第3讲　受力分析　共点力的平衡.docx

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1、第3讲 受力分析 共点力的平衡【必备知识自主排查】一、受力分析 1.受力分析、天汪L广假设法H力法匚整体法与隔离法力、其他力，并画2.受力分析的三个常用判据条件判据：根据不同性质力的 判断.(2)效果判据：物体平衡时合外力必定为.物体做变速运动时合力方向必定沿 方向，合力大小满足F=ma.特征判据：力的作用是相互的，通过判定其 来判定该力.二、共点力的平衡共点力的平衡d共点力1作用于物体的 或作用线交于一点的力(平衡状态)一物体处于静止状态或4平衡条件卜状态公吁匕=0口 Lf=o匚推论：任高一个力与其他力的合力一 定大小,方向如图甲所示，小球静止不动，如图乙所示，物块做匀速运动.小球：F 合=

2、0, Fns%8=F 推，Fncos 0 = mg.物块：Fx = FiF/=0, Fy=F2+Fmg=0.【生活情境】1 .如下图为一滑梯的实物图，为保证小朋友的平安，在水平地面铺设平安地垫.水 平段与斜面段平滑连接.某小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下，经斜面底端后水平滑行一段 距离，停在水平地垫上.力，那么支持力的大小等于两个木模重力大小之和，结合牛顿第三定律得水平面所受压力为 F2=2mg；以上面的木模为研究对象，受力分析可知，其受重力、左侧两段细线向下的拉力、 右侧短线向上的拉力，那么由力的平衡条件得/i=mg+2Fr,即/,故B正确，ACD错 误.答案：B例2解析：对小滑块受力分析，如

3、下图，由题意可知，推力尸与凹槽对滑块的支持力尺始终垂 直，即a+4始终为90。，在小滑块由A点向8点缓慢移动的过程中，a减小，夕增大，而产 =mg cos a. F=mg sin a,可知推力尸一直增大，凹槽对滑块的支持力/n一直减小，A、 B错误；对小滑块和凹槽整体根据平衡条件可得，墙面对凹槽的压力大小FNi=Fcosa=1/g sin 2a,水平地面对凹槽的支持力方卜2=蛇+吆-bsin a,在小滑块由A点向3点缓慢移动 的过程中，a由3逐渐减小到零，根据数学知识可知墙面对凹槽的压力先增大后减小，水平 地面对凹槽的支持力一直减小，C正确，D错误.答案：C例3解析：小球受重力、平板A尸弹力Q

4、和平板B尸弹力将B与F2合成为尸= mg,如图：小球一直处于平衡状态，三个力中的任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线， 故8和F2的合力厂一定与重力等值、反向、共线.从图中可以看出，当平板8尸逆时针缓 慢地转向竖直位置的过程中，Q越来越大，出先变小，后变大；当3尸沿水平方向时，BP 板受到的压力不是最大，选项A错误；当沿竖直方向时，AP板受到的压力最大，选项 B正确；当与AP垂直时，8P板受到的压力最小，选项C错误；当板水平时，AP 板受到的压力为零，最小，选项D错误.答案：B6.解析：小球受重力、绳的拉力和支架提供的支持力，由于平衡，三个力可以构成矢量三角形，如下图.根据平衡条件，该矢

5、量三角形与几何三角形POC相似，故白=?= r U L K解得为=G，F2=G,当尸点下移时，尸。减小，L、R不变，故为增大，B增大，A正确.答案:A例4解析：方法一（三角函数求解）：物体受力如下图，由平衡条件得，水平方向bcos。-Ff=O,竖直方向有FN-（mg+Fsin 9） = 0,又FFn,联立可得一= 产他一可见,当。减小时，尸一直减小，故B正确. cos 0-|isin 0方法二（作图法求解）：如下图，支持力与滑动摩擦力的合力方向与竖直方向夹角为Fn r知，推力尸一直减小，B正确.a, tanmg, F22mgC. Fimg, Fzmg, F2 = 2mgD. Fimg, F2=

6、2mg考点三 共点力作用下的动态平衡问题1 .解决动态平衡问题的一般思路：把“动”化为“静”，“静”中求“动”.2.分析动态平衡问题方法的选取技巧解析法列平衡方程，列出未知量与量的关系表达式.根据量的变化情况来确定未知量的变化情况.(2)图解法(3)相似三角形法根据条件画出对应的力的三角形和空间几何相似三角形，确定对应边，利用三角 形相似法列出比例式；确定未知量的变化情况.例2 2021 .湖南卷，5质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图 所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点.凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质 量为m的小滑块.用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，

7、力F的方向始终沿圆弧的 切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，以下说法正确的选项是()从推力F先增大后减小B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大C.墙面对凹槽的压力先增大后减小 。.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大 解题心得命题分析试题情境属于基础性题目，以小滑块在变力作用下沿光滑曲面滑动为素材 创设学习探索问题情境必备知识考查力的合成与分解、共点力的平衡等知识关键能力考查推理论证能力.利用小滑块缓慢移动受力平衡，判断得出受 力大小的变化规律学科素养考查物理观念、科学思维.要求考生审题后快速抓住题给信息，由共点力的平衡解决问题例3 2022汕头一模如下图，足够长的光滑平板AP与BP用钱链连接，平

8、板AP与 水平面成53。角固定不动，平板BP可绕水平轴在竖直面内自由转动,将小球。放在两板间.在 使BP板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中，以下说法正确的选项是（）A.当BP沿水平方向时，BP板受到的压力最大B.当BP沿竖直方向时，AP板受到的压力最大C.当BP沿竖直方向时，BP板受到的压力最小 D.当BP板与AP板垂直时，AP板受到的压力最小 斛题心得【跟进训练】6.如下图，竖直墙壁上固定有一个光滑的半圆形支架（AB为直径），支架上套着一个 小球，轻绳的一端P悬于墙上某点，另一端与小球相连.半圆形支架的半径为R,轻绳 长度为L,且RL2R.现将轻绳的上端点P沿墙壁缓慢下移至A点，此过程中

9、轻绳对小球 的拉力B及支架对小球的支持力F2的大小变化情况为（）A. R和F2均增大B. B保持不变，F2先增大后减小C. R先减小后增大，F2保持不变D. F先增大后减小，F2先减小后增大考点四平衡中的临界、极值问题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”等语言表达.2 .极值问题平衡中的极值问题，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题.3 .解决极值问题和临界问题的方法（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 行四边形定那么进行动态

10、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 画出函数图像），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）.例4如下图，某同学用拖把直行拖地，沿推杆方向对拖把施加推力F,推力与水平 面的夹角为0,随着。逐渐减小直到水平的过程中，拖把始终沿水平面做匀速直线运动.关 于拖把受到的外力，以下判断正确的选项是（）A.推力F先增大后减小B.推力F一直减小C.拖把受到的摩擦力先减小后增大D.拖把受到的摩擦力一直不变斛题心得 .【跟进训练】7 .如下图，三根不可伸长的轻绳一端共同系于O点，A端和B端分别固定在墙壁和 地面上.某同学

11、现用水平方向的力拉绳OC,三绳绷紧后，OB绳竖直，OC绳水平，OA绳 与竖直墙面夹角8 = 30。.三根绳能承受的最大拉力均为300 N,为保证三根轻绳都不被拉断, 那么人对OC绳的水平拉力不能超过（）A. 100NC. 15073 NB. 150ND. 300N8 .2022山东青岛即墨一模如图，倾角a=60。的斜面体置于水平面上，在斜面体顶端固定一轻小定滑轮，一根轻质细线跨过滑轮，一端与置于斜面上的质量为2m的物块相连, 另一端与质量为m的小球相连，与物块相连的细线与斜面平行.现用一拉力F拉小球（图中 未画出），使与小球相连的细线偏离竖直方向0 = 30。，且拉力F最小，整个装置保持静止，

12、 重力加速度为g,那么（）A.拉力F沿水平方向向右时，拉力F最小B.斜面对物块的摩擦力大小为Fmg,方向沿斜面向下C.细线上的拉力大小为jmgD.地面对斜面体的摩擦力大小为fmg,方向水平向左第3讲受力分析共点力的平衡必备知识店主排查1 .重摩擦2 . (1)产生条件(2)零加速度(3)反作用力*、同一点匀速直线运动相等相反生活情境1 .答案： J (2)X (3)X (4)X (5) V教材拓展2 .解析：物块沿斜面向上匀速运动，根据平衡条件F=Ff+mg sin 30Ff=/FNF=mg cos 30由式得 F=mg sin 30+/mg cos 30所以 根g sin 300+ug co

13、s 30。代入数据得m= 150 kg.应选项D正确.答案：D关键能力分层突破1 .解析：着陆器翻开降落伞前受火星引力和气体阻力作用，A错误；翻开降落伞至分 离前，着陆器受火星引力以及气体阻力作用和浮力作用，C错误；由题意知，翻开降落伞至 别离前，着陆器处于竖直方向上的减速运动状态，向上的气体阻力和浮力大于向下的火星引 力，故着陆器受到的合力方向与运动方向在同一条直线上且竖直向上，B正确；着陆器处于 悬停状态时，发动机喷火的反作用力的方向向上，气体阻力的方向也向上，故二者不是平衡 力，D错误.答案:B2 .答案：B3 .解析：将服。看成整体，其受力图如图甲所示，说明。与墙壁之间没有弹力和摩擦

14、力作用；对物体b进行受力分析，如图乙所示，b受到3个力作用，对物体。进行受力分析， 可知。受到4个力作用.答案：AD例1解析：分析半球形物体的受力，如下图，物体刚好沿斜面上滑时，由平衡条件 得尸cos370mgsin370=M N=F sin 37 +mg cos 37,联立两式解得尸=2/ng,故只有选 项B正确.答案：B4 .解析：设细线的拉力为尸，对C物体沿斜面方向根据平衡条件可得sin a= 5X10Xsin 37N = 30N,对物体B竖直方向根据平衡条件得尸=仪?+尸弹，解得弹簧的弹力 为尸弹= 15N,对物体A,由于弹簧的弹力等于物体A的重力，所以物体A与地面之间没有 弹力，物体A受到重力和弹簧的弹力，物体B受到重力、细线的拉力和弹簧的弹力，故A 错误、C正确；物体C受到重力、支持力和细线的拉力3个力的作用；物体D受到重力、 物体C对它的压力、地面的支持力和摩擦力，共4个力，故B错误；以物体C和D整体为 研究对象，水平方向根据平衡条件可得地面对斜面D的摩擦力大小为Ff=Fcosa=30X0.8 N=24N,故D错误.应选C.答案：C5 .解析：以两个木模组成的整体为研究对象，受力分析可知，其受重力和地面的支持