浙江版高考物理大一轮复习第二章相互作用第3讲受力分析共点力的平衡ppt课件.pptx
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1、第二章相互作用第3讲受力分析共点力的平衡NEIRONGSUOYIN内容索引过好双基关过好双基关研透命题点研透命题点课时作业课时作业回扣基础知识 训练基础题目细研考纲和真题 分析突破命题点限时训练 练规范 练速度过好双基关1.受力分析把指定物体(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.受力分析一般顺序先分析场力(重力、电场力、磁场力),再分析接触力(弹力、摩擦力),最后分析其他力.一、受力分析一、受力分析自测1人站在自动扶梯的水平踏板上,随扶梯斜向上匀速运动,如图1所示.以下说法正确的是 A.人受到重力和支持力的作用B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用C.
2、人受到的合外力不为零D.人受到的合外力方向与速度方向相同图1答案1.平衡状态物体处于静止状态或 状态.2.共点力的平衡条件匀速直线运动对对答案二、共点力平衡条件及应用二、共点力平衡条件及应用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 .(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 ,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 ,方向相反.相反相反对对答案相
3、等自测2(2017浙江4月选考10)重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时,有如图2所示的比赛动作,当运动员竖直倒立保持静止状态时,两手臂对称支撑,夹角为,则 A.当60时,运动员单手对地面的正压力大小为B.当120时,运动员单手对地面的正压力大小为GC.当不同时,运动员受到的合力不同D.当不同时,运动员与地面之间的相互作用力不相等图2返回答案解析解析运动员单手对地面的正压力大小,与无关,如图返回而手臂受力与夹角有关,选项A正确,B错误;不管角度如何,运动员受到的合力为零,选项C错误;不管角度如何,运动员与地面之间的相互作用力总是等大,选项D错误.研透命题点受力分析的四个常用方法(1)条件法
4、: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)假设法:在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在的假设,然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在.(3)动力学分析法: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.(4)对象转换法: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是否存在.命题点一受力分析命题点一受力分析例1如图3所示,木板C放在水平地面上,木板B放在C的上面,木板A放在B的上面,A的右端通过轻质弹簧测力计固定在竖直的墙壁上(弹
5、簧测力计水平),A、B、C质量相等,且各接触面间动摩擦因数相同,用大小为F的水平力向左拉动C,使它以速度v匀速运动,三者稳定后弹簧测力计的示数为FT.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法不正确的是 A.B对A的摩擦力大小为FT,方向向左B.A和B保持静止,C匀速运动C.A保持静止,B和C一起匀速运动D.C受到地面的摩擦力大小为FFT图3答案解析解析由题意知,A、B、C质量相等,且各接触面间动摩擦因数相同,再依据滑动摩擦力公式FfFN,可知B、C之间的滑动摩擦力大于A、B之间的滑动摩擦力,因此在F作用下,B、C作为一个整体运动,对A受力分析:A受水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,根据平衡条件
6、,可知B对A的摩擦力大小等于FT,方向向左,故A、C正确,B错误;又因为物体间力的作用是相互的,则物体B受到A对它水平向右的摩擦力,大小为FT;由于B、C做匀速直线运动,则B、C整体受到的水平向左的拉力F和水平向右的两个摩擦力平衡(A对B的摩擦力和地面对C的摩擦力),根据平衡条件可知,C受到地面的摩擦力大小为FFT,故D正确.变式1“阶下儿童仰面时,清明妆点最堪宜.游丝一断浑无力,莫向东风怨别离.”这是红楼梦中咏风筝的诗,风筝在风力F、线的拉力FT以及重力G的作用下,能够高高地、平稳地飞在蓝天上.关于风筝在空中的受力可能正确的是 答案解析解析风筝受竖直向下的重力,风力应与风筝面垂直,风筝平稳地
7、飞在空中认为是平衡状态,所以绳子的拉力方向应该在重力和风力合力的反方向上,所以A正确.变式2(2018湖州市、衢州市、丽水市高三期末)如图4所示,将小铁球用两根长度相同的细绳悬挂在水平板下,磁铁放置在靠近铁球的右下方,铁球静止,则 A.铁球可能受3个力B.磁铁可能受3个力C.两根细绳的拉力大小相等D.两根绳的合力方向竖直向上答案图4变式3(2017浙江11月选考5)叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图5所示,质量均为m,相互接触,球与地面间的动摩擦因数均为,则 A.上方球与下方三个球间均没有弹力B.下方三个球与水平地面间均没有摩擦力C.水平地面对下方三个球的支持力均为D.水平地面对下方三个
8、球的摩擦力均为答案解析图5解析将四个球看成一个整体,地面的支持力与球的重力平衡,设下方三个球中的一个球受到的支持力大小为FN,因此3FN4mg,即FN 所以选项C正确.由力的平衡条件知,下面三个球对最上面的球有弹力,故最上面的球对下面三个球肯定有弹力,选项A错误.对地面上的其中一个球进行受力分析,如图所示.由受力分析可知,选项B错误;由于排球受到地面的静摩擦力,因此不能通过FfFN求解此摩擦力,选项D错误.命题点二平衡条件的应用命题点二平衡条件的应用1.解决平衡问题的常用方法(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
9、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.2.整体法与隔离法 整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则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研究系统内物体之间的相互作用力例2如图6甲所示,水平地面上固定一倾角为30的表面粗糙的斜劈,一质量为m的小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑.现对小物块施加一水平向右的恒力F,使它沿该斜劈表面匀速上滑.如图乙所示,则F大小应为 答案解析图
10、6解析小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑,则有mgsin 30mgcos 30,可得小物块与斜劈表面间的动摩擦因数tan 30,当小物块沿着斜劈表面匀速上滑时,受力分析如图所示:根据平衡条件,沿斜面方向:Fcos 30Ffmgsin 300垂直斜面方向:FNmgcos 30Fsin 30又FfFN联立可得F mg,故A正确,B、C、D错误.变式4如图7所示,两根轻弹簧a、b的上端固定在竖直墙壁上,下端连接在小球上.当小球静止,弹簧a、b与竖直方向的夹角分别为53和37,已知a、b的劲度系数分别为k1、k2.sin 530.8,cos 530.6,则a、b两弹簧的伸长量之比为(弹簧a、b均在弹性限度
11、内) 答案解析图7解析对小球受力分析如图所示:例3如图8所示,质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间,处于静止状态.m和M的接触面与竖直方向的夹角为,重力加速度为g,若不计一切摩擦,下列说法正确的是 A.水平面对正方体M的弹力大小大于(Mm)gB.水平面对正方体M的弹力大小为(Mm)gcos C.墙面对正方体m的弹力大小为mgtan D.墙面对正方体M的弹力大小为答案解析图8解析由于两墙面竖直,对M和m整体受力分析可知,水平面对M的弹力大小等于(Mm)g,A、B错误;在水平方向,墙对M和m的弹力大小相等、方向相反,隔离m受力分析如图所示,根据平行四边形定则可得m受到的墙对它的
12、弹力大小为 所以M受到墙面的弹力大小也为 C错误,D正确.解析对m受力分析,m受到重力、支持力、水平向右的弹簧的拉力,根据平衡条件知,M对m的摩擦力方向向左,故A错误,B正确;对M、m和弹簧整体受力分析,在竖直方向上受到重力和支持力,处于平衡状态,若地面对M有摩擦力,则整体合力不为零,故地面对M无摩擦力作用,故C错误,D正确.变式5(多选)如图9所示,水平地面上的L形木板M上放着小木块m,M与m间有一个处于拉伸状态的弹簧,整个装置处于静止状态.下列说法正确的是 A.M对m无摩擦力作用B.M对m的摩擦力方向向左C.地面对M的摩擦力方向向左D.地面对M无摩擦力作用答案解析图9拓展点动态平衡问题1.
13、动态平衡问题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.2.解决动态平衡的“两种”常用方法例4有甲、乙两根完全相同的轻绳,甲绳A、B两端按图10甲的方式固定,然后将一挂有质量为M的重物的光滑轻质动滑轮挂于轻绳上,当滑轮静止后,设甲绳子的张力大小为FT1;乙绳两端按图乙的方式连接,然后将挂有质量为M的重物的同样的动滑轮挂于乙轻绳上,当滑轮静止后,设乙绳子的张力大小为FT2.现甲绳的B端缓慢向下移动至C点(A、C两点等高),乙绳的E端缓慢移动至F点(D、E、F三点等高),在两绳的移动过程中,下列说法正确的是 A
14、.FT1、FT2都变大 B.FT1变大、FT2变小C.FT1、FT2都不变 D.FT1不变、FT2变大答案解析图10解析对题图甲,设滑轮两侧绳与竖直方向的夹角为,A、C间距为s,绳长为L,由几何知识得sL1sin L2sin (L1L2)sin 又L1L2L当绳子B端慢慢向下移时,s、L没有变化,则不变,FT1大小不变;对题图乙,以滑轮为研究对象,设两侧绳与竖直方向的夹角为,当绳子的右端从E向F移动的过程中,由于绳子的长度不变,所以两个绳子之间的夹角增大,所以绳子的拉力FT2增大,故A、B、C错误,D正确.变式6如图11所示,一光滑小球静止在光滑半球面上,被竖直放置的光滑挡板挡住.现水平向左缓
15、慢地移动挡板直到半球的最高点,则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面且球面始终静止),挡板对小球的推力F、半球面对小球的支持力FN的变化情况是 A.F增大,FN减小B.F增大,FN增大C.F减小,FN减小D.F减小,FN增大答案解析图11解析小球受重力、半球面对它的支持力FN和挡板对它的推力F,设支持力方向与竖直方向的夹角为,根据共点力平衡条件,有:FN Fmgtan ,挡板竖直且缓慢地水平向左移动过程中,角不断变小,故F减小,FN减小,故C正确,A、B、D错误.变式7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12所示.用FT表示绳OA段拉力的大小,在
16、O点向左移动的过程中 A.F逐渐变大,FT逐渐变大B.F逐渐变大,FT逐渐变小C.F逐渐变小,FT逐渐变大D.F逐渐变小,FT逐渐变小答案解析解析对O点受力分析如图所示,F与FT的变化情况如图,由图可知在O点向左移动的过程中,F逐渐变大,FT逐渐变大,故选项A正确.图121.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.命题点三平衡中的临界与极值问题命题点三平衡中的临界与极值问题3.解决极值问题和临界问题的方
17、法(1)极限法: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,而要把某个物理量推向极端,即极大或极小.(2)数学分析法: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(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).(3)物理分析方法: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.例5如图13所示,有一倾角30的斜面体B,质量为M.质量为m的物体A静止在B上.现用水平力F推物体A,在F由零逐渐增加到 再逐渐
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