XX届高考物理轮考纲知识复习-受力分析、共点力的平衡

1、XX届高考物理轮考纲知识复习：受力分析、 共点力的平衡第 3 3 节受力分析、共点力的平衡【考纲知识梳理】一. .受力分析明确研究对象在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体. .在解决比较复杂的问题时 灵活地选取研究对象可以使问题很快得到解决. .研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力，而不分析研究对象施予外界的力按顺序找力先场力，后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力. .只画性质力，不画效果力画受力图时，只能按力的性质分类画力 ，不能按作用效 果画力，否则将出现重复. .需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形在解同一个问题时，分

2、析了合力就不能再分析分力；分析了分力就不能再分析合力，千万不可重复. .把分析出的所有弹力，摩擦力都画在隔离体上 ，就作好 了被分析物体的受力图. .在进行受力分析时，应注意：防止“漏力”和“添力”. .按正确顺序进行受力分析是 防止“漏力”的有效措施. .注意寻找施力物体，这是防止“添 力”的措施之一，找不出施力物体，则这个力一定不存在. .深刻理解“确定研究对象”的含意 ，题目要求分析 A A 物 体受力，那么 A A 物体对其他物体的力就不是 A A 所受的力. .画受力图时，力的作用点可沿作用线移动. .二、共点力的平衡平衡状态一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，就说这个物

3、体处于平衡状态 . .如光滑水平面上做匀速直线滑 动的物块，沿斜面匀速直线下滑的木箱，天花板上悬挂的吊灯等, ,这些物体都处于平衡状态. .共点力作用下的平衡条1平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是合力F F合=0.=0.2平衡条件的推论a.a.若物体在两个力同时作用下处于平衡状态 ，则这两个 力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，其合力为零， 这就是初中学过的二力平衡. .b.b.若物体在三个非平行力同时作用下处于平衡状态，这三个力必定共面共点，合力为零，称为三个共点力的平衡，其中任意两个力的合力必定与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上. .c.c.物体在 n n 个非平行

4、力同时作用下处于平衡状态时 ,n,n 个 力必定共面共点，合力为零，称为 n n 个共点力的平衡，其中任 意个力的合力必定与第 n n 个力等大，反向，作用在同一直线上【要点名师透析】一、物体受力分析受力分析就是把研究对象在给定物理环境中所受到的力全部找出来，并画出相应的受力示意图的过程. .受力分析的方法隔离法将某物体从周围物体中隔离出来，单独分析该物体受到 的各个力，称为隔离法. .隔离法的原则：可以把相连接的各 物体看作一个整体. .如果要分析的是整体内物体间的相互作 用力，就要把跟该力有关的某物体隔离出来，当然对隔离出 来的物体而言，它受到的各个力就应看作外力了整体法把相连接的各物体看

5、作一个整体，分析整体外的物体对 整体内的各个物体的作用力，称为整体法. .整体法的基本原则：整体中各物体具有相同的加速度或都处于平衡状态，题 目要分析的是整体受的外力，而不是要分析整体内部物体之间的相互作用力对于连接体问题，多数情况既要分析外力，又要分析内 力，这时我们可以采取先整体后隔离的方法，当然也可以采 用先隔离后整体的方法，还可以整体法、隔离法交叉运用受力分析的基本步骤明确研究对象：即确定受力分析的物体，研究对象可以 是单个物体，也可以是多个物体的组合；隔离物体分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，进 而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用；画受力示意图：在找出力的同时，画出受力示意图

6、，作 用点一般画在物体的重心上，并准确标出各力的方向；验证分析结果：检查画出的每一个力能否找出它的施力 物体，检查分析结果能否使研究对象处于题意所给的运动状 态. .注意：在对物体进行受力分析时，要防止漏力或添力 受力分析的顺序一般应是先分析场力，再分析接触力 对分析出的每一个力都能找出施力物体【例 1 1】如图所示，小车在恒力 F F 作用下，沿水平地面 做直线运动，由此可判断A.A. 若地面光滑，则小车一定受三个力作用B.B. 若地面粗糙，则小车可能受三个力作用c.c.若小车做匀速运动，则小车一定受四个力的作用D.D.若小车做加速运动，则小车可能受三个力的作用【答案】选 c c、D.D.【

7、详解】先分析重力和已知力F F，再分析弹力，由于 F F的竖直分力可能等于重力，因此地面可能对物体无弹力作 用，则 A A错；F F 的竖直分力可能小于重力，则一定有地面对 物体的弹力存在，若地面粗糙，小车受摩擦力作用，共四个 力作用，B B 错；若小车做匀速运动，那么水平方向上所受摩 擦力和 F F 的水平分力平衡，这时小车一定受重力、恒力F F、地面弹力、摩擦力四个力作用，则 c c 对；若小车做加速运动， 当地面光滑时，小车受重力和力F F 作用或受重力、力 F F、地面支持力作用，选项 D D 正确. .二、处理平衡问题常用的方法和解题步骤常用方法力的合成法物体在三个共点力作用下处于平

8、衡状态，则任意两个力 的合力一定与第三个力大小相等，方向相反“力的合成法”是解决三力平衡问题的基本方法 . .正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时，常用正交分解法 列平衡方程求解：Fx=OFx=O，Fy=0.Fy=0.为方便计算，建立坐标系时 以使尽可能多的力落在坐标轴上为原则. .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封闭力三角形，进而处理物体平衡 问题的方法叫做三角形法；力的三角形法在处理动态平衡问 题时方便、直观、容易. .相似三角形法物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，画出其中 任意两个力的合力与第三个力等值反向的平行四边形，其中 可

9、能有力三角形与题设图中的几何三角形相似，进而力三角 形与几何三角形对应成比例，根据比值便可计算出未知力的 大小与方向. .受力对称法研究对象所受力若具有对称性，则求解时可把复杂的运 算转化为简单的运算，或者将复杂的图形转化为直观而简单 的图形，所以在分析问题时，首先应明确物体受力是否具有 对称性. .解题步骤选取研究对象：根据题目要求，选取一个平衡体作为研 究对象. .画受力图：对研究对象进行受力分析， 画出受力示意图 建立坐标系：选取合适的方向建立直角坐标系列方程求解：根据平衡条件列出平衡方程， 解平衡方程，对结果进行讨论注意：处理平衡状态的方法很多，至于采取什么方法， 要针对不同的物理问题

10、灵活处理，不能死套方法【例 2 2】如图所示，小圆环 A A 吊着一个质量为 2 2 的物块并 套在另一个竖直放置的大圆环上，有一细线一端拴在小圆环A A 上, ,另一端跨过固定在大圆环最高点B B 的一个小滑轮后吊着一个质量为 1 1 的物块. .如果小圆环、滑轮、绳子的大小和质 量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计，绳子又不可伸长，若平衡时弦 ABAB 所对应的圆心角为a, ,则两物块的质量比 1 1 : 2 2 应为【答案】选 C.C.【详解】解法一：采取相似三角形法对小圆环A A 受力分析，如图所示，FT2FT2 与 FNFN 的合力与 FT1FT1 平衡，由矢量三角形 与几何三角形相似

11、，可知得解法二：采用正交分解法建立如解法一中图所示的坐标系，可知：FT2=FN=2gFT2=FN=2g解得解法三：采用三力平衡的推论法FT2FT2 与 FNFN 的合力与 FT1FT1 平衡，则 FT2FT2 与 FNFN 所构成的平行四边形为菱形，有FT2=2g,FT1=1gFT2=2g,FT1=1g解得三、动态平衡、临界与极值问题动态平衡问题：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系列的平 衡状态. .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

12、”、“恰 好”等语言. .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. .解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法注意：处理平衡中的临界问题和极值问题时，首先要正 确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极 值点. .在高考命题中，常结合各种力考查平衡中的临界问题和 极值问题，借此考查学生利用数学知识解决问题的能力以及 综合推理能力. .【例 3 3】如图所示，倾角为 3030的斜面上有物体 A A，重 10N,10N,它与斜面间最大静摩擦力为 3.46N3.46N，为了使 A A 能静止在 斜面上，物体 B B 的重力应在什么范围内？【答案】1.54N1.5

13、4N GAsin30GBGAsin30 +Ff=8.46N,+Ff=8.46N,为了使 A A 不上滑，应有 GBGB 8.46N.8.46N. 假设A A 下滑，根据此时 A A 的受力情况.B.B 的重力应满足GB+FfGAsin30GB+FfGAsin30,贝 U U GB1.54NGB 1.54N.1.54N.欲使物体 A A 不上滑也不下滑，则 B B 的重力应满足 1.54N1.54N GBGB 8.46N.8.46N.【感悟高考真题】一质量为的物块恰好静止在倾角为的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F,如图所示。贝 y y 物块A.A. 仍处于静止状态B.B. 沿斜面加速下滑

14、c.c.受到的摩擦力不变D.D.受到的合外力增大【答案】选 A.A.【详解】无力 F F 时受力情况如图 a a,使物体下滑的力， 物体受到最大静摩擦力，“物体恰好静止”受最大静摩擦力 可认为等于滑动摩擦力，；当施加恒力F F 后，受力情况如图 b b,使物体下滑的力为：,物体所受最大静摩擦力为：,即,两者相等物体仍处于静止状态。A A 正确，B B 错误；由于，故 c c错误；物体始终静止，则受到的合力始终为零，D D 错误。物体不加力 F F 时的受力情况，“恰好静止”物体所受静 摩擦等于滑动摩擦，可求出摩擦因数，加力F F 后再进行受力分析，判断运动状态。如图所示，A A、B B 两物块

15、叠放在一起，在粗糙的水平面上 保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B B 受到的摩擦力A.A.方向向左，大小不变 B.B.方向向左，逐渐减小c.c.方向向右，大小不变 D.D.方向向右，逐渐减小【答案】选 A.A.【详解】根据题目条件得知，物体B B 具有水平向左的恒定加速度，由牛顿第二定律知，物体B B 受到的合外力水平向左且恒定，对物体 B B 受力分析可知，物体 B B 在水平方向的合 外力就是物体 A A 施加的静摩擦力，因此，物体 B B 受到的摩擦 力方向向左，且大小不变，保持恒定，选项A A 正确，其它选项都错。解答本题时可按以下思路分析：A B两物块保持相对静 止地向

16、右做匀减速直线运动，得出物体 B B 的加速度方向，根 据牛顿第二定律，求出合外力的方向，分析出摩擦力。如图，墙上有两个钉子 a a 和 b b，它们的连线与水平方向 的夹角为 4545。，两者的高度差为 I I。一条不可伸长的轻质细 绳一端固定于a a 点，另一端跨过光滑钉子 b b 悬挂一质量为 1 1 的重物。在绳子距 a a端得 c c 点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂 质量为 2 2 的钩码，平衡后绳的 acac 段正好水平，则重物和钩 码的质量比为A.B.2A.B.2c.D.c.D.【答案】选 c c。【详解】挂上钩码平衡后， bcbc 绳与竖直方向成的角度。绳圈受力如图所示，又。联立

17、以上两式解得：。故 c c 正确。如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩 擦力A.A. 等于零B.B. 不为零，方向向右c.c.不为零，方向向左D.D.不为零，较大时方向向左，较小时方向向右【答案】选 A A。【详解】以斜劈和物块整体为研究对象，整个系统处于平衡状态，合外力为零。所以地面对斜劈没有水平方向的摩擦力的作用。故 A A 正确。整体法分析系统受力情况，确定摩擦力的有无或方向。1616 .如图甲所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上 滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数 相同，斜面与水平面平滑连接。图乙中、和

18、分别表示物体 速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程。图乙中正确的 是答案：c c解析：在斜面上，；在水平面上，。本题考查力、速度、加速度、位移、图象。难度：易。1717 .如图所示，质量分别为、的两个物体通过轻弹簧连接，在力的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动，力与水 平方向成角。则所受支持力 N N 和摩擦力正确的是A.A.B B.c c.D.D.AcAc【解析】整体法，分析受力，选 Ac.Ac.本题考查受力分析，力的平衡。难度：易。A.A. 510NB.510NB. 490Nc.490Nc. 890ND890ND 910N910N解析：对建筑材料进行受力分析。根据牛顿第二定律有 得绳子的

19、拉力大小等于 F=210N,F=210N,然后再对人受力分析由平衡 的知识得，得FN=490N,FN=490N,根据牛顿第三定律可知人对地面间的 压力为 490N.B490N.B 对。1.1.如图 8 8 所示，用一轻绳系一小球悬于o o 点。现将小球拉至水平位置，然后释放，不计阻力。小球下落到最低点的 过程中，下列表述正确的是A.A.小球的机械能守恒 B B.小球所受的合力不变c c .小球的动能不断减小 D.D.小球的重力势能增加为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人 乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加 速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过 程，

20、如图所示。那么下列说法中正确的是A.A. 顾客始终受到三个力的作用B.B. 顾客始终处于超重状态c.c.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D.D.顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下解析：在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向 左，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛 顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左 下；在匀速运动的过程中，顾客与电梯间的摩擦力等于零，顾客对扶梯的作用仅剩下压力，方向沿竖直向下。3.3.如图所示，质量为的等边三棱柱静止在水平放置的斜 面上。已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为，斜面的倾角 为，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的

21、大小分别为A.A. g g 和 gBgB. g g 和 g gc c. g g 和 gD.gD. g g 和 g g解析：受力如图所示，。如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3 3 个电荷量均为的相同小球，小球之间用劲度系数均为的轻质弹簧绝缘连接。 当 3 3 个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为已知静电力常 量为，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为A.A. B.B. c c. D.D.解析：第三个小球受三个力的作用它们的关系是得如图所示，某货场而将质量为1=100g1=100g 的货物从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定于地面 的光滑四分之一圆轨道，使货物中轨道顶端无初

22、速滑下，轨 道半径 R=1.8R=1.8。地面上紧靠轨道次排放两声完全相同的木板 A A、B B,长度均为 1=21=2，质量均为 2=100g2=100g,木板上表面与轨道 末端相切。货物与木板间的动摩擦因数为1 1,木板与地面间的动摩擦因数=0.2=0.2。求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力。若货物滑上木板 4 4 时，木板不动，而滑上木板 B B 时，木 板 B B开始滑动，求 1?1?应满足的条件。若 仁 0 0。5 5,求货物滑到木板 A A 末端时的速度和在木板 A A 上运动的时间。解析：设货物滑到圆轨道末端是的速度为，对货物的下 滑过程中根据机械能守恒定律得，设货物在轨道末端所

23、受支持力的大小为，根据牛顿第二定律得，联立以上两式代入数据得根据牛顿第三定律，货物到达圆轨道末端时对轨道的压 力大小为 3000N,3000N,方向竖直向下。若滑上木板 A A 时，木板不动，由受力分析得若滑上木板 B B 时，木板 B B 开始滑动，由受力分析得 联立式代入数据得。由式可知，货物在木板 A A 上滑动时，木板不动。设货 物在木板 A A 上做减速运动时的加速度大小为，由牛顿第二定 律得设货物滑到木板 A A 末端是的速度为，由运动学公式得 联立式代入数据得设在木板 A A 上运动的时间为 t t，由运动学公式得联立式代入数据得。考点：机械能守恒定律、牛顿第二定律、运动学方程、

24、 受力分析在 XXXX 年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀 登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志 和自强不息的精神。 为了探究上升过程中运动员与绳索和吊 椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质 的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65g65g，吊椅的质量为 15g15g，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取。当运动员与吊 椅一起正以加速度上升时，试求运动员竖直向下拉绳的力；运动员对吊椅的压力。答案：440N440N，275N275N解析：解法一：设大活塞的面积为，小活塞的面积为，作用在小活塞上的压力为，当于斤

25、顶的效率为 100%100%时，有当和 F F 都与杠杆垂直时， 手对杠杆的压力最小。 利用杠 杆原理，有由式得F=500NF=500N【考点模拟演练】.如图所示，一个劈形物体，各面均光滑，放在固定的 斜面上，上表面水平，在上表面放一个光滑小球，劈形物体 从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是A.A. 沿斜面向下的直线B.B. 竖直向下的直线c c .无规则曲线D.D.抛物线【答案】B B【详解】由于小球和劈形物体之间是光滑接触，因此它 们之间不可能有水平方向的摩擦力，在水平方向上的运动状 态就不会改变.在运动过程中， 除了所受重力外， 还有对它 在竖直方向的作用力，在竖直方向上由于的

26、运动使其对的支 持力减小，则在竖直方向上所受合外力不为零，使运动状态 改变，在竖直方向上产生加速度，运动轨迹是竖直向下的直 线.如图所示，轻绳一端系在质量为的物体A A 上，另一端系在一个套在粗糙竖直杆 N N 的圆环上.现用水平力 F F 拉住绳 子上一点 0,0,使物体 A A 从图中实线位置缓慢下降到虚线位置， 但圆环仍保持在原来的位置不动.则在这一过程中，环对杆 的摩擦力 F1F1 和环对杆的压力 F2F2 的变化情况是A.A. F1F1 保持不变，F2F2 逐渐增大B.B. F1F1 逐渐增大，F2F2 保持不变c c. F1F1 逐渐减小，F2F2 保持不变D.D. F1F1 保持不变，F2F2 逐渐减小【答案】D D【详解】把物体 A A 和圆环看成一个整体，水平方向F2F2=F F,竖直方向 F1F1 = GAGA G G 环，可见 F1F1 始终不变.隔离结点 o o 分析，受力如图所示，F F= GAtanGAtana，由 F2F2 =F F 得 F2F2=GAtanGAtana，即 F2F2 随绳与杆 N N 夹角的减小而减小， 故 D D 项正确.如图所示，用轻质细绳拴住同种材料制成的 A,BA,B 两物体， 它们沿斜面向下做匀速运动，关于 A,BA,B 的受力情况，以下说法 正确的是A.A. A A 受三个力作用,B,B 受四个力作用B.B.