物理第二章 相互作用 第6讲 受力分析 共点力的平衡.ppt

相互作用第第 二二 章章第第6 6讲受力分析共点力的平衡讲受力分析共点力的平衡考纲要求考情分析命题趋势1.物体的受力分析2共点力的平衡3动态平衡问题2014全国卷，172013全国卷，152016全国卷，19受力分析、共点力的平衡一直是高考的热点，题型以选择题为主，复习时要学会进行受力分析，掌握共点力的平衡条件及推论，掌握整体法和隔离法，学会用图解法分析动态平衡和极值问题.栏目导航板板 块块 一一板板 块块 二二板板 块块 三三板板 块块 四四1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，并画出受力图，这个过程就是受力分析(2)受力分析的顺序先找重力，再找接触力(弹力、摩擦力)，最后分析电场力、磁场力、其他力考点受力分析共点力平衡(3)受力分析的步骤(1)明确研究对象即确定分析受力的物体(2)隔离物体分析将研究对象从周围物体中_出来，进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用(3)画出受力示意图边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出_(4)检查画出的每一个力能否找出它的_，检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态，否则，必然发生了漏力、添力或错力现象隔离隔离 方向方向 受力物体受力物体 匀速直匀速直线运运动 (3)平衡条件的推论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_，为一对平衡力三力平衡如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小_、方向_多力平衡如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力大小_、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 思考感悟(1)物体在某一时刻速度为零时，物体是否一定处于平衡状态？(2)在多个共点力作用下的物体处于静止状态，如果其中一个力消失其他力保持不变，物体的运动情况是怎样的？思考感悟(1)物体在某一时刻速度为零，但合力不为零时，物体的运动状态改变(2)消失的力与其他力的合力是一对平衡力，如果一个力消失而其他力不变，那么物体受到一个恒定不变的合力，将做匀加速直线运动1请判断下列表述是否正确，对不正确的表述，请说明原因(1)物体沿光滑斜面下滑时，物体受到重力、支持力和下滑力的作用()解析：下滑力并不是实际存在的力，而只是重力的一个分力(2)速度等于零的物体一定处于平衡状态()解析：比如竖直上抛的物体运动到最高点，速度虽然等于零，但并不是平衡状态(3)物体的平衡状态是指物体处于静止或速度等于零的状态()解析：平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态(4)物体处于平衡状态时，加速度等于零()(5)二力平衡时，这两个力必定等大反向()2(多选)(2015山东济宁市学业水平测试)如图所示，在斜面上，木块A与B的接触面是水平的，绳子呈水平状态，两木块均保持静止则关于木块A和木块B可能的受力个数分别为()A2个和4个 B3个和4个C4个和4个 D4个和5个ACD解析：(1)若绳子的拉力为零以A、B为研究对象，确定B和斜面之间一定有静摩擦力，A、B的受力如图，所以选项A正确(2)若绳子上有拉力，对A、B分别画受力图可知，A受到重力、B对A的支持力、绳子的拉力和B对A的摩擦力而平衡，B受到重力、A对B的压力、斜面对B的支持力和A对B的摩擦力，斜面对B的摩擦力可有可无，所以选项C、D正确一物体的受力分析受力分析的方法步骤例1(多选)(2016华中师大附中元月月考)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()AA一定受到4个力BB可能受到4个力CB与墙壁之间一定有弹力和摩擦力DA与B之间一定有摩擦力AD解析：整体法确定外力：对斜面体A、B整体受力分析，其受到向下的重力G和向上的推力F，由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力，因此也不可能有摩擦力，故C项错误假设法、状态法确定B对A的接触力：对斜面体A受力分析，A一定受到重力GA和推力F.假设撤掉A，B将下落，A、B间一定存在弹力FBA，如图甲所示，为保持A处于平衡状态，B一定给A一个沿斜面向下的摩擦力Ff.转换法确定B的受力：根据牛顿第三定律可知，斜面体B除受重力外，一定受到A的支持力FAB和摩擦力Ff，如图乙所示综合以上分析可知，A、D两项正确整体法、隔离法在受力分析时要灵活选用(1)当所涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体分析法，可使问题简单明了，而不必考虑内力的作用(2)当涉及的物理问题是物体间的作用时，应用隔离分析法，这时系统中物体间相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力二解决平衡问题常用的方法方法内容分解法物体受到几个力的作用，将某一个力按力的效果进行分解，则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件合成法物体受几个力的作用，通过合成的方法将它们简化成两个力，这两个力满足二力平衡条件正交分解法将处于平衡状态的物体所受的力分解为相互正交的两组，每一组的力都满足二力平衡条件力的三角形法物体受同一平面内三个互不平行的力的作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形；反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零利用三角形法，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力例2(2016湖南常德模拟)如图所示，重为G的均匀链条，两端用等长的轻绳连接，挂在等高的地方，轻绳与水平方向成角试求：(1)绳子的拉力；(2)链条在最低点的相互拉力的大小应用平衡条件解题步骤(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：对研究对象进行受力分析，画出受力示意图(3)三个力直接合成或正交分解，四个及四个以上的力正交分解(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1动态平衡的特点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又始终处于一系列的平衡状态，在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述三动态平衡问题2解决动态平衡常用的方法方法步骤解析法选某一状态对物体进行受力分析将物体受的力按实际效果分解或正交分解列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况图解法选某一状态对物体进行受力分析根据平衡条件画出平行四边形根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化确定未知量大小、方向的变化相似三角形法将物体受的各力移到矢量三角形中，由矢量三角形与已知三角形相似，利用几何关系进行求解.例3(2016贵州贵阳市高三三模)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()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B解析：Q的受力情况如图甲所示，F1表示P对Q的弹力，F2表示MN对Q的弹力，F2的方向水平向左保持不变，F1的方向顺时针旋转，由平行四边形的边长变化可知：F1与F2都逐渐增大，A、C两项错误；由于缓慢移动，Q处于平衡状态，所受合力为零，D项错误；对PQ整体受力分析，如图乙所示，由平衡条件得，fF2mgtan ，由于不断增大，故f不断增大，B项正确1临界问题当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述2极值问题平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题四平衡中的临界与极值问题3解决平衡中临界与极值问题的常用方法(1)图解法：根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值(2)数学解法：通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(或画出函数图象)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)1(2015山东济南教学质检)“L”型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示，若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力则木板P的受力个数为()A3B4C5D6解析：木板P受重力，斜面对P的支持力和滑动摩擦力，弹簧对P有平行斜面向下的弹力，Q对P有压力，P共受5个力的作用C例1(多选)(2016福建福州模拟6分)如图是某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图，一根轻绳绕过两个定滑轮和一个动滑轮后两端各挂着一个相同的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎(图中是用手指代替颈椎做实验)，整个装置在同一竖直平面内如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是()A只增加绳的长度 B只增加重物的质量C只将手指向下移动 D只将手指向上移动答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分AD要增大手指所受拉力，可以在绳间夹角不变的情况下增加两根绳上的拉力大小，或者拉力大小不变时，减小夹角，而不是通过增加绳的长度，或将手指向上移，当手指向上移动时，绳上的拉力不变，绳间夹角变大，手指所受拉力变小.6规范答题 解析 手指所受拉力的大小等于绕过动滑轮的绳子两端的拉力F1、F2的合力F的大小只增加绳的长度，F1、F2的大小及其夹角不变，则合力F不变，A项错误；只增加重物的质量，F1、F2的大小增大，夹角不变，则合力F变大，如图甲所示，B项正确；手指向下移动，F1、F2大小不变，夹角变小，则合力F变大，如图乙所示，C项正确；同理，D项错误1(2016武汉二中月考)如图所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA固定不变，绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动，则在绳OB由水平转至竖直的过程中，绳OB的张力的大小将()A一直变大B一直变小C先变大后变小D先变小后变大D解析：在绳OB转动的过程中物块始终处于静止状态，所受合力始终为零，如图为绳OB转动过程中对结点的受力示意图，由图可知，绳OB的张力先变小后变大2(2015湖南岳阳市期末统考)如图所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈B上，现用大小相等、方向相反的水平力F分别推A和B，它们均静止不动，重力加速度为g，则 ()AA与B之间一定存在摩擦力BB与地面之间一定存在摩擦力CB对A的支持力一定小于mgD地面对B的支持力的大小一定等于(Mm)gD3(多选)如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面，m2在空中)，力F与水平方向成角则m1所受支持力FN和摩擦力Ff正确的是()AFNm1gm2gFsin BFNm1gm2gFcos CFfFcos DFfFsin AC课时达标