进行受力分析时，这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，内力变成外力，要在受力分析图中画出4. 受力分析的常见误区(1)误将研究对象对其它物体的作用力当作研究对象受的力(2)不结合运动状态，造成受力分析不全，误将加速度不为零的状态当成平衡态受力分析时防止“漏力”的有效办法就是按顺序进

4、行分析：一看重力，二看接触力(弹力、摩擦力)，三看其他力(电磁力等)；防止“添力”的办法就是每一个力都要找到它的施力物体例题：如图所示,在水平地面上人通过轻绳拉地面上的木箱,木箱匀速运动,人静止不动,轻绳始终水平,下列说法正确的是( )a.绳对人的拉力小于地面对人的摩擦力b.绳子对木箱的拉力与地面对木箱的摩擦力是一对平衡力c.人对绳的拉力大于绳对木箱的拉力d.绳对人的拉力可能小于人对绳的拉力 【答案】b 考点2平衡条件的应用1处理平衡问题的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

5、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时，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力的三角形法对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力2. 处理平衡问题的两点说明(1)物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比较简单(2)解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法例题：近日,不少市民双脚踩着一种独轮车,穿梭闹市街头,引来诸多旁人瞩目(如图甲).这种独轮车全名叫电动平衡

6、独轮车,其中间是一个窄窄的轮子,两侧各有一块踏板.当人站在踏板上向右运动时,可将人简化为如图乙、丙所示的模型.关于人在运动中踏板对人脚的摩擦力,下列说法正确的是( )a.考虑空气阻力,当人处如图乙所示的状态向右匀速运动时,脚所受摩擦力为左b.不计空气阻力,当人处如图乙所示的状态向右加速运动时,脚所受摩擦力向右c.考虑空气阻力,当人处如图丙所示的状态向右匀速运动时,脚所受摩擦力可能为零d.不计空气阻力,当人处如图丙所示的状态向右加速运动时,脚所受摩擦力可能为零 【答案】bcd 考点3平衡中的临界与极值问题1动态平衡问题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

7、系列的平衡状态，在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述2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3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4解决动态平衡问题的常用方法方法步骤解析法(1)选某一状态对物体进行受力分析(2)将物体受的力按实际效果分解或正交分解(3)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式(4)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)选某一状态对物体进行受力分析(2)根据平衡条件画出平行四边形或三角形(3)根据已知量的变化情况

8、，画出平行四边形或三角形的边角变化(4)确定未知量大小、方向的变化例题：物体a的质量m = 1kg,静止在光滑水平面上的平板车b的质量为m = 0.5l g、长l = 1 m.某时刻a以v0=4 m/s向右的初速度滑上木板b的上表面,在a滑上b的同时,给b施加一个水平向右的拉力.忽略物体a的大小,已知a与b之间的动摩擦因数 = 0.2,取重力加速度g=10 m/s2,试求:(1)若f = 2 n,物体a在小车b上相对小车b滑行的时间和最大距离；(2)如果要使a不至于从b上滑落,拉力f的大小应满足的条件.【解析】解:(1)物体a滑上木板b以后,作匀减速运动,由牛顿第二定律得:mg=maa,aa=

9、g=0.2×10=2 m/s2,木板b作加速运动,由牛顿第二定律得:f+mg = mab,代入数据解得:两者速度相同时:v0aat = abt,42t = 8t,解得:t = 0.4 s,a滑行距离:,b滑行距离:,代入数据解得,最大距离:s = sasb = 0.8 m.(2)物体a不滑落的临界条件是a到达b的右端时,a、b具有共同的速度v1,则:,又:,代入数据解得:ab = 6 m/s2,由牛顿第二定律得:f+mg = mab,解得:f = mabmg = 0.5×60.2×1×10 = 1 n若f < 1 n,则a滑到b的右端时,速度仍大于

10、b的速度,于是将从b上滑落,所以f必须大于等于1 n.当f较大时,在a到达b的右端之前,就与b具有相同的速度,之后,a必须相对b静止,才不会从b的左端滑落.由牛顿第二定律得:mg = ma,a=g = 0.2×10 = 2 m/s2,f = (m+m)a = (1+0.5)×2 = 3 n,若f大于3 n,a就会相对b向左滑下.综上所述,力f应满足的条件是:1 n f 3 n；【答案】(1)t = 0.4 s,s = 0.8 m (2)1 n f 3 n 巩固练习1.如图所示，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上放一球，球与水平面的接触点为a，与斜面的接触点为

11、b.当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是()a. 球在a、b两点处一定都受到支持力b. 球在a点一定受到支持力，在b点处一定不受支持力c. 球在a点一定受到支持力，在b点处不一定受到支持力d. 球在a点处不一定受到支持力，在b点处也不一定受到支持力2.如图所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳oa固定不动，绳ob在竖直平面内由水平方向向上转动，则在绳ob由水平转至竖直的过程中，绳ob的张力大小将()a一直变大 b一直变小c先变大后变小 d先变小后变大3. 如图所示，用两根细线把a、b两小球悬挂在天花板上的同一点o，并用第三根细线连接a、b两小球，然后用某个力f作用在

12、小球a上，使三根细线均处于直线状态，且ob细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态则该力可能为图中的()a. f1或f2 b. f2或f3c. f3或f4 d. f1或f44.如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆所能承受的弹力的最大值一定，a端用铰链固定，滑轮在a点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计)，b端吊一重力为g的重物现将绳的一端拴在杆的b端，用拉力f将b端缓慢向上拉(均未断)，在ab杆转到竖直方向前，以下分析正确的是()a绳子越来越容易断 b绳子越来越不容易断cab杆越来越容易断 dab杆越来越不容易断5.如图所示，质量m2.2 kg的金属块放在水平地板上，在与水平方向成37°角斜

13、向上、大小为f10 n的拉力作用下，以速度v5.0 m/s向右做匀速直线运动(cos37°0.8，sin37°0.6，取g10 m/s2)求：(1)金属块与地板间的动摩擦因数；(2)为使物块向右做匀速直线运动，求f的最小值参考答案与解析：1. d【解析】若球与车一起水平匀速运动，则球在b处不受支持力作用，若球与车一起水平向左匀加速运动，则球在a处的支持力可能为零，故d正确2.d【解析】在绳ob转动的过程中物块始终处于静止状态，所受合力始终为零，如图为绳ob转动过程中结点o受力示意图，由图可知，绳ob的张力先变小后变大3.b4.b 【解析】以b点为研究对象，进行受力分析可知，b点受重物的拉力一定，大小为g；受细绳的拉力f；因为轻杆的一端是铰链，故b点受到沿轻杆方向倾斜向上的支持力n；由于是缓