高考物理一轮复习-第二章-第三节-受力分析-共点力的平衡ppt课件.ppt

第三节受力分析共点力的平衡第三节受力分析共点力的平衡一、受力分析一、受力分析1概念概念把研究把研究对对象象(指定物体指定物体)在指定的物理在指定的物理环环境中受到的所有力都分境中受到的所有力都分析出来，并画出物体所受力的析出来，并画出物体所受力的_，这这个个过过程就是受程就是受力分析力分析2受力分析的一般受力分析的一般顺顺序序先分析先分析_(重力、重力、电场电场力、磁力、磁场场力等力等)，然后按接触面分，然后按接触面分析接触力析接触力(弹弹力、摩擦力力、摩擦力)，最后分析已知力，最后分析已知力示意示意图图场场力力二、共点力作用下物体的平衡二、共点力作用下物体的平衡1平衡状平衡状态态物体物体处处于于_或或_的状的状态态静止静止匀速直匀速直线线运运动动F合合0三、平衡条件的几条重要推三、平衡条件的几条重要推论论1二力平衡：二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下如果物体在两个共点力的作用下处处于平衡状于平衡状态态，这这两个力必定大小两个力必定大小_，方向，方向_2三力平衡：三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下如果物体在三个共点力的作用下处处于平衡状于平衡状态态，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小_，方，方向向_.3多力平衡：多力平衡：如果物体受多个力作用如果物体受多个力作用处处于平衡，其中任何一于平衡，其中任何一个力与其余力的合力大小个力与其余力的合力大小_，方向，方向_相等相等相反相反相等相等相反相反相等相等相反相反1如如图图所示，所示，倾倾斜索道与水平方向的斜索道与水平方向的夹夹角角为为37，当，当载载重重车车厢厢沿索道匀速下滑沿索道匀速下滑时时，车厢车厢内重物受力个数可能内重物受力个数可能为为()A2个个B1个个C3个个 D4个个A2.如如图图所示，所示，质质量分量分别为别为m1、m2的两个物体通的两个物体通过轻弹过轻弹簧簧连连接接,在力在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直的作用下一起沿水平方向做匀速直线线运运动动(m1在地面，在地面，m2在空中在空中)，力，力F与水平方向成与水平方向成角角则则m1所受支持力所受支持力N和摩和摩擦力擦力f正确的是正确的是()ANm1gm2gFsin BNm1gm2gFcos CfFtan DfFsin A3.(2013高考重高考重庆庆卷卷)如如图图所示，某人静躺在椅子上，椅子的所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之靠背与水平面之间间有固定有固定倾倾斜角斜角.若此人所受重力若此人所受重力为为G，则则椅子各部分椅子各部分对对他的作用力的合力大小他的作用力的合力大小为为()AG BGsin CGcos DGtan A物体的受力分析物体的受力分析1受力分析的一般思路受力分析的一般思路 (2014东营东营模模拟拟)如如图图所示，两个等大、反向的水平力所示，两个等大、反向的水平力F分分别别作用在物体作用在物体A和和B上上,A、B两物体均两物体均处处于静止状于静止状态态若各若各接触面与水平地面平行，接触面与水平地面平行，则则A、B B两物体各受几个力两物体各受几个力()A3个、个、4个个 B4个、个、4个个C4个、个、5个个 D4个、个、6个个 解析解析隔离隔离A物体：物体：A受重力、支持力、拉力，由平衡条件受重力、支持力、拉力，由平衡条件知，知，A还还受静摩擦力的作用整体法：由于两拉力等大反向受静摩擦力的作用整体法：由于两拉力等大反向,故地面故地面对对B没有摩擦力没有摩擦力隔离隔离B物体：物体：B受重力、受重力、压压力、支持力、拉力和力、支持力、拉力和A对对B的静摩擦的静摩擦力，力，综综上所述上所述C项项正确正确C总结总结提升提升(1)物体的受力情况与物体的运物体的受力情况与物体的运动动状状态态有关，分有关，分析物体受力析物体受力时时，要注意物体所，要注意物体所处处的状的状态态(2)注意整体法和隔离法灵活交叉使用注意整体法和隔离法灵活交叉使用1(2013高考上海卷高考上海卷)如如图图，质质量量mAmB的两物体的两物体A、B叠放叠放在一起，靠着在一起，靠着竖竖直直墙墙面面让让它它们们由静止由静止释释放，在沿粗糙放，在沿粗糙墙墙面面下落下落过过程中，物体程中，物体B的受力示意的受力示意图图是是()解析：解析：A、B在在竖竖直下落直下落过过程中与程中与墙墙面没有面没有弹弹力，所以也没有力，所以也没有摩擦力，摩擦力，A、B均做自由落体运均做自由落体运动动，处处于完全失重状于完全失重状态态，均只，均只受重力，故受重力，故A正确正确A解决平衡解决平衡问题问题的常用方法的常用方法方法方法内容内容合成法合成法物体受三个共点力的作用而平衡，物体受三个共点力的作用而平衡，则则任意两个任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反分解法分解法物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个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，力按力的效果分解，则则其分力和其他两个力其分力和其他两个力满满足平衡条件足平衡条件正交分正交分解法解法物体受到三个或三个以上力的作用物体受到三个或三个以上力的作用时时，将物体，将物体所受的力分解所受的力分解为为相互垂直的两相互垂直的两组组，每，每组组力都力都满满足平衡条件足平衡条件B解析解析法一：法一：(正交分解法正交分解法)对对小球受力分析如小球受力分析如图图甲所示，小球静止，甲所示，小球静止，处处于平衡状于平衡状态态，沿，沿水平和水平和竖竖直方向建立坐直方向建立坐标标系，将系，将N2正交分解，列平衡方程正交分解，列平衡方程为为N1N2sin，mgN2cos.可得：球可得：球对挡对挡板的板的压压力力N1N1mgtan，所以，所以B正确正确2两个相同的粗糙斜面上，放两个相同的物两个相同的粗糙斜面上，放两个相同的物块块，分，分别别用沿用沿斜面向下的力斜面向下的力F1(如如图图甲甲)和沿斜面向上的力和沿斜面向上的力F2(如如图图乙乙)推物推物块块，结结果物果物块块都能沿斜面匀速运都能沿斜面匀速运动动，斜面的，斜面的倾倾角角为为，物，物块块的的质质量量为为m,物物块块与斜面的与斜面的动动摩擦因数摩擦因数为为,则则关于推力关于推力F1、F2的的说说法正确的是法正确的是()F2F12mgsin F2F12mgcos F2F12mgsin F2F12mgcos A BC DB解析：解析：对图对图甲分析可得：甲分析可得：F1mgsin mgcos，对图对图乙分乙分析可得：析可得：F2mgsin mgcos，解得，解得F2F12mgsin，F2F12mgcos.B项项正确正确图图解法分析解法分析动态动态平衡平衡问题问题1动态动态平衡：是指平衡平衡：是指平衡问题问题中的一部分力是中的一部分力是变变力力,是是动态动态力力,力的大小和方向均要力的大小和方向均要发发生生变变化，所以叫化，所以叫动态动态平衡，平衡，这这是力平是力平衡衡问题问题中的一中的一类难题类难题2基本思路：化基本思路：化“动动”为为“静静”，“静静”中求中求“动动”3基本方法：基本方法：图图解法和解析法解法和解析法 (2013高考天津卷高考天津卷)如如图图所示，小球用所示，小球用细绳细绳系住，系住，绳绳的的另一端固定于另一端固定于O点点现现用水平力用水平力F缓缓慢推慢推动动斜面体，小球在斜斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑面上无摩擦地滑动动，细绳细绳始始终处终处于直于直线线状状态态，当小球升到接，当小球升到接近斜面近斜面顶顶端端时细绳时细绳接近水平，此接近水平，此过过程中斜面程中斜面对对小球的支持力小球的支持力N以及以及绳对绳对小球的拉力小球的拉力FT的的变变化情况是化情况是()AN保持不保持不变变，FT不断增大不断增大BN不断增大，不断增大，FT不断减小不断减小CN保持不保持不变变，FT先增大后减小先增大后减小DN不断增大，不断增大，FT先减小后增大先减小后增大D审题审题突破突破用水平力用水平力F缓缓慢推慢推动动斜面体的含斜面体的含义义是什么？在整是什么？在整个个过过程中小球受几个力？哪个力是恒力？哪个力方向不程中小球受几个力？哪个力是恒力？哪个力方向不变变?解析解析选选小球小球为为研究研究对对象象,其受力情况如其受力情况如图图所示所示,用平行四用平行四边边形定形定则则作出相作出相应应的的“力三角形力三角形OAB”，其中，其中OA的大小、方向的大小、方向均不均不变变，AB的方向不的方向不变变，推，推动动斜面斜面时时，FT逐逐渐趋渐趋于水平，于水平，B点向下点向下转动转动，根据，根据动态动态平衡，平衡，FT先减小后增大，先减小后增大，N不断增大不断增大,选项选项D正确正确方法方法总结总结图图解法分析解法分析动态动态平衡平衡问题问题的步的步骤骤：(1)选选某一状某一状态对态对物体物体进进行受力分析；行受力分析；(2)根据平衡条件画出平行四根据平衡条件画出平行四边边形；形；(3)根据已知量的根据已知量的变变化情况再画出一系列状化情况再画出一系列状态态的平行四的平行四边边形形;(4)判定未知量大小、方向的判定未知量大小、方向的变变化化3(2014福州三中模福州三中模拟拟)如如图图所示，将球用所示，将球用细绳细绳系住放在系住放在倾倾角角为为的光滑斜面上，当的光滑斜面上，当细绳细绳由水平方向由水平方向缓缓慢向上偏移至慢向上偏移至竖竖直直方向的方向的过过程中，程中，细绳细绳上的拉力将上的拉力将()A逐逐渐渐增大增大 B逐逐渐渐减小减小C先增大后减小先增大后减小 D先减小后增大先减小后增大D解析：球的重力有两个效果，即拉解析：球的重力有两个效果，即拉细绳细绳和和压压斜面，用斜面，用图图解法解法分析分析该题该题，作出力的分解，作出力的分解图图示如示如图图所示由所示由图图可知，当可知，当细绳细绳由水平方向逐由水平方向逐渐渐向上偏移至向上偏移至竖竖直方向直方向时时，细绳细绳上的拉力上的拉力F2将将先减小后增大，当先减小后增大，当F2和和F1的方向垂直的方向垂直时时，F2有极小有极小值值；而球；而球压压斜面的力斜面的力F1逐逐渐渐减小故减小故选项选项D正确正确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析外力对对系系统统的作用的作用时时，宜用整体法；而在分析系，宜用整体法；而在分析系统统内各物内各物体体(或一个物体各部分或一个物体各部分)间间的相互作用的相互作用时时常用隔离法整体法常用隔离法整体法和隔离法不是独立的，和隔离法不是独立的，对对一些一些较较复复杂问题杂问题，通常需要多次，通常需要多次选选取研究取研究对对象，交替使用整体法和隔离法象，交替使用整体法和隔离法隔离法和整体法在多体平衡中的隔离法和整体法在多体平衡中的应应用用D4(2012高考山高考山东东卷改卷改编编)如如图图所示，两相同所示，两相同轻质轻质硬杆硬杆OO1、OO2可可绕绕其两端垂直其两端垂直纸纸面的水平面的水平轴轴O、O1、O2转动转动，在，在O点点悬悬挂一重物挂一重物M，将两相同木，将两相同木块块m紧压紧压在在竖竖直直挡挡板上，此板上，此时时整个整个系系统统保持静止，保持静止，f表示木表示木块块与与挡挡板板间间摩擦力的大小，摩擦力的大小，N表示木表示木块块与与挡挡板板间间正正压压力的大小若力的大小若挡挡板板间间的距离稍的距离稍许许增大后，系增大后，系统统仍静止且仍静止且O1、O2始始终终等高，等高，则则()Af变变小小 Bf变变大大CN变变小小 DN变变大大D平衡中的平衡中的临临界和极界和极值问题值问题 规范解答规范解答 该该得的分一分不得的分一分不丢丢！(1)设该设该同学沿拖杆方向用大小同学沿拖杆方向用大小为为F的力推拖把将推拖把的的力推拖把将推拖把的力沿力沿竖竖直和水平方向分解，由平衡条件可得直和水平方向分解，由平衡条件可得竖竖直方向直方向Fcos mgN(2分分)现现考察使上式成立的考察使上式成立的角的取角的取值值范范围围注意到上式右注意到上式右边总边总是大是大于零，且当于零，且当F无限大无限大时时极限极限为为零，有零，有sin cos 0(2分分)使上式成立的使上式成立的角角满满足足0，这这里里0是是题题中所定中所定义义的的临临界角界角,即即当当0时时，不管沿拖杆方向用多大的力都推不，不管沿拖杆方向用多大的力都推不动动拖把拖把.临临界角界角的正切的正切为为tan 0.(2分分)总结总结提升提升处处于平衡于平衡问题问题中的中的临临界界问题问题和极和极值问题值问题,首先要首先要正确正确进进行受力分析，弄清行受力分析，弄清临临界条件，然后列出平衡方程界条件，然后列出平衡方程对对于极于极值问题值问题，要善于，要善于选择选择物理方法和数学方法，做到数理的物理方法和数学方法，做到数理的巧妙巧妙结结合合对对于不能确定的状于不能确定的状态态，可以采用假，可以采用假设设推理法，即推理法，即先假先假设为设为某状某状态态,然后根据平衡条件及有关知然后根据平衡条件及有关知识识列方程求解列方程求解.5(2013高考新高考新课标课标全国卷全国卷)如如图图，在固定斜面上的一物，在固定斜面上的一物块块受到一外力受到一外力F的作用，的作用，F平行于斜面向上若要物平行于斜面向上若要物块块在斜面上在斜面上保持静止，保持静止，F的取的取值应值应有一定范有一定范围围，已知其最大，已知其最大值值和最小和最小值值分分别为别为F1和和F2(F20)由此可求出由此可求出()A物物块块的的质质量量B斜面的斜面的倾倾角角C物物块块与斜面与斜面间间的最大静摩擦力的最大静摩擦力D物物块对块对斜面的正斜面的正压压力力C