第2章第3讲受力分析　共点力的平衡.ppt

第二章第二章 相互作用相互作用第3讲受力分析共点力的平衡考纲解读学会进行受力分析的一般步骤与方法学会进行受力分析的一般步骤与方法.掌握共点力的平衡条件及推论掌握共点力的平衡条件及推论.掌握整体法与隔离法，学会用图解法分析动态平衡问题和掌握整体法与隔离法，学会用图解法分析动态平衡问题和 极值问题极值问题.考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四限时自测限时自测 练出高分练出高分 考点一 受力分析整体法与隔离法的应用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：首先分析场力( 、电场力、磁场力).其次分析接触力(弹力、 ).最后分析其他力.受力重力摩擦力【考点逐项排查】答案 考点一 受力分析整体法与隔离法的应用2.整体法与隔离法(1)对整体法和隔离法的理解整体法是指将相互关联的各个物体看成 的方法.隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来，单独分析该物体的方法.(2)整体法和隔离法的使用技巧当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用 法；而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时用 法.一个整体整体隔离答案 考点一 受力分析整体法与隔离法的应用1.如图所示,物体A置于水平地面上,力F竖直向下作用于物体B上,A、B保持静止,则物体A的受力个数为()A.3 B.4 C.5 D.6FN1GF地面对A没有摩擦力FfGBFN2FA、 B之间存在支持力、 摩擦力B【题组阶梯突破】解析答案2134 考点一 受力分析整体法与隔离法的应用2.如图所示,传送带沿逆时针方向匀速转动.小木块a、b用细线连接,用平行于传送带的细线拉住a,两木块均处于静止状态.关于木块受力个数,正确的是()A.a受4个,b受5个B.a受4个,b受4个C.a受5个,b受5个D.a受5个,b受4个Ff1GbFN1FT1Ff2GaFN2FT2FT1D解析答案2134 考点一 受力分析整体法与隔离法的应用3.(多选)如图所示,两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上,关于斜面体A和B的受力情况,下列说法正确的是()A.A一定受到四个力 B.B可能受到四个力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解析答案2134 考点一 受力分析整体法与隔离法的应用FCFAsin 30得FA2FC,即弹簧A、C的伸长量之比为2 1D解析答案2134 考点一 受力分析整体法与隔离法的应用受力分析的三个常用判据受力分析的三个常用判据技巧点拨返回 考点二 平衡条件的应用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 .Fx=0Fy=0静止匀速直线运动相等相反相等相反三角形相等相反【考点逐项排查】答案 考点二 平衡条件的应用4.应用平衡条件解题的步骤(1)选取研究对象：根据题目要求，选取一个平衡体(单个物体或系统，也可以是结点)作为研究对象.(2)画受力示意图：对研究对象按受力分析的顺序进行受力分析，画出受力示意图.(3)建立坐标系：选取合适的方向建立直角坐标系.(4)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. 考点二 平衡条件的应用5.在如图所示的A、B、C、D四幅图中，滑轮本身的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上，一根轻绳ab绕过滑轮，a端固定在墙上，b端下面都挂一个质量为m的重物，当滑轮和重物都静止不动时，图A、C、D中杆P与竖直方向的夹角均为，图B中杆P在竖直方向上，假设A、B、C、D四幅图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD,则以下判断中正确的是()A.FAFBFCFDB.FDFAFBFCC.FAFCFDFBD.FCFAFBFD解析绳子拉力等于重物重力mg，两绳之间的夹角越大，合力越小.B【题组阶梯突破】解析答案657 考点二 平衡条件的应用6.如图所示,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑.已知A与B间的动摩擦因数为1,A与地面间的动摩擦因数为2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.A与B的质量之比为()F2(mAmB)g1FmBgF2(mAmB)g1FmBgB解析答案657 考点二 平衡条件的应用7.如图所示,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态.现使小车从静止开始向左加速,加速度从0开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内),与稳定在竖直位置时相比,小球的高度()A.一定升高B.一定降低C.保持不变D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定mgF1静止时 F1=k(ll0)mg加速时 F2cos =k(ll0)cos mg则k(ll0)k(ll0)cos lcos ll0(1cos )即lcos l所以小球高度一定升高F2mgA解析答案657 考点二 平衡条件的应用处理平衡问题的常用方法处理平衡问题的常用方法与技巧与技巧1.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.2.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果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件.3.正交分解法：物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，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.4.整体法和隔离法：整体处于平衡状态时系统内的各物体相对静止，有静止和匀速运动两种情况，不涉及内力时，采用整体法进行受力分析并求解.涉及内力时宜采用先隔离后整体或先整体后隔离的方法.方法技巧返回 考点三 三力动态平衡问题的处理技巧1.动态平衡问题：指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始终处于一系列的 状态.2.解决动态平衡问题的关键抓住不变量,确定 ，依据不变量与自变量的关系来确定其他量的变化规律.3.常用的分析方法(1)解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析,建立平衡方程,求出因变量与自变量的一般函数关系式,然后根据自变量的变化情况及变化区间确定因变量的变化情况.(2)图解法：对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析,依据某一参量的变化(一般为某一角度),在同一图中作出物体在若干状态下力的平行四边形或 ,再由力的平行四边形或三角形的边的长度变化及 变化确定某些力的大小及方向的变化情况.平衡自变量三角形角度【考点逐项排查】答案 考点三 三力动态平衡问题的处理技巧应用图解法分析三力动态平衡问题时，三个力分别有什么特点？答案图解法分析力的动态变化，具有直观、便于比较的特点，它一般适用于研究对象受三个力作用情况，且其中一个力大小、方向不变，另一个力方向不变，第三个力大小、方向均变化.思维深化答案 考点三 三力动态平衡问题的处理技巧8.如图所示,用一根长为l的细绳一端固定在O点,另一端悬挂质量为m的小球A,为使细绳与竖直方向成30角且绷紧,小球A处于静止,对小球施加的最小的力是()C【题组阶梯突破】解析答案9810 考点三 三力动态平衡问题的处理技巧9.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有一固定放置的竖直挡板MN.在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于平衡状态,如图所示是这个装置的截面图.现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移,在Q滑落到地面之前,发现P始终保持静止.则在此过程中,下列说法中正确的是()A.MN对Q的弹力逐渐减小B.地面对P的摩擦力逐渐增大C.P、Q间的弹力先减小后增大D.Q所受的合力逐渐增大B不变解析答案9810 考点三 三力动态平衡问题的处理技巧10.如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的压力大小为FN1,球对木板的压力大小为FN2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置.不计摩擦,在此过程中()A.FN1始终减小,FN2始终增大B.FN1始终减小,FN2始终减小C.FN1先增大后减小,FN2始终减小D.FN1先增大后减小,FN2先减小后增大B解析答案9810 考点三 三力动态平衡问题的处理技巧1.平行四边形定则是基本方法，但也要根据实际情况采用不同的方法，若出现直角三角形，常用三角函数表示合力与分力的关系.2.图解法的适用情况：图解法分析物体动态平衡问题时，一般物体只受三个力作用，且其中一个力大小、方向均不变，另一个力的方向不变，第三个力大小、方向均变化.3.用力的矢量三角形分析力的最小值问题的规律：(1)若已知F合的方向、大小及一个分力F1的方向,则另一分力F2的最小值的条件为F1F2；(2)若已知F合的方向及一个分力F1的大小、方向,则另一分力F2的最小值的条件为F2F合.处理动态平衡问题的一般思路处理动态平衡问题的一般思路方法技巧返回 考点四 平衡中的临界与极值问题1.极值问题：(1)定义：平衡物体的极值问题,一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题.(2)解题方法：解决这类问题的常用方法是 法，即根据物体的平衡条件列出方程，在解方程时，采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值.另外，图解法也是常用的一种方法，即根据物体的平衡条件作出力的 图，画出平行四边形或者矢量三角形进行动态分析，确定最大值或最小值.解析矢量【考点逐项排查】答案 考点四 平衡中的临界与极值问题2.临界问题：(1)定义：由某种物理现象变化为另一种物理现象或由某种物理状态变化为另一种物理状态时,发生转折的状态叫临界状态,解题的关键是确定“恰好出现”或“恰好不出现”的条件.(2)解题方法：解决这类问题的基本方法是假设推理法,即先假设某种情况成立,然后根据 及有关知识进行论证、求解.平衡条件 答案 考点四 平衡中的临界与极值问题11.倾角为37的斜面体与水平面保持静止,斜面上有一重为G的物体A,物体A与斜面间的动摩擦因数0.5.现给A施加一水平力F,如图所示.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(sin 370.6,cos 370.8),如果物体A能在斜面上静止,水平推力F与G的比值不可能是()A. 3 B. 2 C. 1 D. 0.5F1cos FNGsin ,FNF1sin Gcos .设物体刚好不下滑时FF1【题组阶梯突破】解析答案解析答案121113FfGFN 考点四 平衡中的临界与极值问题11.倾角为37的斜面体与水平面保持静止,斜面上有一重为G的物体A,物体A与斜面间的动摩擦因数0.5.现给A施加一水平力F,如图所示.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(sin 370.6,cos 370.8),如果物体A能在斜面上静止,水平推力F与G的比值不可能是()A. 3 B. 2 C. 1 D. 0.5F2cos Gsin FN，FNF1sin Gcos .设物体刚好不上滑时FF2A解析答案【题组阶梯突破】121113FfGFN 考点四 平衡中的临界与极值问题C解析答案121113 考点四 平衡中的临界与极值问题13.质量为M的木楔倾角为,在水平面上保持静止,当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时,它正好匀速下滑.如果用与木楔斜面成角的力F拉着木块匀速上升,如图所示(已知木楔在整个过程中始终静止).(1)当时,拉力F有最小值,求此最小值；FfmgFN解析答案121113 考点四 平衡中的临界与极值问题(2)求在(1)的情况下木楔对水平面的摩擦力是多少？(M+m)gFfFN解析答案121113 考点四 平衡中的临界与极值问题临界与极值问题的分析临界与极值问题的分析技巧技巧1.求解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，找出平衡中的临界点和极值点.2.临界条件必须在变化中寻找，不能停留在一个状态来研究临界问题，而是要把某个物理量推向极端，即极大或极小，并依此作出科学的推理分析，从而给出判断或导出结论.方法技巧返回 限时自测1.如图在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上.若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F20).由此可求出()A.物块的质量B.斜面的倾角C.物块与斜面间的最大静摩擦力D.物块对斜面的正压力fmF1mgsin fmfmF2fmmgsin C解析答案2134 限时自测2.如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易秋千,某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变.木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后()A.F1不变,F2变大 B.F1不变,F2变小C.F1变大,F2变大 D.F1变小,F2变小维修前后,木板静止,受力平衡,合外力为0,F1不变维修后,增大,cos 减小,F增大,所以F2变大A解析答案2134 限时自测3.如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O点.现用水平力F缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是()A.FN保持不变,FT不断增大B.FN不断增大,FT不断减小C.FN保持不变,FT先增大后减小D.FN不断增大,FT先减小后增大mgFNFTD解析答案2134 限时自测4.重为G的木块与水平地面间的动摩擦因数为,一人欲用最小的作用力F使木块做匀速运动,则此最小作用力的大小和方向应如何？返回解析答案2134 练出高分2134567891011121.如图所示,A和B两物块的接触面是水平的,A与B保持相对静止一起沿固定斜面匀速下滑,在下滑过程中B的受力个数为()A.3B.4C.5D.6解析A与B相对静止一起沿斜面匀速下滑,可将二者当作整体进行受力分析,再对B进行受力分析,可知B受到的力有：重力GB、A对B的压力、斜面对B的支持力和摩擦力,选项B正确.B解析答案 练出高分2.如图所示,在倾斜的滑杆上套一个质量为m的圆环,圆环通过轻绳拉着一个质量为M的物体,在圆环沿滑杆向下滑动的过程中,悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向,则()A.环只受三个力作用 B.环一定受四个力作用C.物体做匀加速运动 D.悬绳对物体的拉力小于物体的重力解析分析物体M可知,其受到两个力的作用,重力和轻绳对其的拉力,因为悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向,故二力平衡,物体做匀速运动,C、D错误；再对环进行受力分析可知,环受到重力、轻绳对环的拉力、滑杆对环的支持力和摩擦力,A错误,B正确.B213456789101112解析答案 练出高分3.如图所示,放置在斜劈上的物块受到平行于斜面向上的力F的作用,整个装置保持静止.现在使力F增大,但整个装置仍保持静止,则下列说法正确的是()A.物块对斜劈的压力可能增大B.物块受到的合外力可能增大C.地面对斜劈的摩擦力可能减小D.斜劈对物块的摩擦力可能减小解析由于F平行于斜劈,现在使力F增大,物块对斜劈的压力不变,选项A错误;由于整个装置处于静止,物块受到的合外力不变,仍为0,选项B错误;把物块和斜劈看成整体,现在使力F增大,地面对斜劈的摩擦力增大,选项C错误;当F很小时,斜劈对物块的摩擦力沿斜劈向上,增大F,斜劈对物块的摩擦力可能减小,选项D正确.D213456789101112解析答案 练出高分4.如图所示,质量均为1 kg的小球a、b在轻弹簧A、B及外力F的作用下处于平衡状态,其中A、B两个弹簧的劲度系数均为5 N/cm,B弹簧上端与天花板固定连接,轴线与竖直方向的夹角为60,A弹簧竖直,g取10 m/s2,则以下说法正确的是()A.A弹簧的伸长量为3 cmB.外力F10 NC.B弹簧的伸长量为4 cmD.突然撤去外力F瞬间,b球加速度为0D213456789101112解析答案 练出高分5.如图所示,水平固定且倾角为30的光滑斜面上有两个质量均为m的小球A、B,它们用劲度系数为k的轻质弹簧连接,现对B施加一水平向左的推力F使A、B均静止在斜面上,此时弹簧的长度为l,则弹簧原长和推力F的大小分别为()B213456789101112解析答案 练出高分6.如图所示,倾角为30的斜面体放在水平地面上,一个重为G的球在水平力F的作用下,静止于光滑斜面上,此时水平力的大小为F；若将力F从水平方向逆时针转过某一角度后,仍保持F的大小不变,且小球和斜面体依然保持静止,此时水平地面对斜面体的摩擦力为Ff,那么F和Ff的大小分别是()D213456789101112解析答案 练出高分7.如图所示,质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定,轻杆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),轻杆B端吊一重物G,现将绳的一端拴在杆的B端,用拉力F将B端缓慢上拉(均未断),在AB杆达到竖直前,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C.AB杆越来越容易断 D.AB杆越来越不容易断B213456789101112解析答案 练出高分8.(多选)如图所示,一个质量为m的滑块静止置于倾角为30的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为30,则()A.弹簧一定处于压缩状态B.滑块可能受到三个力作用C.斜面对滑块的支持力不能为0D.斜面对滑块的摩擦力的大小等于mgBC213456789101112答案 练出高分213456789101112解析答案 练出高分213456789101112解析答案 练出高分答案BD213456789101112 练出高分BC213456789101112解析答案 练出高分11.如图所示,光滑金属球的重力G40 N.它的左侧紧靠竖直的墙壁,右侧置于倾角37的斜面体上.已知斜面体处于水平地面上保持静止状态,sin 370.6,cos 370.8.求：(1)墙壁对金属球的弹力大小；(2)水平地面对斜面体的摩擦力的大小和方向.213456789101112解析答案 练出高分12.拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具.设拖把头的质量为m,拖杆质量可忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数,重力加速度为g.某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为.(1)若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小.213456789101112解析答案 练出高分213456789101112返回解析答案