高考物理一轮复习：运动和力部分 受力分析共点力的平衡及应用.pptx

受力分析共点力的平衡及应用思思维导图维导图高考考高考考纲纲考纲内容受力分析共点力的平衡条件及应用要求熟练掌握共点力的平衡条件，知道平衡状态下，物体所受的合外力等于零。复复习习目目标标掌握受力分析的一般步骤，且会用整体法和隔离法解决多物体接触受力分析问题。熟练掌握三力平衡下，物体的受力特点；会熟练选取方法（合成法、正交分解法、矢量三角形法以及相似三角形法）来解决物体的静态平衡和动态平衡问题。会根据物体的受力分析来解决平衡问题中的临界与极值问题。机场、海港、粮库，常用输送带运送旅客、货物、和粮食等，如图所示，当行李箱随传送带一起匀速运动时，试分析行李箱的受力情况。知知识识梳理梳理G受力分析：知知识识梳理梳理受力分析就是指把研究对象在所指定的情境中所受到的其他物体给它的力一一找出，并画出受力示意图的过程。受力分析的一般顺序：场力（重力、电场力、磁场力）接触力（弹力、摩擦力）其他力重力弹力摩擦力G例例题题受力分析的一般步受力分析的一般步骤骤（多选）如图所示，水平地面上的物体A，在斜向上的拉力F的作用下，向右做匀速运动，则下列说法中正确的是（）A.物体A可能只受到三个力的作用B.物体A一定受到四个力的作用C.物体A受到的滑动摩擦力的大小为D.物体A对水平面的压力大小一定为明确研究对象按照场力接触力的顺序画出物体的受力分析图结合物体的状态（是否平衡以及加速度的情况）来分析其他力BCA水平方向竖直方向根据或者分方向列方程求解对A受力分析匀速运动如图所示，半径为r的圆球在水平绳AB的拉力作用下静止在斜面上，已知圆球质量为m，水平绳AB长为l，重力加速度为g，求：（1）水平绳AB对圆球的拉力大小；（2）斜面对圆球的支持力大小。练习练习解：以小球为研究对象，分析受力如图，由共点力平衡条件得：由几何关系有：联立，得：例例题题选选取研究取研究对对象象研究对象应该如何选取？A与墙之间的力如何判断？B受4个力选B？如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在弹簧的作用下，A、B保持静止，则物体A、B的受力个数分别为（）A.5、4B.4、4C.3、4D.3、5选A？例例题题选选取研究取研究对对象象如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在弹簧的作用下，A、B保持静止，则物体A、B的受力个数分别为（）A.5、4B.4、4C.3、4D.3、5C以AB为整体，选取这个整体为研究对象整体法若存在F墙，AB整体能否保持平衡状态？不能！A与墙之间没有力A受3个力对A？F墙研究对象的选取方法规规律律总结总结隔离法整体法选B以AB为整体概念选用原则注意问题研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度受力分析时不考虑系统内各物体之间的相互作用力一般情况下隔离受力较少的物体研究系统内部各物体之间的相互作用力将所研究的对象从周围的物体中分离出来进行分析的方法将状态相同（加速度）的几个相互关联的物体作为一个整体进行分析的方法如图所示，甲、乙两个小球的质量均为m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上。现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧。则平衡时两球的可能位置是下列选项中的（）练习练习A如图所示，质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为,质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态，求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少?练习练习共点力的平衡知知识识梳理梳理1.平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态。2.共点力的平衡条件：小球静止物块匀速运动或3.共点力作用下的平衡条件共点力的平衡知知识识梳理梳理二力等大、反向任何一个力与另外两个力的合力等大、反向二力平衡三力平衡多力平衡任何一个力与其他力的合力等大、反向三力首尾依次相连形成一个封闭的矢量三角形如图所示，一个质量为m的小物体静止在固定的、半径为R的半圆槽中，距内槽最低点高为处，则它受到的摩擦力大小为（）例例题题静静态态平衡平衡对m受力分析3060R？B正交分解法如图所示，绳OA、OB与水平房顶的夹角分别为30、60，竖直绳上拴有一质量m=10kg的物体，求绳OA、OB所受的拉力F1、F2分别为多大？例例题题静静态态平衡平衡以结点O为研究对象任何一个力与另外两个力的合力等大、反向三力平衡下，三个力之间的大小有何特点？F12=F=mgAOB为直角三角形30F12合成法如图所示，绳OA、OB与水平房顶的夹角分别为30、60，竖直绳上拴有一质量m=10kg的物体，求绳OA、OB所受的拉力F1、F2分别为多大？例例题题静静态态平衡平衡三力平衡状态下，三力首尾依次相连形成一个封闭的矢量三角形矢量三角形法如图所示，在竖直平面内固定一圆心为O、半径为R的光滑圆环，原长为R的轻弹簧上端固定在圆环的最高点A，下端系有一个套在环上且重为G的小球P（可视为质点）。若小球静止时，O、P两点的连线恰好水平，且弹簧的形变未超出其弹性限度，则弹簧的劲度系数为（）例例题题静静态态平衡平衡对小球P受力分析矢量三角形几何三角形三力平衡矢量三角形RC相似三角形法沿着AO方向沿着OP方向沿着AP方向规规律律总结总结静态平衡问题的一般解决方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。物体受到三个或三个以上力的作用时，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。对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。规规律律总结总结静态平衡问题的一般解决方法对受三力作用而平衡的物体，寻找一个矢量三角形与一个结构（几何）三角形相似。有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑。AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略，不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示，现将P环向左移一小段距离。两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力F的变化情况是（）A.N不变，F变大B.N不变，F变小C.N变大，F变大D.N变大，F变小练习练习整体受到的外力NFBPQ间的内力分析N的变化（整体法）P环向左移动练习练习PQ整体受力情况不变N不变分析F的变化（隔离法）对QP环向左移正交分解如图所示，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切。穿在轨道上的小球在拉力F作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为N。在运动过程中（）A.F增大，N减小B.F减小，N减小C.F增大，N增大D.F减小，N增大例例题题动态动态平衡平衡缓慢地时刻处于平衡状态对小球受力分析正交分解小球由A向B运动动态平衡A解析法质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中()A.F逐渐变大，T逐渐变大B.F逐渐变大，T逐渐变小C.F逐渐变小，T逐渐变大D.F逐渐变小，T逐渐变小例例题题动态动态平衡平衡对结点O受力分析正交分解O点向左移动A解析法如图，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N1，球对木板的压力大小为N2。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.N1始终减小，N2始终增大B.N1始终减小，N2始终减小C.N1先增大后减小，N2始终减小D.N1先增大后减小，N2先减小后增大例例题题动态动态平衡平衡B对小球受力分析木板缓慢转到水平位置正交分解解析法动态平衡问题的一般解决方法规规律律总结总结动态平衡就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态，所以叫动态平衡。受三个力，且两力垂直由A缓慢运动到B受力分析正交分解分方向列平衡方程根据角度的变化判断力的变化O点缓慢向左移动木板缓慢移动到水平位置如图所示，轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上，圆环A套在粗糙的水平直杆上。现用水平力F拉着绳子上的一点O，使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置，但圆环A始终保持在原位置不动。则在这一过程中，环对杆的摩擦力Ff和环对杆的压力FN的变化情况是（）A.Ff不变，FN不变B.Ff增大，FN不变C.Ff增大，FN减小D.Ff不变，FN减小B练习练习质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中()A.F逐渐变大，T逐渐变大B.F逐渐变大，T逐渐变小C.F逐渐变小，T逐渐变大D.F逐渐变小，T逐渐变小例例题题巧解巧解动态动态平衡平衡问题问题结点O处受_作用处于平衡状态这三个力首尾依次相连能够围成一个_三个力封闭的矢量三角形大小和方向均发生变化方向不变，大小变化=G，大小方向都不变质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中()A.F逐渐变大，T逐渐变大B.F逐渐变大，T逐渐变小C.F逐渐变小，T逐渐变大D.F逐渐变小，T逐渐变小例例题题巧解巧解动态动态平衡平衡问题问题夹角在O点向左移动的过程中变_矢量三角形LMN，在这个动态变化过程中，N点不动，L点不动，M点向_移MLN=G，大小方向都不变大小和方向均发生变化左小方向不变，大小变化质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中()A.F逐渐变大，T逐渐变大B.F逐渐变大，T逐渐变小C.F逐渐变小，T逐渐变大D.F逐渐变小，T逐渐变小例例题题巧解巧解动态动态平衡平衡问题问题矢量三角形LMN，在这个动态变化过程中，N点不动，L点不动，M点向_移MLN左矢量三角形法A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N1，球对木板的压力大小为N2。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.N1始终减小，N2始终增大B.N1始终减小，N2始终减小C.N1先增大后减小，N2始终减小D.N1先增大后减小，N2先减小后增大例例题题巧解巧解动态动态平衡平衡问题问题画出这三个力的矢量三角形矢量三角形LMN，在木板缓慢地转到水平位置的过程中，L点不动，M点不动，N点向_移MLN用矢量三角形法解B左固定在水平面上的光滑半球，半径为R，球心O的正上方固定一个小定滑轮，细线一端拴一小球，置于半球面的A点，另一端绕过定滑轮，如图所示，现缓慢地将小球从A点拉到B点，这此过程中，小球对半球的压力大小FN、细线的拉力大小F的变化情况是（）A.FN变大，F不变B.FN变小，F变大C.FN不变，F变小D.FN变大，F变小例例题题巧解巧解动态动态平衡平衡问题问题画出小球的受力分析图相似三角形法矢量三角形几何三角形OAB小球从A点被拉至B点的过程中，OB_，R_，AB_不变不变变短CFNGFFGFNFNGF一轻杆BO，其O端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图所示。现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO间的夹角逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是（）A.FN先减小，后增大B.FN始终不变C.F先减小，后增大D.F始终不变例例题题巧解巧解动态动态平衡平衡问题问题画出结点B的受力分析图细绳缓慢往左拉的过程中，OA_，OB_，AB_矢量三角形几何三角形OAB不变不变变短B相似三角形法FNGFFNGFFNGF巧解动态平衡问题方法技巧方法技巧利用矢量三角形解题的条件：物体受三个力的作用而处于平衡状态；一个力的大小不变，另一个力的方向不变，第三个力的大小方向均变化。相似三角形法常用于几何三角形的边长已知时。解题的关键是正确进行受力分析，寻找力三角形和几何三角形相似。相似三角形法FNGF矢量三角形法物体A的质量为2kg，两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体A上，在物体A上另施加一个方向与水平线成角的拉力F，相关几何关系如图所示，=60。若要使两绳都能伸直，求拉力F的大小范围。（g取10m/s）例例题题平衡平衡问题问题中的中的临临界与极界与极值值要使两绳都伸直，那么两绳上的拉力大小必须满足什么条件？要使两绳都伸直，必须保证两绳的拉力都大于或等于零c绳刚好伸直时，拉力F最小b绳刚好伸直时，拉力F最大物体A的质量为2kg，两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体A上，在物体A上另施加一个方向与水平线成角的拉力F，相关几何关系如图所示，=60。若要使两绳都能伸直，求拉力F的大小范围。（g取10m/s）例例题题平衡平衡问题问题中的中的临临界与极界与极值值解：c绳刚好伸直时，拉力F最小，物体A受力如图所示：由平衡条件得：Fminsin+Fbsin-mg=0Fmincos-Fbcos=0解得：b绳刚好伸直时，拉力F最大，物体A受力如图所示：由平衡条件得：Fmaxsin-mg=0解得：故拉力F的大小范围是“极限法”求解临界问题时的注意事项方法技巧方法技巧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，找出平衡的临界点和极值点。临界条件必须在变化中去寻找，不能停留在一个状态来研究临界问题，而是把某个物理量推向极端，即极大和极小，并依此做出科学的推理分析，从而给出判断或导出一般结论。如图所示，在绳子下端挂一物体，力F拉物体使悬绳偏离竖直方向的夹角为，且保持平衡，若保持不变，当拉力F与水平方向的夹角为多大时，F有最小值（）A.=B.=90C.=0D.=2练习练习A如图所示，一根轻绳上端固定在O点，下端拴一个重为G的钢球A，球处于静止状态。现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中的每一刻，都可以认为球处于平衡状态。如果外力F方向始终水平，最大值为2G，求：轻绳OA张力FT的大小取值范围。练习练习随堂随堂练习练习质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上，如图所示，a受到斜向上与水平面成角的力F作用，b受到斜向下与水平面成角等大的力F作用，两力在同一竖直平面内，此时两木块保持静止，则（）A.b对a的支持力一定等于mgB.水平面对b的支持力可能大于2mgC.a、b之间一定存在静摩擦力D.b与水平面之间可能存在静摩擦力C如图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的4块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖静止不动，则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小为（）A.0B.mgC.mg/2D.mg/4随堂随堂练习练习A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先减小后增大随堂随堂练习练习D随堂随堂练习练习如图所示，A、B两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连，B球用长为L的细绳悬于O点，A球固定在O点正下方，且O、A间的距离恰为L，此时绳子所受的拉力为F1，现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧（k2k1），仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为F2，则F1与F2的大小关系为（）A.F1B.F1F2C放风筝是春天时大人、小孩都爱玩的一项有趣的体育活动。手上牵着线拉着风筝迎风向前跑，就可以将风筝放飞到高处。有一个小朋友将一只重为4N的风筝放飞到空中后，拉着线的下端以一定的速度匀速跑动时，线恰能与水平面成53角保持不变。如图所示，这时小朋友拉住线的力为5N。求风筝所受的风力。随堂随堂练习练习8.54N受力分析课课堂堂总结总结一般步骤选取对象选取研究对象按照场力、接触力的顺序画出各力的示意图根据物体的状态以及牛顿第二定律来分析其它力整体法隔离法分析合外力分析物体之间的作用力，一般隔离受力个数少的那一个共点力的平衡课课堂堂总结总结静态平衡动态平衡平衡问题中的临界和极值问题正交分解法合成法矢量三角形法相似三角形法解析法（正交分解法）矢量三角形法相似三角形法