2022年高三讲义基础版《受力分析整体与隔离法》 .pdf

高三讲义基础版受力分析整体与隔离法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，并画出受力示意图的过程(2)受力分析的一般顺序：首先分析场力(重力、电场力、磁场力)其次分析接触力(弹力、摩擦力)最后分析其他力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一个整体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，宜用整体法；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，宜用隔离法1应用隔离法受力分析如图 1 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 () A3 B4 C5 D6 2 应用隔离法受力分析如图 2 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() Aa 受 4 个， b 受 5 个Ba 受 4 个，b 受 4 个Ca 受 5 个， b 受 5 个Da 受 5 个，b 受 4 个3应用整体法与隔离法受力分析(多选)如图 3 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4 整体法与隔离法的应用(2013 山东 15)如图 4 所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C 将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A 与竖直方向的夹角为 30 ，弹簧 C 水平，则弹簧A、C 的伸长量之比为() A.34 B43 C12 D21 受力分析的三个常用判据1条件判据：不同性质的力产生条件不同，进行受力分析时最基本的判据是根据其产生条件2效果判据：有时候是否满足某力产生的条件是很难判定的，可先根据物体的运动状态进行分析，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力，也可应用“假设法 ” (1)物体平衡时必须保持合外力为零(2)物体做变速运动时必须保持合力方向沿加速度方向，合力大小满足Fma. (3)物体做匀速圆周运动时必须保持恒力被平衡，合外力大小恒定，满足Fmv2R，方向始终指向圆心3特征判据：在有些受力情况较为复杂的情况下，我们根据力产生的条件及其作用效果仍不能判定该力是否存在时，可从力的作用是相互的这个基本特征出发，通过判定其反作用力是否存在来判定该力考点二平衡条件的应用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 1平衡状态：物体处于静止状态或匀速直线运动状态2共点力的平衡条件F合0 或者Fx0Fy03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，这两个力必定大小相等，方向相反(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相等，方向相反，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形(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相等，方向相反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5合成法的应用 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 FAFBFCFDBFDFAFBFCCFAFCFDFBDFCFAFBFD处理平衡问题的常用方法与技巧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：当多个物体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平衡状态2解决动态平衡问题的关键抓住不变量，确定自变量，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(一般为某一角度)的变化，在同一图中作出物体在若干状态下力的平行四边形或三角形，再由力的平行四边形或三角形的边的长度变化及角度变化确定某些力的大小及方向的变化情况8图解法求极值 如图 7 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() 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - A.3mg B.32mg C.12mg D.33mg9图解法的应用半圆柱体 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8 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() AMN 对 Q 的弹力逐渐减小B地面对 P 的摩擦力逐渐增大CP、 Q 间的弹力先减小后增大DQ 所受的合力逐渐增大10解析法和图解法的应用如图 9，一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() AFN1始终减小， FN2始终增大BFN1始终减小， FN2始终减小CFN1先增大后减小，FN2始终减小DFN1先增大后减小，FN2先减小后增大处理动态平衡问题的一般思路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解析法，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矢量图，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，然后根据平衡条件及有关知识进行论证、求解11临界问题 如图 11 所示，在水平板左端有一固定挡板，挡板上连接一轻质弹簧，紧贴弹簧放一质量为 m 的滑块，此时弹簧处于自然长度已知滑块与板间的动摩擦因数为33，最大静摩擦力等于滑动摩擦力现将板的右端缓慢抬起使板与水平面间的夹角为 ，最后直到板竖直，此过程中弹簧弹力的大小F 随夹角 的变化关系可能是图中的() 针对训练： 1(2014 山东 14)如图 14，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 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BF1不变， F2变小C F1变大， F2变大DF1变小， F2变小2(2013 天津 5)如图 15 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BFN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3如图2 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4如图 4 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 cm B外力 F103 N CB 弹簧的伸长量为4 cm D突然撤去外力F 瞬间， b 球加速度为0 5如图 5 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 () A lmg2k，2 33mgBlmg2k，233mgC lmg2k， 2 3mgDlmg2k，23mg6(多选 )如图 8 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0 D斜面对滑块的摩擦力的大小等于mg 7(多选 )如图 9 所示，质量为M 的斜面体 A 置于粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m 的小球 B 置于斜面上，整个系统处于静止状态已知斜面倾角 30 ，轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上，不计小球与斜面间的摩擦，则() A斜面体对小球的作用力的大小为mg名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - B轻绳对小球的作用力的大小为12mgC斜面体对水平面的压力的大小为(Mm)gD斜面体与水平面间的摩擦力的大小为34mg8如图 11 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 37 0.6，cos 37 0.8.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(1)30 N(2)30 N方向水平向左名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -