【专题一】受力分析物体的平衡(含答案)

1、酢题一】受力分析物体的平衡青分析11 .本专题涉及的考点有：滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数；形变、弹性、胡克定律；力的合成和分解.大纲?对滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数,形变、弹性、胡克定律等考点均为I类要求；对力的合成和分解为R类要求.力是物理学的根底,是高考必考内容.其中对摩擦力、胡克定律的命题几率较高.主要涉及弹簧类问题、摩擦力等,通过连接体、叠加体等形式进行考查.力的合成与分解、摩擦力的概念及变化规律是复习的重点.2 .本专题的高考热点主要由两个：一是有关摩擦力的问题,二是共点的两个力的合成问题.本章知识经常与牛顿定律、功和能、电磁场等内容综合考查.单纯考查本章的题型多以选择题为主,中等难

2、度.知识交汇】年生的,但(1)产生：重力是由于地面上的物体受地球的两地得不等价,由于万有引力的一个分力要提供物体随地球自转所需的而另一个分力即重力,如下图.(2)大小：随地理位置的变化而变化在两极：G=%一般情况下,在地表附近G=(3)方向：竖直向下,并不指向地心.2 .弹力(1)产生条件：接触；挤压；(2)大小：弹簧弹力F=kx,其它的弹力利用牛顿定律和求解.(3)方向：压力和支持力的方向垂直于0被压或被支持的物体,假设接触面是球面,那么弹力的作用线一定过一纯的作用力作用力提醒纯只能产生拉力,杆既可以产生拉力,也可以产生支持力,在分析竖直面内的圆周运动问题应注意二者区别.3 .摩擦力(1)产

3、生条件：接触且挤压；接触面粗糙；有或(2)大小：滑动摩擦力Fi=NFn,与接触面的根据牛顿定律或平衡条件来求.(3)方向：沿接触面的并且与相对运动或相对运动趋势方向相反.4 .力的合成与分解由于力是矢量,因此可以应用平行四边形定那么进行合成与分解,常用凶口来分析平衡问题.5 .共点力的平衡1状态：静止或2条件：思想方法】1 .处理平衡问题的根本思路：确定平衡状态加速度为一巧选研究对象整体法或隔离法一受力分析一建立平衡方程一求解或作讨论.2 .常用的方法有：1在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用法.2求解平衡问题常用：正交分解法、力的合成法在三个共点力作用下的平衡,任意两个合力必与第三个

4、力等大反向、解矢量三角形法和法分析动态平衡问题.一、受力分析的根本技巧和方法对物体进行受力分析,主要依据力的概念,分析物体所受到的其他物体的作用.具体方法如下：1 .明确研究对象,即首先确定要分析哪个物体的受力情况.2 .隔离分析：将研究对象从周围环境中隔离出来,分析周围物体对它施加了哪些作用.3 .按一定顺序分析：口诀是工重、二弹、三摩擦、四其他,即先分析重力,再分析弹力和摩擦力.其中重力是非接触力,容易遗漏；弹力和摩擦力的有无要依据其产生条件,切忌想当然凭空添加力.如例1容易错选D选项,认为结点O受到运发动冲击力F以及重力mg的作用.要搞清楚,重力mg是运发动所受的作用力,它不能作用在O上

5、.4 .画好受力分析图.要按顺序检查受力分析是否全面,做到不多力也不少力例1】2021年金太阳示范卷如图甲所示为杂技表演的平安网示意图,网绳的结构为正方格形,O、a、b、c、d等为网绳的结点,平安网水平张紧后,假设质量为m的运发动从高处落下,并恰好落在O点上,该处下凹至最低点时,网纯dOe、bOg上均成120°向上的张角,如图乙所示,止匕时O点受到的向下的冲击力大小为F.那么这时O点周围每根网绳承受的力的大小为A.FB.C.F+mgD.F'mg22二、求解平衡问题的根本思维方法整体法与隔离法整体和局部是相对的,二者在一定条件下可以相互转化.一定层次上的整体是更大系统中的一个局

6、部,一定层次上的局部也是由更小层次上的局部所组成的系统,具有整体的功能.由于整体和局部是辩证的统一,所以解决问题时不能把整体法和隔离法对立起来,而应该灵活地把两种方法结合起来使用；既可以先从整体考虑,也可以先对某一局部进行隔离,从整体到局部,由局部再回到整体,应据具体问题灵活选取研究对象,多方位、多角度地展开思维.例2】2021年南通模拟有一个直角支架AOB,AO水平放置,外表粗糙,OB竖直向下,外表光滑.AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如下图.现将P环向左移一小段距离,两环再次到达平衡,那么将移动后的平衡状态和原

7、来的平衡状态比拟,AO杆对P环的支持力Fn和摩擦力f的变化情况是A.Fn不变,f变大B.Fn不变,f变小B1C.Fn变大,f变大D.Fn变大,f变小三、求解平衡问题的三种矢量解法一一合成法、分解法、正交分解法1 .合成法.所谓合成法,是根据力的平行四边形定那么,先把研究对象所受的某两个力合成,然后根据平衡条件分析求解.合成法是解决共点力平衡问题的常用方法,此方法简捷明了,非常直观.2 .分解法.所谓分解法,是根据力的作用效果,把研究对象所受的某一个力分解成两个分力,然后根据平衡条件分析求解.分解法是解决共点力平衡问题的常用方法.运用此方法要对力的作用效果有着清楚的熟悉,根据力的实际效果进行分解

8、.3 .正交分解法.正交分解法,是把力沿两个相互垂直的坐标轴(x轴和y轴)进行分解,再在这两个坐标轴上求合力的方法.由物体的平衡条件可知,Fx=0,Fy=0.(1)正交分解法是解决共点力平衡问题的常用方法,尤其是当物体受力较多且不在同一直线上时,应用该法可以起到事半功倍的效果.(2)正交分解法是一种纯粹的数学方法,建立坐标轴时可以不考虑力的实际作用效果.这也是此法与分解法的不同.分解的最终目的是为了合成(求某一方向的合力或总的合力).(3)坐标系的建立技巧.应当本着需要分解的力尽量少的原那么来建立坐标系,比方斜面上的平衡问题,一般沿平行斜面和垂直斜面建立直角坐标系,这样斜面的支持力和摩擦力就落

9、在坐标轴上,只需分解重力即可.当然,具体问题要具体分析,坐标系的选取不是一成不变的,要依据题目的具体情景和设问灵活选取.例3如下图是滑水板运动的示意图.运发动在快艇的水平牵引下,脚踏倾斜滑板在水上匀速滑行.运发动与滑板总质量为m=60kg,不计滑板与水间的摩擦,当滑板与水平面夹角9=30.时,求快艇对运发动的牵引力F和水<.对滑板的支持力Fn的大小.g取10m/s2.二二七量由二方法一：合成法方法二：分解法方法三：正交分解法四、动态平衡类问题的分析方法所谓动态平衡是指通过限制某些物理量,使物体的状态发生缓慢变化,而在这一过程中物体又始终处于一系列的平衡状态.(1)解析法：画出研究对象的受

10、力图,根据动态变化的原因,一般是某一夹角在发生变化,用三角函数表示出各个作用力与变化夹角之间的关系,从而判断各作用力的变化.如例8】中所用的讨论方法.这种方法比拟精确,但不够直2图解法：画出研究对象的受力图,作出力的平行四边形或矢量三角形,依据某一参量的变化,分析各边的长度变化从而确定力的大小及方向的变化情况.如例9】中所用的讨论方法.当题目只要求进行定性讨论而不必进行定量计算时应首先考虑这种方法例4】如下图,OA为一遵循胡克定律的弹性轻绳,其一端固定于天花板上的O点,另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块A相连.当纯处于竖直位置时,滑块A对地面有压力作用.B为紧挨纯的一光滑水平小钉,

11、它到天花板的距离BO等于弹性纯的自然长度.现用一水平力F作用于A,使之向右缓慢地做直线运动,那么在运动过程中A.地面对A的支持力Fn逐渐增大B.地面对A的摩擦力Fi保持不变C.地面对A的支持力Fn逐渐减小D.水平拉力F逐渐增大水平提升11. 2021年安徽卷L型木板P上外表光滑,静止在固定斜面上,轻弹簧一端固定在木板上,另一端与置于木板上外表的滑块Q相连,如下图,假设P、Q一起沿斜面匀速下滑,不计空气阻力.那么木板P的受力个数为A.3B.4C.5D.62. 2021年山东卷如下图,质量分虽为mi、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动m在地面,m2在空中,力F

12、与水平方向成日角.那么mi所受支持力N和摩擦力f正确的选项是A. N=m1gm2g-Fsin-B. N=m1gm2g-Fcos-C. f=fcos-D. f=Fsinf3 .改编如下图,斜劈ABC放在粗糙的水平地面上,在斜劈上放一重为G的物块,物块和斜劈均处于静止状态.今用一竖直向下且逐渐增大的力F作用于物块上,那么以下说法正确的是A,斜劈对物块的支持力增大B.物块所受的合力变大C.当力F足够大时斜劈将沿水平地面向右滑动,且随力F的增大而增大D,斜劈ABC受到水平地面向左的摩擦力作用4 .改编有一块长方体木板被锯成如图所示的A、B两块放在水平桌面上,A、B紧靠在一起,木板A的角度如下图.现用水

13、平方向的力F垂直于板的左边推木板B,使两块板A、B保持原来形状整体沿力F的方向匀速运动,那么A.木板A在水平方向受两个力的作用,合力为零B.木板A只受一个摩擦力C.木板B对A的压力小于桌面对木板A的摩擦力D.木板B在水平万向受三个力的作用5 .原创如下图,长方体物块A叠放在长方体物块B上,B置于水平地面上.A、B质量分别为mA=6kg,mB=2kg,A、B之间、B与水平地面之间动摩擦因数均为0.2,现用大小为i0N的水平包力F向右拉A,假设最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,g=i0m/s2,那么以下说法正确的选项是A.A、B两物块将一起沿水平地面匀速运动X一?BB.物块B保持静止,物块A相对B

14、匀速滑动C.物块A所受的摩擦力大小为i0ND.物块B所受的摩擦力大小为20N6 .改编建筑工人要将建筑材料运送到高处,常在楼顶安装一个定滑轮图中未画出,用纯AB通过滑轮将建筑材料提到某一高处,为了预防建筑材D料与墙壁相碰,站在地面上的工人还另外用纯CD拉住材料,使它与竖直墙面保持一定的距离L,如图2所示.假设不计两根绳的重力,在建筑材料提起的过程中,纯AB和CD的拉力Ti和T2的大小变化情况是A. Ti增大,T2增大B. Ti增大,T2不变C. Ti增大,T2减小D. Ti减小,丁2减小7 .改编一根长2m,重为G的不均匀直棒AB,用两根细绳水平悬挂在天花板上,当棒平衡时细绳与水平面的夹角如下

15、图,那么关于直棒重心C的位置以下说法正确的选项是A.距离B端0.5m处8 .距离B端0.75m处3C.距离B端年m处D,距离B端*m处*“8.改编轻纯AB总长1,用轻滑轮悬三二一第'r"_1i挂重G的物体.纯能承受的最大拉力是2G,芯将A端固定,将B端缓慢向右移动距离d而使绝不被拉断,求d的最大值.当雷题一】受力分析物体的平衡答案知识交汇】1 .1万有引力、向心力2mg2 .1形变2平衡条件3接触面、球心、一定、不一定3 .摩擦力1相对运动、相对运动趋势2面积3切线4 .正交分解、力的合成5 .1匀速运动2F合=0思想方法】1零2.1假设2.图解例1】答案：B解析：选O点为研

16、究对象,O点受到运发动竖直向下的冲击力F作用以及四根网纯互成120.斜向上的拉力作用,由于结点O的质量可以不计,那么有4Tcos60o=F,解得纯中弹力大小为F,故B正确.2例2】答案：B解析：以两环和细纯整体为研究对象,由于竖直杆外表光滑,故整体的总重力只能靠水平杆竖直方向上的支持力来平衡,那么由平衡条件得,F2mg,可见.Fn与P环的位置无关,总保持不变；CD项均错误.以Q环为研究对象进行隔离分析,受力如下图,在重力mg、细绳拉力F和OB杆支持力N作用下平衡,设细绳和竖直方向的夹角为0,那么P环向左移的过程中0将减小,N=mgtan8也将减小.再以整体为对象,水平方向只有OB对Q的压力N和

17、OA对P环的摩擦力f作用,因此f=N也减小.A项错B项正确.例3】yN解析：首先画出运发动与滑板的受力图,如图甲:金碧!仁%r-所示.水对滑板的支持力Fn与滑板垂直.标准解答】mmg甲方法一：合成法如图乙所示,以水平牵引力F和重力mg做邻边,做平行四边形,其合力F'与水的支持力Fn平衡,那么Fn=F'mg/cos0=4003NN,牵引力F=mgtan0=2003N.方法二：分解法如图内所示,将水对滑板的支持力Fn分解成竖直向上的分力Fi和水平向右由Fi=FnCOS0=mg得的分力F2,Fi和F2的作用效果是和重力mg、牵引力F分别平衡,Fn=mg/cos8必00<13N,

18、F2=FNSin8二F得F=200V3Nomg丙方法三：正交分解法如图丁所示,沿水平方向和竖直方向建立坐标轴,在这两个坐标轴上,由平衡条件得FnCOS0mg=0,解得Fn=40033N,FNSin9-F=0,解得F=2006N.例4】答案：BD解析：设AB间的长度为x,即弹性轻绳开始时的伸长量.当绳处于竖直位置时,地面对滑块A的支持力Fn=mgkxo滑块A向右缓慢运动到C时,设BC与水平方向的夹角为9,受力如图所mg示.那么弹性轻绳的伸长量x/二上.根据滑块在sin1竖直方向上平衡,得地面对A的支持力Fn,=mgkx'sin6=mgkx=Fn,所以地面对A的支持力不变,地面对A的滑动摩

19、擦力Fi保持不变.根据滑块水平方向上平衡,水平拉力F=E+kx'cos8,因X,和cos8均增大,所以水平拉力F逐渐增大.BD两项正确.水平提升】1. c木板受到自身的重力、斜面的摩擦力、斜面的支持力、弹簧的弹力以及滑块Q的压力5个力的作用,故C项正确.2. .AC以mi、m2整体为研究对象,在竖直方向上由平衡条件得(m1+m2)g=Fsin+N,解得N=mig+m2gFsin6,A项正确,B项错误；在水平方向上由平衡条件得f=fcos9,C项正确,D项错误.3. A物块静止在斜劈上,那么物块与斜劈间的最大静摩擦力大于或等于重力沿斜面向下的分力.用一竖直向下的力F作用于物块上,物块对斜劈的压力增大,选项A正确；物块与斜劈间的最大静摩擦力也增大,仍大于或等于(G+F)沿斜面向下的分力,物块仍保持静止,由平衡条件得,物块所受的合力不变,选项B错误；力F竖直向下,由整体法可知,斜劈ABC不受水平地面的摩擦力,也不会沿水平地面向右滑动,C、D项错误4. C对木板A进行受力分析,水平方向上受到B的弹力和摩擦力以及桌面的摩擦力三个力的作用,合力为零,A、B项错；木板B在水平方向受