【名师点金】高考物理一轮复习 第4讲受力分析 共点力平衡课件 新人教

第4讲受力分析共点力平衡

知识建构技能建构一、受力分析1.定义:把研究对象(物体或物体系)在特定的物理环境中受到的外力

都分析出来,并画出研究对象①受力示意图的过程.知识建构技能建构2.受力分析的一般顺序一般说来场力属于主动力,而接触力往往属于被动力.所以先分析②

场力(重力、电场力、磁场力),再分析③接触力(弹力、摩擦力),最后

分析其他力.知识建构技能建构3.受力分析的步骤知识建构技能建构1.平衡状态二、共点力的平衡(1)物体保持⑨静止状态或⑩匀速直线运动的状态.(2)通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢变化的过程(动态平

衡).知识建构技能建构2.共点力平衡条件F合=

0或者

.3.平衡条件的推论知识建构技能建构(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,则这两个力必定大

小

相等、方向

相反,为一对

平衡力.知识建构技能建构(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,则这三个力必定共

面,且其中任意两个力的合力一定与第三个力大小

相等、方向

相反.知识建构技能建构(3)多力平衡如果物体受多个力作用处于平衡状态,则其中任何一个力与其余力

的合力大小

相等,方向

相反.知识建构技能建构(4)三力汇交原理如果物体在共面的、不平行的三个力作用下处于平衡状态,则这三

个力一定是

共点力.注意:物体保持静止必须同时满足两个条件,即速度和加速度同时为

零.三(多)力平衡的结论,本质上是将三(多)力平衡转化为二力平衡.知识建构技能建构1.如图所示示,质量为m的物体A以一定的初速速度v沿粗糙斜面上上滑,物体A在上滑过程中中受到的力有有()A.冲力、重重力、斜面的的支持力和摩摩擦力B.重力、斜斜面的支持力力C.重力、对D.重力、斜斜面的支持力力、沿斜面向向下的摩擦力力【解析】物体虽然是是向上运动动,但不受向上上的冲力,按受力分析析的顺序可知物物体受重力力、斜面的的支持力、、沿斜面向向下的摩擦擦力,D正确.【答案】D知识建构技能建构2.如图甲甲所示,有有一建筑工工人,他在在某次施工工中,站在在平板上,工人通过(

)A.G1=G2B.G1≤G2甲知识建构技能建构C.G1≥D.G1≤【解析析】如图图乙乙所所示示,对人人和和板板由由整整体体法法得得,4FT=G1+G2,对人人FT≤G1,解得得G1≥,故C项正正确确.【答案案】C乙知识识建建构构技能能建建构3.跳跳A.B.C.D.【解析析】每根根绳绳在在竖竖直直方方向向的的分分力力为为T,由竖竖直直方方向向平平衡衡可可知知A正确确.【答案知识建建构技能建建构4.如如图所所示,将质质量为为m的滑块块放在在倾角角为θ的固定定斜面面上.滑块块与斜斜面之间间的动动摩擦擦因数数为μ.若滑滑块与与斜面面之间间的最最大静静摩擦擦力和和滑动动摩擦力力大小小相等等,重重力加加速度度为g,则()A.将将滑块块由静静止释释放,如果果μ>tanθ,滑块块将下下滑B.给给滑块块沿斜斜面向向下的的初速速度,如果果μC.用用平行行于斜斜面向向上的的力拉拉滑块块向上上匀速速滑动动,如如果μ=tanθ,拉力力大小应应是2mgsinθD.用用平行行于斜斜面向向下的的力拉拉滑块块向下下匀速速滑动动,如如果μ=tanθ,拉力力大小应应是mgsinθ知识建建构技能建建构【解析】对处于于斜面面上的的物块块受力力分析析,要使物物块沿沿斜面面下滑滑则mgsinθθ>μmgcosθθ,故μ<tanθ,故A、B选项错错误;若要使使物块块在平平行于斜面面向上上的拉拉力F的作用用下沿沿斜面面匀速速上滑滑,由平衡衡条件件有:F-mgsinθ-μmgcosθ=0故F=mgsinθ+μmgcosθ,若μ=tanθ,则mgsinθ=μmgcosθ,即F=2mgsinθ,故C选项正正确;若要使使物块块在平平行于于斜面面向下的拉拉力F作用下下沿斜斜面向向下匀匀速滑滑动,由平衡衡条件件有:F+mgsinθ-μmgcosθ=0,则F=μmgcosθ-mgsinθ,若μ=tanθ,则mgsinθ=μmgcosθ,即F=0,故D选项错错误.【答案】C知识建建构技能建建构例1如如图图甲所所示,质量量m30°的斜面上,用一平行于斜面的大小为30N的力F推滑块,滑块沿斜

面向上匀速运动,斜面体质量m2=10kg,且始终静止,取g=10m/s2,求:一、受受力分分析的的常用用方法法及注注意事事项甲知识建建构技能建建构(2)地面面对斜斜面体体的摩摩擦力力和支支持力力的大大小.(斜斜面体体始终终静止止)【名师点点金】(1)要求得得滑块块与斜斜面之之间的的摩擦擦力,隔离滑块块进行受受力分析;(2)求地面对对斜面体体的摩擦擦力和支支持力的的大小,对整体受受力分析.(1)滑滑块对斜斜面的摩摩擦力大大小.知识建构构技能建构构【规范全解解】(1)用隔离法法:对滑块受受力分析析如图乙乙所示,在平行斜斜面的方向上上F=m1gsin30°+Ff所以Ff=F-m1gsin30°=(30-由牛顿第第三定律律可知,滑块对对斜面的的摩擦力力大小为为5N.乙丙丙知识建构构技能建构构(2)用用整体法法:因两两个物体体均处于于平衡状状态,故故可以将将滑块与与斜面体体当作一个整整体来研研究,其其受力如如图丙所所示,由由图丙可可知:在水平方方向上,有Ff地=Fcos30°=15N在竖直方方向上,有FN地=(m1+m2)g-Fsin30°=135N.【答案】(1)5N(2)15N135N知识建构构技能建构构1.受力力分析的的三个判判断依据据方法概述述(1)从从力的概概念判断断,寻找找对应的的施力物物体.(2)从从力的性性质判断断,寻找找产生的的原因.(3)从从力效果果判断,寻找是2.对物物体进行行正确的的受力分分析是解解决力学学问题的的基础,在对物物体进行受力分分析时,为避免免漏力,应做到到:知识建构构技能建构构(2)分分析弹力力、摩擦擦力这些些接触力力时,按按一定的的绕向围围绕研究究对象,对接触面逐逐一分析析.(1)养养成按““一重二二弹三摩摩四其他他”的顺顺序分析析受力的的习惯.3.为避避免多力力,应注注意:(1)分分析出的的所有力力都应找找得到施施力物体体.(2)不不能把研研究对象象对其他他物体的的作用力力也分析析进去.(3)不不能同时时考虑合合力和分分力.知识建构构(1)整整体法和和隔离法法

整体法隔离法概念将加速度相同的几个物

体作为一个整体来分析

的方法将研究对象与周围物体

分隔开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物体之间的

相互作用力注意问题受力分析时不要再考虑

系统内物体间的相互作

用一般隔离受力较少的物

体4.常用用方法知识建构构技能建构构(2)假假设法在受力分分析时,若不能能确定某某力是否否存在,可先对对其作出出存在或或不存在的假设设,然后后再就该该力存在在与否对对物体运运动状态态影响的的不同来来判断该力是是否存在在.知识建构构技能建构构变式训练练1有有一个直直角支架架AOB,AO水平放置置,表面面粗糙,OB竖直向下,表表面光滑滑.AO上套有小小环P,OB上套有小小环Q,两环质质量均为为m,两环由一一根质量量可忽略略、不可可伸长的的细绳相相连,并并在某一一位置平平衡,如图甲所所示.现现将P环向左移移一小段段距离,两环再再次达到到平衡,那么将将移动后的的平衡状状态和原原来的平平衡状态态比较,AO杆对P环的支持持力FN和摩擦力力f的变化情情况是()A.FN不变,f变大B.FN不变,f变小C.FN变大,f变大D.FN变大,f变小甲知识建构技能建构【规范全解】以两环和细细绳整体为为对象求FN,可知竖直方方向上始终终二力平衡,FN=2mg不变;以Q环为对象,在重力、细细绳拉力F和OB压力FN'作用下平衡衡,如图乙所示示,设细绳和竖竖直方向的的夹角为α,则P环向左移的过程程中α将减小,FN'=mgtanα也将减小.再以整体为为对象,水平方向只有OB对Q的压力FN'和OA对P环的摩擦力力f作用,因此f=FN'也减小.【答案】B乙知识建构技能建构例2如图图甲所示,光滑半球球形容器固固定在水平平面上,O为球心,一质量为m的小滑块,在水平力力F的作用下静静止于P点.设滑块块所受支持力为FN.OP与水平方向向的夹角为为θ.下列关系系正确的是是()A.F=B.F=mgtanθC.FN=D.FN=mgtanθ二、解决平平衡问题的的常用方法法与一般步步骤甲知识建构技能建构【名师师点点金金】作出出小小滑滑块块的的受受力力图图,可采采用用合合成成法法,正交交分分解解法法、、力力的封封闭闭三三角角形形法法等等求求解解此此题题.知识识建建构构技能能建建构构【规范范全全解解】解法法一一合合成成法法滑块块受受力力如如图图乙乙所所示示,由由平平衡衡条条件件知知:=tanθ乙丙知识识建建构构技能能建建构构丁戊【答案案】A知识识建建构构技能能建建构构1.处处理理共共点点力力平平衡衡问问题题的的常常用用方方法法方法法概概述述方法内容分解法物体受到几个力的作用.将某一个力

按力的效果进行分解.则其分力和其

他力在所分解的方向上满足平衡条

件.合成法物体受几个力的作用.通过合成的方

法将它们简化成两个力.这两个力满

足二力平衡条件.知识识建建构构技能能建建构构力的封闭三角形法物体受同一平面内三个互不平行的

力的作用平衡时,这三个力的矢量箭

头首尾相接,构成一个矢量三角形,

反之,若三个力的矢量箭头首尾相接

恰好构成三角形,则这三个力的合力

必为零,利用三角形定则,根据正弦

定理、余弦定理或相似三角形等数

学知识可求解未知力.正交分解法将处于平衡状态的物体所受的力,分

解为相互正交的两组力,每一组力都

满足平衡条件.知识识建建构构技能能建建构构(1)确确定定研研究究对对象象;2.解解共共点点力力作作用用下下平平衡(2)对研究究对象进行受受力分析,并并画受力分析析图;知识建构技能建构(4)利用平平衡条件列方方程求解,并并进行讨论.(3)根据物物体的受力和和已知条件,采用力的合合成、分解、、图解、正交交分解法,确定定解题方法;知识建构技能建构变式训练2如如图甲所示示,质量为m的小物块静止止地放在半径径为R的半球体上,小小物块与半球球体间的动摩摩擦因数为μ,小物块与球球心连线与水平地面的的夹角为θ,则下列说法法正确的是()A.小物块所所受摩擦力大大小为μmgsinθB.小物块对对半球体的压压力大小为mgcosθC.小物块所所受摩擦力大大小为mgsinθD.小物块所所受摩擦力大大小为mgcosθ甲知识建构技能建建构【规范全全解】分析小小物块块受力力如图图乙所所示,因小物物块静静止在在半球球体上,所以有有FN=mgsinθ,Ff=mgcosθ,故有D正确,B、C错误;因小物物块受受静摩擦擦力作作用,其大小小不能能用Ff=μFN=μmgsinθ来计算算,故A错误.【答案】D乙知识建建构技能建建构例3跨跨过过定滑滑轮的的轻绳绳两端端,分分别系系着物物体A和物体体B,物体体A放在倾倾角为为θ的斜面面上,如图图甲所所示.已知知物体体A的质量量为m,物体体A与斜面的的动摩摩擦因因数为为μ(μ<tanθ),滑滑轮的的摩擦擦不计计.要要使物物体A静止在在斜面上上,求求物体体B的质量三、平衡中中的临界问问题和极值值问题甲知识建构技能建构【规范全解】物体B受到重力mBg和拉力FT的作用,根据平衡条条件有:FT=mBg.选物体A为研究对象象,当处于于将要向上上滑的临界界状态时,它受到重重力mg、斜面支持持力FN、轻绳拉力力FT和沿斜面向向下的最大大静摩擦力力Ffm作用,受力力情况如图图乙所示,根据平衡衡条件有:FN-mgcosθ=0FT-Ffm-mgsinθ=0【名师点金】由于斜面对对A的摩擦力的的方向是不不确定的,要分情况进行讨论.乙【答案】m(sinθ-μcosθ)≤mB≤m(sinθ+μcosθ)知识建构技能建构1.临界问问题:某种种物理现方法概述知识建构技能建构3.运用假假设法解题题的基本步步骤是:(1)明确确研究对象象;(2)画出研究究对象的受力图;(3)假假设可发生生的临界现现象;(4)列出满满足所发生生的临界现现象的平衡方方程求解.2.解决临临界问题的的方法:基基本思想是是假设法,即先假设设为某状态态,然后再根据平衡衡条件及有有关知识列列方程求解解.知识建构技能建构(1)极值值:是指研研究平衡问问题中某物物理量变化化时出现的的最大值或或最小值.4.平衡中中的极值问问题知识建构技能建构(2)研究究极值的两两种方法①解析法:根据物体的的平衡条件件列方程,在解方程时时采用数学学知识求极值,通常用到的的数学知识识有二次函函数求极值值、讨论分分式求极值值、三角函数数求极值、、以及几何何法求极值值.②图解法:即根据物体体的平衡条条件作出力力的矢量图图,然后根据图图进行动态分析析,确定最大值值和最小值值,此法简便直直观.知识建构技能建构变式训练3如图甲甲所示,小小球的质量量为2kg,两根根轻绳AB和AC的一端连接于于竖直墙墙上,另另一端系系于小球球上.在在小球上上另施加加一个方方向与水平方向向成θ=60°的拉力F,若要使使两绳都都能伸直直,求持持力F的大小范范围.甲知识建构构技能建构构【规范全解解】A受力如图图乙所示示,由平衡条条件有:Fsinθ+F1sinθ-mg=0乙【答案】N≤F≤N知识建构构技能建构构高考真题题1A.等于于零B.不为零,方方向向右C.不为零,方向向左D.不为零,v0较大时方向向向左,v0较小时方向向向右知识建构技能建构【解析提示】物块匀速下滑滑加速度为零零,即二者具有相相同的加速度度,故可以用整体体法进行求解解.【命题分析】此题为学生平平时遇到题的的变形,考查整体法和和隔离法的选择,要求的问题不不涉及内力,故用整体法分分析求解,属容易题.知识建构技能建构【规范全解】将物块与斜劈劈作为一个整整体进行受力力分析,由于整体不具有加速度度,故整体在水平平方向上不受受摩擦力,A项正确.【答案】A知识建构技能建构考向预测1(2012年兖兖州市高三入入学检测)在在粗糙水平地地面上放着一个截面为半半圆的柱状物物体A,A与竖直墙之间间放一光滑半半圆球B,整个装置处于平平衡状态.已已知A、B两物体的质量量分别为M和m,则下列说法正确的是是()A.A物体对地面的的压力大小为为MgB.A物体对地面的的压力大小为为(M+m)gC.B物体对A物体的压力小小于mgD.A物体对地面的的摩擦力可能能大于mg知识建构技能建构力A错B对;对B隔离分析可知知B对A的压力大于B的重力,C错错;整体分析知A对地面的摩擦擦力等于墙对对B的支持力,对对B隔离分析,由由于不知A、B间作用力与竖竖直方向夹角角的大小,所所以墙对B的支持力可能大于B的重力,D对对.【答案】BD【解析】对A、B整体分析可知知,地面对A的支持力等于于二者总的重重知识建构技能建构高考真题2(2011年高高考·安徽理理综卷)一质质量为m的物块恰好静静止在倾角为θ的斜面上.现现对物块施加加一个竖直向向下的恒力F,如图所示.则物块()A.仍处于于静止状态态B.沿斜面面加速下滑滑