2020年高考物理一轮复习全突破考点04受力分析二分析力的方向含.doc

专题4 受力分析（二） 分析力的方向 学 习 目 标1.掌握弹力中支持力、弹簧弹力、固定杆弹力方向的分析方法2.掌握相对运动趋势及静摩擦力方向分析的几种常规方法3.掌握传动带、板块类滑动摩擦力方向的分析方法一、 基 础 达 标1.弹力的方向（1）支持力（压力）：总是垂直于接触面（或接触点的切面）指向受力物（如下图）（2）轻绳、弹簧：弹簧弹力应弄清它的状态（压缩、拉伸），进一步判断弹力方向（3）轻杆：与物体的运动状态有关2.摩擦力的方向（1）静摩擦力：总是与相对运动趋势的方向相反 分析方法:利用相对相对运动趋势进行判断：建立直角坐标系，分析物体在平行于接触面上的除去摩擦力以外的其他力的合力方向，该力方向即为物体的运动趋势方向。利用运动状态进行判断利用牛顿第三定律进行判断（2）滑动摩擦力的方向这类摩擦力方向学生分析的难点在于接触面在运动的类型，如传动带类、板块类，其分析方法可利用物体所受摩擦力的的效果来判断。假设接触面的速度为v1，物体的速度为v2，两者同向，则有：v1v2，摩擦力为效果为阻力，f的方向与物体的运动方向相反；v1v2，摩擦力为效果为动力，f的方向与物体的运动方向相同； 总结:静看趋势，动看效果 3.受力分析（1）明确研究对象，即明确受力分析的对象（研究对象是受力物，只分析其他物体对它的作用力，不分析它对其他物体的作用力）（2）隔离受力对象，画出研究对象的受力示意图（先应该分析重力，紧接着需观察受力物周围有几个接触物，每个接触物对它是否存在弹力；再观察受力物周围有几个接触面，是否每个接触面都存在摩擦力，如果存在，这个力的方向如何；最后再看外界对研究对象是否存在其他的作用力，如推力或者拉力，最后做出该物体总的受力示意图）顺口溜：一重（场力）、二弹、三摩、后其他。技巧：1. 受力分析应辅助研究对象的运动状态 2. 受力分析应兼顾研究对象周围物体的受力情况 二、 典 例 强 化 弹力方向的分析题 组 1例1（2019贵州省遵义市航天中学月考）如图所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为、，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在Q、P上，当物体平衡时上面的弹簧处于原长，若把固定的物体换为质量为2m的物体（弹簧的长度不变，且弹簧均在弹性限度内），当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了x，则x为（ ） ABCD【答案】 A【解析】本题考查弹簧弹力的分析当质量为mg，k1压缩量为x，有k1x=mg；当质量为2m时，设又压缩了x，有k1(x+x)+k2x=2mg，将k1x=mg代入，即可得x=mg/(k1+k2),选A例2.（2019原创经典）如图所示， 质量m=1.8kg的小球以图中O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，当小球运动至最高点A点时速度vA=2m/s，已知杆长L=0.9m，B点为运动轨迹的最低点，则（ ） A.在A点杆对小球的作用力为拉力 B.在A点杆对小球的作用力为支持力C.在B点，杆的拉力T=98N D.在B点，杆的拉力T=62N【答案】BC【解析】本题考查运动状态对直杆受力情况的影响在A点：若只有重力充当向心力，即：mg=mvA2/R，可求得A点零界速度v=3m/s，由于小球的实际速度为2m/s，所以杆对小球的作用力为支持力，方向向上，B对；AB，由动能定理可得：mvB2/2mvA2/2=2mgR，在B点，T=mgmvB2/R，由得T=98N，C对，D错。 摩擦力方向及突变问题题 组 2例3（2019浙江绍兴一中高一期中）如图所示，有一倾角=30的斜面B，质量为M，一质量为m的物体A静止在B上，现用水平力F推物体A，F的大小为，A和B始终保持静止，则（ ）A、相对运动趋势沿斜面向上 B、物体有沿斜面向下运动的趋势C、摩擦力的方向沿斜面向下 D、若逐渐减小推力F至0，此过程中摩擦力的方向不变【答案】AC【解析】本题考查静摩擦力方向的分析和摩擦力的突变问题先做出物体除摩擦力以外的力的受力示意图，建立如图所示的直角坐标系，G与推力F在x轴上的合力F合=Fcosmgsin=mg/2，方向沿斜面向上，所以物体有上滑的趋势，A对，B错；摩擦力的方向应向下，C对；减小推力F，G与F在x轴上的合力先减小为0，此过程中合力方向向上，继续减小F，合力方向将变为向下，摩擦力的方向将发生突变，由之前的向下变成向上，D错。xy变式训练：（2019新课标全国卷）如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45。已知M始终保持静止，则在此过程中（ ）A水平拉力的大小可能保持不变 BM所受细绳的拉力大小一定一直增加CM所受斜面的摩擦力一定一直增加 DM所受斜面的摩擦力可能先减小后增加【答案】BD【解析】如图所示，以物块N为研究对象，它在水平向左拉力F作用下，缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45的过程中，水平拉力F逐渐增大，绳子拉力T逐渐增大； 对M受力分析可知，若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，则随着绳子拉力T的增加，则摩擦力f也逐渐增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，则随着绳子拉力T的增加，摩擦力f可能先减小后增加。故本题选BD。例4. （2019原创经典）传送带与水平面夹角为37，传送带以6m/s的速率沿顺时针方向转动，如图所示.今在传送带上端A处无初速度地放上一个质量为m=2kg的小物块，它与送带之间的动摩擦因数为0.75，若传送带足够长，g取10m/s2，则（ ）A. 滑块刚放上传送带时，摩擦力沿传动带向上 B.滑块下滑1.5m将与传送带共速C.共速后摩擦力的方向将发生突变 D.共速后摩擦力的大小将发生突变【答案】BC【解析】本题考查传送带摩擦力方向的分析及摩擦力的突变问题物体刚放上传送带时，相对传送带速度较慢， 传送带对物体的摩擦力为动力，方向沿斜面向下，A错；用正交分解法可得F合=mgcosmgsin，a= F合/m=12m/s2，当v=6m/s时，由x=（v2v02）/2a 得x=1.5m，B对；共速时，摩擦力将由滑动摩擦突变成静摩擦力，且共速瞬间物体有相对于传送带下滑的趋势，所以摩擦力的方向将发生突变，由原来的向下突变为向上，C对；由于重力沿斜面方向的分力mgsin恰好等于mgcos， 摩擦力的大小之前为mgcos，共速时为mgsin，但mgcos=mgsin，所以摩擦力大小不变，D错。GfFN 专题训练5. 受力分析（二）分析力的方向一、选择题1下图中各物体的受力图正确的是( )A .B. C.D .【答案】A【解析】本题考查传送带摩擦力方向的分析及摩擦力的突变问题A对，B图中少墙对铁块的支持力；C图中国摩擦力方向应沿斜面向上，D图中竖直墙对木板的支持力方向应为水平向右，所以选A2（2019山西平遥中学高三诊考）如图所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等，盒子正沿倾角为的固定斜面匀速下滑，不计一切摩擦，下列说法中正确的是（ ）A只有盒子下底面对小球有压力 B盒子的下底面和右侧面对小球有压力C盒子下底面和左侧面对小球有压力 D若小球加上下滑，它可能只受一个弹力【答案】CD【解析】本题考查运动状态对弹力的影响当盒子匀速下滑时，小球受重力和下底面对小球的支持力，只有左侧面对小球产生压力，小球的合力才为0，所以C对，AB均错；当小球加速下滑时，由于加速度大小未知，可能出现三种情况，一为左侧面有压力，此时加速度较小，二为左右侧面均无作用力，小球只受下底面对它的弹力，此时加速度a=gsin，三为右侧面由压力，此时加速度最大，所以D对。3. （2019云南曲靖市四校联考）如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是（ ）A小车静止时，方向沿杆向上B小车静止时，方向垂直于杆向上C小车向左匀速运动时，方向竖直向上D小车向右以加速度a运动时，F的方向斜向右上方【答案】CD【解析】本题考查运动状态对弹力的影响当小车静止或匀速时，杆对球的作用力F大小为mg，方向竖直向上，AB错，C对；当小车加速向右运动时，小球所受合力方向向右，F应斜向右上方，D对。4木块A、B分别重50N和30N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2与A、B相连接的轻弹簧被压缩了5 cm，系统置于水平地面上静止不动.已知弹簧的劲度系数为100 N/m.用F =1N的水平力作用在木块A上，如图所示，力F作用后：（ ）AA所受摩擦力大小是4 N，方向向右 BA所受摩擦力大小是9 N，方向向右CB所受摩擦力大小是4 N，方向向左 DB所受摩擦力大小为5 N，方向向右【答案】A【解析】本题考查静摩擦力方向的分析对于A，所受弹力FK=Kx=5N，推力F与弹力的合力大小为4N，方向向左，所以A所受摩擦力应向右，大小为4N，A对，B错；对于B，所受弹力FK=5N，方向向右，B有向右运动的趋势，所以B所受摩擦力方向向左，大小为5N，CD均错5.（2019原创经典）如图所示是工厂传输货物的装置,将质量为m的物体A从图中的斜面上静止释放,木块以一定的速度v0滑上水平放置的传送带，传送带以一定的速率0.5v0顺时针转动，物体与皮带动摩擦因素为，假设皮带足够长，关于A的受力情况下列分析正确的是 ()A.开始时木块A所受摩擦力方向向左 B.开始时木块A所受摩擦力方向向右 C. 共速后物体所受摩擦力为静摩擦力 D. 共速后物体不受摩擦力【答案】B【解析】本题考查传送带类滑动摩擦力方向的分析物体刚滑上传送带时相对于传送带速度较小，所受摩擦力为动力，因此方向向右，A错，B对；共速后物体将在传送带上做匀速运动，不受摩擦力，CD均错。二、作图题6. 如图所示，大小相同的两光滑圆球A和B，放在倾角为的光滑斜面上，用一直竖档板档住，接触面均光滑，小球质量都为，请你做出B球的受力示意图【解析】如图：F3F2F1G 7（广西桂林、崇左、百色2018联考改编）一轻绳将小球系于光滑墙壁上的点、在墙壁和球之间夹有一矩形物块，如图所示.若始终处于静止状态，请你做出P的受力示意图【解析】如图：TFNfG8如图，在水平力 F 作用下，木块 A、B 保持静止若木块 A 与 B接触面是水平的，斜面光滑，请你做出木块B的受力示意图【解析】如图：fFNFAG 9.如图所示，在倾角=37的斜面上放置一个质量m=1.5kg的木块A，斜面右侧木块B的质量m=1.2kg，AB通过轻质细绳绕过光滑定滑轮相连并处于静止状态，g=10m/s2，请你分析木块A的相对运动趋势并画出A的受力示意图。BA【解析】对于A，先分析物体除去摩擦力以为的力的受力情况，建立如下直角坐标系，如图1，物体在X轴上：重力的分力GX=mgsin=9N，绳的拉力T=12N，所以物体在x轴上的合力沿斜面向上，物体有向上运动的趋势，对应摩擦力方向应向下，物体总的受力示意图如图2。 BATFNxyG图1 BAfTFNxyG图2