2022年高考物理专题二力物体的平衡.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载其次章：力与物体的平稳第一模块：力的合成与分解夯实基础学问1、合力和力的合成：一个力产生的成效假如能跟原先几个力共同作用产生的成效相同,这个力就叫那几个力的合 力,求几个力的合力叫力的合成2、力的平行四边形定就：求两个互成角度的共点力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,合 力的大小和方向就可以用这个平行四边形的对角线表示出来；共点的两个力F1,F2 的合力 F 的大小,与它们的夹角 有关,合力可能比分力大,也可能比分力小,F1 与 F2 同向时合力最大, F1 与 F2 反向时合力最小,合力大小的取值范畴是|

2、F 1F2| F（F1F2）3、三角形法就：求两个互成角度的共点力F1,F2的合力,可以把F1, F2 首尾相接地画出来,把F1, F2 的另外两端连接起来,就此连线就表示合力F 的大小和方向；4、分力与力的分解：假如几个力的作用成效跟原先一个力的作用成效相同,这几个力叫原先那个力的分力求一 个力的分力叫做力的分解5、分解原就：平行四边形定就力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循的平行四边形定就；同样,由力的分解所遵循的平行四边形定就可知：如不加任何限制而将某个力分解为两个分力,就可以得到很多种 分解的方式,这是毫无意义的；通常作力的分解时所加的限制有两种：依据力的作用成效进行分解,依据所建立的

3、直 角坐标将力作正交分解6、正交分解法 物体受到多个力作用时求其合力,可将各个力沿两个相互垂直的方向直行正交分解,然后再分别沿这两个方向求出合力,正交分解法是处理多个力作用用问题的基本方法,值得留意的是,对 x 、 y 方向挑选时, 尽可能使落在x 、 y 轴上的力多；被分解的力尽可能是已知力；步骤为： 正确挑选直角坐标系,一般选共点力的作用点为原点,水平方向或物体运动的加速度方向为 X 轴,使尽量多的 力在坐标轴上； 正交分解各力,即分别将各力投影在坐标轴上,分别求出坐标轴上各力投影的合力； 分别求出 x 轴方向上的各分力的合力Fx 和 y 轴方向上各分力的合力Fy；Fx=F1xF2xFnx

4、 Fy =F1yF2y Fny 利用勾股定理及三角函数,求出合力的大小和方向,共点力合力的大小为F=F2F2,合力方向与X 轴夹角xyarctanFyFx其次模块：受力分析、物体的平稳夯实基础学问物体受力情形的分析（1）物体受力情形分析的懂得：把某个特定的物体在某个特定的物理环境中所受到的力一个不漏,一个不重地找 出来,并画出定性的受力示意图；（2）物体受力情形分析的方法：通常需要采纳“隔离法 ”,通常需要依据某种次序逐一进行受力情形分析,而相对合理的次序就是先找重力,再找接触力（弹力、摩擦力）,最终分析其它力（场力、浮力等）；重力是否有；弹力看四周；分析摩擦力；不忘电磁浮（3）受力分析的几个

5、步骤名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载 敏捷挑选争论对象：也就是说依据解题的目的,从体系中隔离出所要争论的某一个物体,或从物体中隔离出某 一部分作为单独的争论对象,对它进行受力分析所挑选的争论对象要与四周环境联系亲密并且已知量尽量多；对于较复杂问题,由于物体系各部分相互制约,有 时要同时隔离几个争论对象才能解决问题到底怎样挑选争论对象要依题意敏捷处理 对争论对象四周环境进行分析：除了重力外查看哪些物体与争论对象直接接触,对它有力的作用凡是直接接 触的环境都不能漏掉分析,而不直接接触的环境千万不要考

6、虑进来然后依据重力、弹力、摩擦力的次序进行力的分 析,依据各种力的产生条件和所满意的物理规律,确定它们的存在或大小、方向、作用点 审查争论对象的运动状态：是平稳态仍是加速状态等等,依据它所处的状态有时可以确定某些力是否存在或对 某些力的方向作出判定 依据上述分析,画出争论对象的受力分析图；把各力的方向、作用点（线）精确地表示出来（4）物体受力情形分析的依据：在详细的受力分析过程中,判定物体是否受到某个力的依据通常有如下三个； 从力的概念判定,查找施力物体； 从力的性质判定,查找产生缘由； 从力的成效判定,查找是否产生形变或转变运动状态 六平稳概念的懂得及平稳条件的归纳 1共点力：物体受到的各力

7、的作用线或作用线的延长线能相交于一点的力 2平稳状态：在共点力的作用下,物体保持静止或匀速直线运动的状态；3共点力作用下物体的平稳条件：合力为零,即F合0 说明； 三力汇交原理：当物体受到三个非平行的共点力作用而平稳时,这三个力必交于一点； 物体受到 N 个共点力作用而处于平稳状态时,取出其中的一个力,就这个力必与剩下的（N-1）个力的合力等大 反向； 如采纳正交分解法求平稳问题,就其平稳条件为：FX合=0,FY合=0；4力的平稳：作用在物体上几个力的合力为零,这种情形叫做力的平稳 5解决力的平稳问题常用的方法 确定争论对象； 分析受力情形； 建立适当坐标； 列出平稳方程题型解析类型题：矢量运

8、算 常见的矢量有位移、速度、加速度、力、动量、电场强度、磁感应强度等（1）在受力分析时要明确合力与分力的关系；“有合无分,有分无合”,不要多添力或少力；（2）合力可以大于、等于或小于分力,它的大小依靠于两分力之间的夹角的大小（3）矢量运算一般用平行四边形法就；但可推广至三角形法就、多边形法就或正交分解法等；而标量运算遵循一 般的代数法就无论选取什么坐标系,标量的数值恒保持不变；（4）矢量和标量的乘积仍为矢量；矢量和矢量的乘积,可构成新的标量,也可构成新的矢量,构成标量的乘积叫 标积；构成矢量的乘积叫矢积；如功、功率等的运算是采纳两个矢量的标积；洛伦兹力等的运算是采纳两个矢量的矢 积；（5）多边

9、形法： 将这些矢量的箭尾与箭头依次相连接,然后将第一个矢量的箭尾连到最末一个矢量的箭头的矢量,就是所要求的合矢量；其大小和方向与相加次序无关；矢量减法是矢量加法的逆运算；（6）矢量的分解虽然是矢量合成的逆运算,但无其他限制, 同一个矢量可分解为很多对大小、方向不同的分矢量；因此,把一个矢量分解为两个分矢量时,应依据详细情形分解；如已知两个不平行分矢量的方向或已知一个分矢量的 大小和方向,分解是唯独的；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载【例题】如下列图,三个完全相同的绝缘金属小球 a、 b、c 位于

10、等边三角形的三个顶点上,c 球在 xOy 坐标系原点O 上； a 和 c 带正电, b 带负电, a 所带电荷量比 b 所带电荷量少；关于 c 受到 a 和 b 的静电力的合力方向,以下判定正确选项（D ）A从原点指向第 I 象限 y B从原点指向第 II 象限 c C从原点指向第 III 象限 o x D从原点指向第 IV 象限 a b 类型题：弄清合力大小的范畴的确定方法【例题】 四个共点力的大小分别为 2N、3N、4N、12N,它们的合力最大值为 _,它们的合力最小值为 _ 解析：它们的合力最大值Fmax=2+3+4+12N=21N,由于 Fm=12N2+3+4N,所以它们的合力最小值为

11、（12-2-3-4）=3N 类型题：处理平稳问题的几种方法常用数学方法一菱形转化为直角三角形：假如两分力大小相等,就以这两分力为邻边所作的平行四边形是一个菱形而菱形的两条对角线相互垂直,可将菱形分成四个相同的直角三角形,于是菱形转化成为直角三角形二相像三角形法：假如在对力利用平行四边形定就运算的过程中,力三角形与几何三角形相像,就可依据相像三角形对应边成比例等性质求解三正交分解法: 建立直角坐标系,将各力分解到x 轴和 y 轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件；多用于三个以上共点力作用下的物体的平稳；值得留意的是：对 的力尽可能是已知力,不宜分解待求力；常用物理方法x、y 轴的方向的挑选,尽

12、可能使落在坐标轴上的力多,被分解一隔离法：为了弄清系统（连接体）内某个物体的受力和运动情形,一般可采纳隔离法运用隔离法解题的基本步骤是：（1）明确争论对象或过程、状态；（2）将某个争论对象或某段运动过程、或某个状态从全过程中隔离出来；（3）画出某状态下的受力图或运动过程示意图；（4）选用适当的物理规律列方程求解二整体法：当只涉及争论系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采纳整体法运用整体法解题的基本步骤是： （1）明确争论的系统或运动的全过程；（2）画出系统整体的受力图或运动全过程的示意图；（3）选用适当的物理规律列方程求解1合成分解法利用力的合成与分解能解决三力平稳的问题,详细求解

13、时有两种思路：一是将某力沿另两力的反方向进行分解,将三力转化为四力,构成两对平稳力；二是某二力进行合成,将三力转化为二力,构成一对平稳力【例题】如下列图,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的一根细线跨在碗口上, 线的两端分别系有质量为 m 1 和 m 2 的小球 当它们处于平稳状态时,质量为 m1 的小球与 O 点的连线与m 2水平线的夹角为 =60两小球的质量比 为m 1o 3 2 3 2 m1 m2ABCD3 3 2 2解析：此题有多种解法,正弦定理、相像三角形、正交分解等,此处用正弦定理受力分析如图,等腰三角 OAB中, =60故 OAB=OBA=

14、60就有几何关系得：三角形DCA中, CDA=30, DCA=120由正弦定理有：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - m 2gm 2m 1g正确选项为A 学习必备欢迎下载O D B N m1T m2sin30sin 120所以：3A m1g m 132三角形相像法“相像三角形 ” 的主要性质是对应边成比例,对应角相等；在物理中,一般地,当涉及到矢量运算,又构建了三角形时,可考虑用相像三角形；【例题】如下列图,支架ABC,其中AB.27 m,AC1 8. m,BC3 6.m,在 B 点挂一重物,G500N,求AB、BC

15、上的受力；A B G C 解析：受力分析如图2 所示,杆AB 受到拉力作用为,杆 BC受到支持力为,这两个力的合力与重力G构造的三角形与图中相像,由对应边成比例得ABBCAC：等大反向,明显由矢量1 . 8 m,BCTABTBCG把AB.2 7 m,AC3 6. m代入上式,可解得,；【例题】如下列图,光滑大球固定不动,它的正上方有一个定滑轮,放在大球上的光滑小球（可视为质点）用细绳连接,并绕过定滑轮,当人用力 F 缓慢拉动细绳时,小球所受支持力为 N,就 N,F 的变化情形是： （ ）A都变大；BN 不变, F 变小；F C都变小；DN 变小,F 不变；答案 B O 【例题】如下列图,小圆环

16、重 G,固定的竖直大环的半径为 R；轻弹簧原长为 L（ LF2F3BF1F3F245135F3CF3F1F2DF2F1F360F26、整体法：当系统有多个物体时,选取争论对象一般先整体考虑,如不能解答问题时,再隔离考虑【例题】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 P,OB 上套有小环 Q,两环质量均为 m,两环由一根质量可忽视、不行伸长的细绳相连,并在某一位置平稳（如下列图）；现将 P 环向左移一小段距离,两环再次达到平稳,那么将移动后的平稳状态和原先的平稳状态比较,AO 杆对 P 环的支持力 FN 和摩擦力 f 的变化情形是（B）O A

17、P AFN不变, f 变大 BFN不变, f 变小CFN变大, f 变大 DFN变大, f 变小 Q B 【例题】用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如下列图,今对小球 a 连续施加一个向左偏下 30的恒力,并对小球 b 连续施加一个向右偏上 30的同样大小的恒力,最终达到平稳,表示平稳状态的图可能是（A）名师归纳总结 第 6 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载a b A B C D 【例题】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

18、之间,A 和 B 都处于静止状态,求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少？B A 解析： N=（M+m ）g f=F=mgtan【例题】如下列图,四个木块在水平力 F1 和 F2 作用下静止于水平桌面上,且 F1=3N,F2=2N,就： ABD A AB 对 A 的摩擦力大小为 3N,方向与 F2相同 B F1 BB 对 C 的摩擦力大小为 3N,方向与 F1相同 F2 C CD 对 C的摩擦力大小为 1N,方向与 F2相同 D D桌面对 D 的摩擦力大小为 1N,方向与 F2相同【例题】物体 B 放在物体 A 上, A、B 的上下表面均与斜面平行（如图）,当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜

19、面 C 向上做匀减速运动时, （C）AA 受到 B 的摩擦力沿斜面方向向上；B C A BA 受到 B 的摩擦力沿斜面方向向下；CA、B 之间的摩擦力为零；DA、B 之间是否存在摩擦力取决于 A、B 表面的性质；【例题】如下列图,人的质量为 60kg, 人所站立的木板质量为 40kg ,人用 100N 的水平拉力拉绳时,人与木板保持相对静止,而人和木板恰能作匀速直线运动；求：人受到的摩擦力和木板地面的动摩擦因数（g =10N/kg）；解析： 100N 0.2 【例题】两个半径均为r、质量均为m 的光滑圆球,置于半径为R（rR 2r）的圆柱形筒内；以下关于A、B、C、D四点的弹力大小FA、FB、

20、FC、FD ,正确选项： （abc ）D 第 7 页,共 11 页AFD = FA；BFB = 2mg ；A OC O CFD可以大于、等于或小于mg ；DFC可以大于、等于或小于mg；名师归纳总结 B - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载7、三力汇交原理：物体受三个不平行外力作用而平稳,这三个力的作用线必在同一平面上,而且必为共点力；【例题】匀称直棒上端用细绳悬吊,在下端施加一个水平作用力,平稳后棒能否处于图所示位置？【例题】如下列图,一根重8N 的匀称木棒AB,其 A 端用绳吊在O 点,今用 6 牛的水平力F 作用于棒的B 端,求绳

21、与竖直方向的夹角成多大时木棒 AB才平稳？（利用平稳条件推论：物体在几个共面非平行的力作用下处于平稳时,就这几个力必定共点来求解）解析： 37【例题】如下列图；用两根细绳把重为 G 的棒悬挂起来呈水平状态,一根绳子与竖直方向的夹角为 30,另一根绳子与水平天花板的夹角也为 30,设棒的长度为 1.2m,那么棒的重心到其左端 A 的距离是多少？解析： 0.9m 【例题】如下列图,一梯（不计重力）斜靠在光滑墙壁上,今有一重为G 的人从地面沿梯上爬,设地面的摩擦力足够大,在人上爬过程中,墙对梯的支持力N 和地面对梯的作用力F 的变化是（ B ）AN 由小变大, F 由大变小 BN 由小变大, F 由

22、小变大 CN 由大变小, F 由大变小 DN 由大变小, F 由小变大 8、临界状态处理方法假设法 某种物理现象变化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态,平稳物体的临界状态是指物体所处的平稳状态将要 破坏、而尚未破坏的状态；解答平稳物体的临界问题时可用假设法；运用假设法解题的基本步骤是：1明确争论对象；2画受力图； 3假设可发生的临界现象；4列出满意所发生的临界现象的平稳方程求解；【例题】如下列图,能承担最大拉力为 10 N 的细线 OA 与竖解直方向成 45角,能承担最大拉力为 5 N 的细线 OB水平,细线 OC能承担足够大的拉力,为使OA、OB均不被拉断, OC下端所悬挂物体的最大重力

23、是多少？ABO C解析：当 OC 下端所悬物重不断增大时；细线 OA、OB 所受的拉力同时增大；为了判定哪根细线先被拉断,可选O 点为争论对象, 其受力情形如图 2-36 所示,利用假设, 分别假设 OA、OB 达最大值时, 看另一细线是否达到最大值,从而得到结果；取 O 点为争论对象,受力分析如图2-36 所示,假设OB 不会被拉断,且OA 上的拉力先达到最大值,即F1=10N,根名师归纳总结 第 8 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载据平稳条件有F 2 F 1 max cos 4510 2 N 7 . 07 N2由

24、于 F2 大于 OB能承担的最大拉力,所以在物重逐步增大时,细线 OB 先被拉断；再假设 OB 线上的拉力刚好达到最大值（即 F2max5 N）；处于将被拉断的临界状态,依据平稳条件有 Gmax=F2max=5 N 【例题】 如下列图, 物体的质量为 2kg,两根轻绳 AB 和 AC（LAB=2LAC）的一端连接于竖直墙上,另一端系于物体上,在物体上另施加一个方向与水平线成 =60 0 的拉力 F,如要使两绳都能伸直,求拉力 F 的大小范畴；B 解析：203NF403N；C F 339、平稳问题中的极值问题A 在争论平稳问题中某些物理量变化时显现最大值或最小值的现象称为极值问题；求解极值问题有

25、两种方法：方法 1：解析法；依据物体的平稳条件列方程,在解方程时采纳数学学问求极值；通常用到数学学问有二次函数极值、争论分式极值、三角函数极值以及几何法求极值等；方法 2：图解法；依据物体平稳条件作出力的矢量图,如只受三个力,就这三个力构成封闭矢量三角形,然后依据图进行动态分析,确定最大值和最小值；【例题】重量为G 的木块与水平地面间的动摩擦因数为,一人欲用最小的作用力F 使木块做匀速运动,就此最小作用力的大小和方向应如何？解析：FcosGsinGFG/12；12cos可见当arctan时, F 有最小值,即yFf FN F Ff FN F G xG F1 GF30 所示,合力F1用图解法分析

26、：由于Ff= FN,故不论 FN 如何转变, Ff与 FN 的合力 F1 的方向都不会发生转变,如图与竖直方向的夹角肯定为arctan,可见 F1、F 和 G 三力平稳,应构成一个封闭三角形,当转变F 与水平方向夹 G角时, F 和 F1的大小都会发生转变,且F 与 F1 方向垂直时F 的值最小；由几何关系知：FminGsin12类型题：留意两类问题第 9 页,共 11 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载（1）留意 “ 死节 ” 和“ 活节 ” 问题；【例题】如下列图,长为5m 的细绳的两端分别系于直立在地面上相距为4

27、m 的两杆的顶端A 、B ,绳上挂一个光滑的轻质挂钩,其下连着一个重为12N 的物体,平稳时,问：B A 绳中的张力T 为多少A 点向上移动少许,重新平稳后,绳与水平面夹角,绳中张力如何变化. ,悬挂【例题】如下列图,AO 、BO 和 CO 三根绳子能承担的最大拉力相等,O 为结点, OB 与竖直方向夹角为物质量为 m；B O A C OA 、OB 、OC 三根绳子拉力的大小；A 点向上移动少许,重新平稳后,绳中张力如何变化？解析：例 19 中由于是在绳中挂一个轻质挂钩,所以整个绳子到处张力相同；而在例 20 中, OA 、OB 、OC 分别为三根不同的绳所以三根绳子的张力是不相同的；不少同学

28、不留意到这一本质的区分而无法正确解答例 19、例 20；对于例 19 分析轻质挂钩的受力如图 35 所示, 由平稳条件可知, T 1、T 2 合力与 G 等大反向, 且 T 1=T 2, 所以 T1sin+T 2sin =T 3=G 即 T1=T 2= G,而 AO.cos +BO.cos = CD,所以2 sincos =0.8 sin =0.6, T1=T 2=10N 同样分析可知：A 点向上移动少许,重新平稳后,绳与水平面夹角,绳中张力均保持不变；而对于例 20 分析节点 O 的受力,由平稳条件可知,T1、 T2 合力与 G 等大反向,但 T1 不等于 T2,所以 T1=T2sin,G=

29、T2cos但 A 点向上移动少许,重新平稳后,绳（2）“ 死杆 ”和 “活杆 ” 问题；OA、OB 的张力均要发生变化；假如说绳的张力仍不变就错了；【例题】如图37 所示,质量为m 的物体用细绳OC悬挂在支架上的C点,轻杆 BC可绕 B 点转动,求细绳AC中张力 T 大小和轻杆BC受力 N 大小；AB300CO【例题】如图38 所示,水平横梁一端A 插在墙壁内,另一端装有小滑轮B,一轻绳一端C 固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10kg 的重物,CBA30 ,就滑轮受到绳子作用力为：C名师归纳总结 300B第 10 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - -

30、 - - - - - - 学习必备 欢迎下载A50N B 50 3NC100N D 100 3N解析：对于例 21 由于悬挂物体质量为 m ,绳 OC 拉力大小是 mg,将重力沿杆和 OA 方向分解,可求T mg / sin；N mgc 0 t；对于例 22 如依照样 21 中方法,就绳子对滑轮 N mgc 0 t 100 3 N,应挑选 D 项；实际不然,由于杆 AB 不行转动,是死杆, 杆所受弹力的方向不沿杆 AB 方向；由于 B 点处是滑轮, 它只是转变绳中力的方向,并未转变力的大小,滑轮两侧绳上拉力大小均是 100N,夹角为 120 ,故而滑轮受绳子作用力即是其合力,大小为 100N,正确答案是 C 而不是 D 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页