高考物理总复习第二章相互作用第6讲受力分析共点力的平衡

相互作用第二章第6讲受力分析共点力平衡1/42考纲要求考情分析命题趋势1.物体受力分析Ⅱ2．共点力平衡Ⅱ3．动态平衡问题Ⅲ·全国卷Ⅰ，17·全国卷Ⅱ，15·全国卷Ⅰ，19受力分析、共点力平衡一直是高考热点，题型以选择题为主，复习时要学会进行受力分析，掌握共点力平衡条件及推论，掌握整体法和隔离法，学会用图解法分析动态平衡和极值问题.2/42栏目导航板块一板块二板块三板块四3/421．受力分析(1)定义把指定物体(研究对象)在特定物理环境中受到全部外力都找出来，并画出受力图，这个过程就是受力分析．(2)受力分析次序先找重力，再找接触力(弹力、摩擦力)，最终分析电场力、磁场力、其它力．考点受力分析共点力平衡4/42(3)受力分析步骤(1)明确研究对象——即确定分析受力物体．(2)隔离物体分析——将研究对象从周围物体中______出来，进而分析周围有哪些物体对它施加了力作用．(3)画出受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出______．(4)检验画出每一个力能否找出它____________，检验分析结果能否使研究对象处于题目所给运动状态，不然，必定发生了漏力、添力或错力现象．隔离

方向受力物体5/42匀速直线运动6/42(3)平衡条件推论①二力平衡假如物体在两个共点力作用下处于平衡状态，这两个力必定大小______、方向______，为一对平衡力．②三力平衡假如物体在三个共点力作用下处于平衡状态，其中任意两个力协力一定与第三个力大小______、方向______．③多力平衡假如物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力协力大小______、方向______．相等相反相等相反相等相反7/42[思索感悟](1)物体在某一时刻速度为零时，物体是否一定处于平衡状态？(2)在多个共点力作用下物体处于静止状态，假如其中一个力消失其它力保持不变，物体运动情况是怎样？[思索感悟](1)物体在某一时刻速度为零，但协力不为零时，物体运动状态改变．(2)消失力与其它力协力是一对平衡力，假如一个力消失而其它力不变，那么物体受到一个恒定不变协力，将做匀加速直线运动．8/421．请判断以下表述是否正确，对不正确表述，请说明原因．(1)物体沿光滑斜面下滑时，物体受到重力、支持力和下滑力作用．(

)解析：下滑力并不是实际存在力，而只是重力一个分力．(2)速度等于零物体一定处于平衡状态．(

)解析：比如竖直上抛物体运动到最高点，速度即使等于零，但并不是平衡状态．(3)物体平衡状态是指物体处于静止或速度等于零状态．(

)解析：平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态．×

×

×

9/42(4)物体处于平衡状态时，加速度等于零．(

)(5)二力平衡时，这两个力必定等大反向．(

)√√√√10/422．(多项选择)(·山东济宁市学业水平测试)如图所表示，在斜面上，木块A与B接触面是水平，绳子呈水平状态，两木块均保持静止．则关于木块A和木块B可能受力个数分别为(

)A．2个和4个B．3个和4个C．4个和4个D．4个和5个ACD

11/42解析：(1)若绳子拉力为零．以A、B为研究对象，确定B和斜面之间一定有静摩擦力，A、B受力如图，所以选项A正确．(2)若绳子上有拉力，对A、B分别画受力图可知，A受到重力、B对A支持力、绳子拉力和B对A摩擦力而平衡，B受到重力、A对B压力、斜面对B支持力和A对B摩擦力，斜面对B摩擦力可有可无，所以选项C、D正确．12/42一物体受力分析受力分析方法步骤13/4214/42[例1](多项选择)(·华中师大附中元月月考)如图所表示，两个相同斜面体A、B在竖直向上力F作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上．关于斜面体A和B受力情况，以下说法正确是(

)A．A一定受到4个力B．B可能受到4个力C．B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D．A与B之间一定有摩擦力AD

15/42解析：整体法确定外力：对斜面体A、B整体受力分析，其受到向下重力G和向上推力F，由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力，所以也不可能有摩擦力，故C项错误．假设法、状态法确定B对A接触力：对斜面体A受力分析，A一定受到重力GA和推力F.假设撤掉A，B将下落，A、B间一定存在弹力FBA，如图甲所表示，为保持A处于平衡状态，B一定给A一个沿斜面向下摩擦力Ff.转换法确定B受力：依据牛顿第三定律可知，斜面体B除受重力外，一定受到A支持力FAB和摩擦力Ff′，如图乙所表示．综合以上分析可知，A、D两项正确．16/42整体法、隔离法在受力分析时要灵活选取．(1)当所包括物理问题是整体与外界作用时，应用整体分析法，可使问题简单明了，而无须考虑内力作用．(2)当包括物理问题是物体间作用时，应用隔离分析法，这时系统中物体间相互作用内力就会变为各个独立物体外力．17/42二处理平衡问题惯用方法方法内容分解法物体受到几个力作用，将某一个力按力效果进行分解，则其分力和其它力在所分解方向上满足平衡条件合成法物体受几个力作用，经过合成方法将它们简化成两个力，这两个力满足二力平衡条件正交分解法将处于平衡状态物体所受力分解为相互正交两组，每一组力都满足二力平衡条件力三角形法物体受同一平面内三个互不平行力作用平衡时，这三个力矢量箭头首尾相接，组成一个矢量三角形；反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好组成三角形，则这三个力协力必为零．利用三角形法，依据正弦定理、余弦定理或相同三角形等数学知识可求得未知力18/42[例2](·湖南常德模拟)如图所表示，重为G均匀链条，两端用等长轻绳连接，挂在等高地方，轻绳与水平方向成θ角．试求：(1)绳子拉力；(2)链条在最低点相互拉力大小．19/4220/4221/42应用平衡条件解题步骤(1)选取研究对象：依据题目要求，选取一个平衡体(单个物体或系统，也能够是结点)作为研究对象．(2)画受力示意图：对研究对象进行受力分析，画出受力示意图．(3)三个力直接合成或正交分解，四个及四个以上力正交分解．(4)列方程求解：依据平衡条件列出平衡方程，解平衡方程，对结果进行讨论．22/421．动态平衡特点经过控制一些物理量，使物体状态发生迟缓改变，而在这个过程中物体又一直处于一系列平衡状态，在问题描述中惯用“迟缓”等语言叙述．三动态平衡问题23/422．处理动态平衡惯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关系表示式④依据已知量改变情况来确定未知量改变情况图解法①选某一状态对物体进行受力分析②依据平衡条件画出平行四边形③依据已知量改变情况，画出平行四边形边角改变④确定未知量大小、方向改变相同三角形法将物体受各力移到矢量三角形中，由矢量三角形与已知三角形相同，利用几何关系进行求解.24/42[例3](·贵州贵阳市高三三模)半圆柱体P放在粗糙水平地面上，其右端有一固定放置竖直挡板MN.在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀小圆柱体Q，整个装置处于平衡状态，如图所表示是这个装置截面图．现使MN保持竖直而且迟缓地向右平移，在Q滑落到地面之前，发觉P一直保持静止．则在此过程中，以下说法中正确是(

)A．MN对Q弹力逐步减小 B．地面对P摩擦力逐步增大C．P、Q间弹力先减小后增大 D．Q所受协力逐步增大B

25/42解析：Q受力情况如图甲所表示，F1表示P对Q弹力，F2表示MN对Q弹力，F2方向水平向左保持不变，F1方向顺时针旋转，由平行四边形边长改变可知：F1与F2都逐步增大，A、C两项错误；因为迟缓移动，Q处于平衡状态，所受协力为零，D项错误；对PQ整体受力分析，如图乙所表示，由平衡条件得，f＝F2＝mgtanθ，因为θ不停增大，故f不停增大，B项正确．26/421．临界问题当某物理量改变时，会引发其它几个物理量改变，从而使物体所处平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题描述中惯用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述．2．极值问题平衡物体极值，普通指在力改变过程中最大值和最小值问题．四平衡中临界与极值问题27/423．处理平衡中临界与极值问题惯用方法(1)图解法：依据物体平衡条件，作出力矢量图，经过对物理过程分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值．(2)数学解法：经过对问题分析，依据物体平衡条件写出物理量之间函数关系(或画出函数图象)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)．28/4229/4230/4231/421．(·山东济南教学质检)“L”型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面滑块Q相连，如图所表示，若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力．则木板P受力个数为(

)A．3 B．4C．5 D．6解析：木板P受重力，斜面对P支持力和滑动摩擦力，弹簧对P有平行斜面向下弹力，Q对P有压力，P共受5个力作用．C

32/42[例1](多项选择)(·福建福州模拟·6分)如图是某同学为颈椎病人设计一个牵引装置示意图，一根轻绳绕过两个定滑轮和一个动滑轮后两端各挂着一个相同重物，与动滑轮相连帆布带拉着病人颈椎(图中是用手指代替颈椎做试验)，整个装置在同一竖直平面内．假如要增大手指所受拉力，可采取方法是(

)A．只增加绳长度 B．只增加重物质量C．只将手指向下移动 D．只将手指向上移动33/42[答题送检]····································来自阅卷名师汇报错误致错原因扣分AD要增大手指所受拉力，能够在绳间夹角不变情况下增加两根绳上拉力大小，或者拉力大小不变时，减小夹角，而不是经过增加绳长度，或将手指向上移，当手指向上移动时，绳上拉力不变，绳间夹角变大，手指所受拉力变小.－634/42[规范答题]

[解析]手指所受拉力大小等于绕过动滑轮绳子两端拉力F1、F2协力F大小．只增加绳长度，F1、F2大小及其夹角不变，则协力F不变，A项错误；只增加重物质量，F1、F2大小增大，夹角不变，则协力F变大，如图甲所表示，B项正确；手指向下移动，F1、F2大小不变，夹角变小，则协力F变大，如图乙所表示，C项正确；同理，D项错误．35/421．(·武汉二中月考)如图所表示，一定质量物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA固定不变，绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动，则在绳OB由水平转至竖直过程中，绳OB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D

36/42解析：在绳OB转动过程中物块一直处于静止状态，所受协力一直为零，如图为绳OB转动过程中对结点受力示意图，由图可知，绳OB张力先变小后变大．37/422．(·湖南岳阳市期末统考)如图所表示，质量为m木块A放在质量为M三角形斜劈B上，现用大小相等、方向相反水平力F分别推A和B，它们均静止不动，重力加速度为g，则(

)A．A与B之间一定存在摩擦力B．B与地面之间一定存在摩擦力C．B对A支持力一定小于mgD．地面对B支持力大小一定等于(M＋m)gD

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