高中物理全程复习方略配套课件 2.3受力分析、共点力的平衡沪科.ppt
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1、2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三42021/8/11 星期三51.(20111.(2011宁德模拟宁德模拟)下列有关物体在共点力作用下所处状态下列有关物体在共点力作用下所处状态的说法中正确的是的说法中正确的是()()A.A.物体的速度在某一时刻等于零物体的速度在某一时刻等于零,物体就一定处于平衡状态物体就一定处于平衡状态B.B.物体相对于另一物体保持静止物体相对于另一物体保持静止,物体一定处于平衡状态物体一定处于平衡状态C.C.物体所受合力为零物体所受合力为零,就一定处于平衡状态就一定处于平衡状态D.D.物体做匀加速
2、运动时物体做匀加速运动时,物体处于平衡状态物体处于平衡状态2021/8/11 星期三6【解析】【解析】选选C.C.某一时刻速度为零的物体某一时刻速度为零的物体,受力不一定为零受力不一定为零,故故不一定处于平衡状态不一定处于平衡状态,A,A错错;物体相对于另一物体静止时物体相对于另一物体静止时,该物该物体不一定静止体不一定静止,如当另一物体做变速运动时如当另一物体做变速运动时,该物体也做变速该物体也做变速运动运动,此物体处于非平衡状态此物体处于非平衡状态,故故B B错错;C;C选项符合平衡条件的选项符合平衡条件的判断判断,为正确选项为正确选项;物体做匀加速运动物体做匀加速运动,所受合力不为零所受
3、合力不为零,故不故不是平衡状态是平衡状态,D,D错错.2021/8/11 星期三72.2.如图所示,物体如图所示,物体A A、B B、C C叠放在水叠放在水平桌面上,力平桌面上,力F F作用在物体作用在物体C C上后,上后,各物体仍保持静止状态,则以下各物体仍保持静止状态,则以下说法正确的是(说法正确的是()A.CA.C不受摩擦力作用不受摩擦力作用B.BB.B受向左的摩擦力作用受向左的摩擦力作用C.AC.A受各个摩擦力的合力为零受各个摩擦力的合力为零D.AD.A、B B、C C三个物体组成的整体所受摩擦力为零三个物体组成的整体所受摩擦力为零2021/8/11 星期三8【解析】【解析】选选C.C
4、.各物体仍保持静止状态,说明各物体所受外力各物体仍保持静止状态,说明各物体所受外力的合力为零,的合力为零,C C必受水平向左的摩擦力的作用,必受水平向左的摩擦力的作用,A A错误;通过错误;通过假设法可知假设法可知B B不可能受摩擦力作用,不可能受摩擦力作用,B B错误;对三个物体由整错误;对三个物体由整体法可知体法可知A A一定受地面向左的摩擦力,且大小等于一定受地面向左的摩擦力,且大小等于F F,C C对对A A的的摩擦力向右,大小为摩擦力向右,大小为F F,所以,所以A A所受摩擦力的合力为零,所受摩擦力的合力为零,C C正正确,确,D D错误错误.2021/8/11 星期三93.3.如
5、图所示,物体如图所示,物体m m静止于倾静止于倾斜角为斜角为的木板上,在的木板上,在缓慢缓慢增大直至物体开始滑动的过程增大直至物体开始滑动的过程中,下列说法中正确的是中,下列说法中正确的是()()A.A.物体所受的摩擦力逐渐增大物体所受的摩擦力逐渐增大B.B.物体对木板的压力逐渐增大物体对木板的压力逐渐增大C.C.物体所受支持力和摩擦力的合力逐渐增大物体所受支持力和摩擦力的合力逐渐增大D.D.物体所受重力、支持力和摩擦力的合力逐渐增大物体所受重力、支持力和摩擦力的合力逐渐增大2021/8/11 星期三10【解析】【解析】选选A.A.物体在滑动之前,所受摩擦力为静摩擦力,通物体在滑动之前,所受摩
6、擦力为静摩擦力,通过对重力分解为平行于斜面方向的分力和垂直于斜面方向的过对重力分解为平行于斜面方向的分力和垂直于斜面方向的分力可知,分力可知,f f静静=mgsin=mgsin,N=mgcosN=mgcos,增大,增大,f f静静增大,增大,N N减减小,小,A A正确,正确,B B错误;物体处于平衡状态,物体所受外力的合错误;物体处于平衡状态,物体所受外力的合力为零,物体所受支持力和摩擦力的合力大小等于物体的重力为零,物体所受支持力和摩擦力的合力大小等于物体的重力,方向竖直向上,大小不变,力,方向竖直向上,大小不变,C C、D D错误错误.2021/8/11 星期三114.(20114.(2
7、011中山模拟中山模拟)如图所示,猎人非法猎猴,用两根轻绳如图所示,猎人非法猎猴,用两根轻绳将猴子悬于空中,猴子处于静止状态将猴子悬于空中,猴子处于静止状态.以下相关说法正确的以下相关说法正确的是(是()A.A.猴子受到的三个力不是共点力猴子受到的三个力不是共点力B.B.绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡C.C.地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力作用力D.D.人将绳子拉得越紧,猴子受到的合力越大人将绳子拉得越紧,猴子受到的合力越大2021/8/11 星期三12【解析】【解析】选选C.C.以
8、猴子为研究对象,猴子自身的重力和两根绳以猴子为研究对象,猴子自身的重力和两根绳子的拉力在同一平面内平衡,属于共点力,子的拉力在同一平面内平衡,属于共点力,A A错误;绳拉猴错误;绳拉猴子的力和猴子拉绳的力是作用力和反作用力,地球对猴子的子的力和猴子拉绳的力是作用力和反作用力,地球对猴子的引力和猴子对地球的引力也是一对相互作用力,引力和猴子对地球的引力也是一对相互作用力,B B错误,错误,C C正正确;绳子拉得越紧,猴子仍然处于静止状态,合力仍然为零,确;绳子拉得越紧,猴子仍然处于静止状态,合力仍然为零,D D错误错误.2021/8/11 星期三135.5.如图所示,用绳如图所示,用绳ACAC和
9、和BCBC吊起一重物,绳与竖直方向夹角分吊起一重物,绳与竖直方向夹角分别为别为3030和和6060,ACAC绳能承受的最大拉力为绳能承受的最大拉力为150 N150 N,而,而BCBC绳绳能承受的最大拉力为能承受的最大拉力为100 N100 N,求物体的最大重力不能超过多,求物体的最大重力不能超过多少?少?2021/8/11 星期三14【解析】【解析】重物受力分析如图所示,由重物静止有:重物受力分析如图所示,由重物静止有:T TBCBCsin 60sin 60T TACACsin 30sin 300 0 T TACACcos 30cos 30T TBCBCcos 60cos 60G G0 0
10、由式由式可知可知T TACAC T TBCBC,当当T TBCBC100 N100 N时,时,T TACAC173.2 N173.2 N,ACAC将断将断.而当而当T TACAC150 N150 N时,时,T TBCBC86.6 N100 N.86.6 N100 N.将将T TACAC150 N150 N,T TBCBC86.6 N86.6 N,代入式,代入式解得解得G G173.2 N173.2 N,所以重物的最大重力不能超过,所以重物的最大重力不能超过173.2 N.173.2 N.2021/8/11 星期三15一、物体受力分析一、物体受力分析1.1.受力分析:就是把研究对象在给定物理环境
11、中所受到的力受力分析:就是把研究对象在给定物理环境中所受到的力全部找出来,并画出相应的受力示意图的过程全部找出来,并画出相应的受力示意图的过程.2021/8/11 星期三162.2.受力分析的方法受力分析的方法2021/8/11 星期三173.3.受力分析的基本步骤受力分析的基本步骤(1 1)明确研究对象:即确定受力分析的物体,研究对象可)明确研究对象:即确定受力分析的物体,研究对象可以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统;以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统;(2 2)隔离物体分析:将研究对象从周围物体中隔离出来,)隔离物体分析:将研究对象从周围物体中隔离出来,进而分析周围有哪些物体对
12、它施加了力的作用;进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用;2021/8/11 星期三18(3 3)画受力示意图:在找出力的同时,画出受力示意图,)画受力示意图:在找出力的同时,画出受力示意图,作用点一般画在物体的重心上,并准确标出各力的方向;作用点一般画在物体的重心上,并准确标出各力的方向;(4 4)验证分析结果:检查画出的每一个力能否找出它的施)验证分析结果:检查画出的每一个力能否找出它的施力物体,检查分析结果能否使研究对象处于题意所给的运动力物体,检查分析结果能否使研究对象处于题意所给的运动状态状态.2021/8/11 星期三19 在对物体进行受力分析时,要防止漏力或在对物体进行受力分析
13、时,要防止漏力或添力添力.(1 1)受力分析的顺序一般应是先分析场力,再分析接触力)受力分析的顺序一般应是先分析场力,再分析接触力.(2 2)对分析出的每一个力都能找出施力物体)对分析出的每一个力都能找出施力物体.2021/8/11 星期三20【例证【例证1 1】(】(20112011潍坊模拟)如图潍坊模拟)如图所示,小车所示,小车M M在恒力在恒力F F作用下,沿水平作用下,沿水平地面做直线运动,由此可判断(地面做直线运动,由此可判断()A.A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用若地面光滑,则小车一定受三个力作用B.B.若地面粗糙,则小车可能受三个力作用若地面粗糙,则小车可能受三个力作用C.
14、C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力的作用若小车做匀速运动,则小车一定受四个力的作用D.D.若小车做加速运动,则小车一定受四个力的作用若小车做加速运动,则小车一定受四个力的作用2021/8/11 星期三21 【解题指导】【解题指导】由物体由物体M M的运动状态,分析物体的受力情的运动状态,分析物体的受力情况,平衡状态时,物体所受的合外力必为零,非平衡状态时,况,平衡状态时,物体所受的合外力必为零,非平衡状态时,物体必有加速度物体必有加速度.反之,由物体的受力情况,确定其运动状反之,由物体的受力情况,确定其运动状态,注意分析摩擦力存在与否的两种情况态,注意分析摩擦力存在与否的两种情况.202
15、1/8/11 星期三22【自主解答】【自主解答】选选C.C.先分析重力和已知力先分析重力和已知力F F,再分析弹力,由,再分析弹力,由于于F F的竖直分力可能等于重力,因此地面可能对物体无弹力的竖直分力可能等于重力,因此地面可能对物体无弹力作用,则作用,则A A错;错;F F的竖直分力可能小于重力,则一定有地面对的竖直分力可能小于重力,则一定有地面对物体的弹力存在,若地面粗糙,小车受摩擦力作用,共四个物体的弹力存在,若地面粗糙,小车受摩擦力作用,共四个力作用,力作用,B B错;若小车做匀速运动,那么水平方向上所受摩错;若小车做匀速运动,那么水平方向上所受摩擦力和擦力和F F的水平分力平衡,这时
16、小车一定受重力、恒力的水平分力平衡,这时小车一定受重力、恒力F F、地、地面弹力、摩擦力四个力作用,则面弹力、摩擦力四个力作用,则C C对;若小车做加速运动,对;若小车做加速运动,当地面光滑时,小车受重力和力当地面光滑时,小车受重力和力F F作用或受重力、力作用或受重力、力F F、地面、地面支持力作用,若地面粗糙支持力作用,若地面粗糙,可能还受摩擦力可能还受摩擦力,即加速运动时可即加速运动时可能受两个、三个或四个力作用能受两个、三个或四个力作用,D,D错错.2021/8/11 星期三23二、处理平衡问题常用的方法和解题步骤二、处理平衡问题常用的方法和解题步骤1.1.常用方法常用方法(1 1)力
17、的合成法)力的合成法物体在三个共点力作用下处于平衡状态,则任意两个力的合物体在三个共点力作用下处于平衡状态,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反力一定与第三个力大小相等,方向相反.“.“力的合成法力的合成法”是是解决三力平衡问题的基本方法解决三力平衡问题的基本方法.(2 2)正交分解法)正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时,常用正交分解法列平物体受到三个或三个以上力的作用时,常用正交分解法列平衡方程求解:衡方程求解:F Fx x=0=0,F Fy y=0.=0.为方便计算,建立坐标系时使尽可为方便计算,建立坐标系时使尽可能多的力落在坐标轴上能多的力落在坐标轴上.2021/8
18、/11 星期三26(3 3)三角形法)三角形法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封闭力三角形,进而处理物体平衡问题一个首尾依次相接的封闭力三角形,进而处理物体平衡问题的方法叫做三角形法;力的三角形法在处理动态平衡问题时的方法叫做三角形法;力的三角形法在处理动态平衡问题时方便、直观、容易方便、直观、容易.(4 4)相似三角形法)相似三角形法物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,画出其中任意物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,画出其中任意两个力的合力与第三个力等值反向的平行四边形,其中可能两个力的合力与第
19、三个力等值反向的平行四边形,其中可能有力三角形与题设图中的几何三角形相似,进而力三角形与有力三角形与题设图中的几何三角形相似,进而力三角形与几何三角形对应成比例,根据比值便可计算出未知力的大小几何三角形对应成比例,根据比值便可计算出未知力的大小与方向与方向.2021/8/11 星期三27(5 5)受力对称法)受力对称法研究对象所受力若具有对称性,则求解时可把复杂的运算转研究对象所受力若具有对称性,则求解时可把复杂的运算转化为简单的运算,或者将复杂的图形转化为直观而简单的图化为简单的运算,或者将复杂的图形转化为直观而简单的图形,所以在分析问题时,首先应明确物体受力是否具有对称形,所以在分析问题时
20、,首先应明确物体受力是否具有对称性性.2021/8/11 星期三282.2.解题步骤解题步骤(1 1)选取研究对象:根据题目要求,选取一个平衡体(单)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)作为研究对象个物体或系统,也可以是结点)作为研究对象.(2 2)画受力图:对研究对象进行受力分析,画出受力示意)画受力图:对研究对象进行受力分析,画出受力示意图图.(3 3)建立坐标系:选取合适的方向建立直角坐标系)建立坐标系:选取合适的方向建立直角坐标系.(4 4)列方程求解:根据平衡条件列出平衡方程,解平衡方)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
21、讨论程,对结果进行讨论.2021/8/11 星期三29 处理平衡状态的方法很多,至于采取什处理平衡状态的方法很多,至于采取什么方法,要针对不同的物理问题灵活处理,不能死套方法么方法,要针对不同的物理问题灵活处理,不能死套方法.2021/8/11 星期三30【例证【例证2 2】(】(20112011深圳模拟)深圳模拟)如图所示如图所示,小圆环小圆环A A吊着一个质量为吊着一个质量为m m2 2的物块并套在另一个竖直放置的大的物块并套在另一个竖直放置的大圆环上圆环上,有一细线一端拴在小圆环有一细线一端拴在小圆环A A上上,另一端跨过固定在大圆环最高点另一端跨过固定在大圆环最高点B B的一个小滑轮后
22、吊着一个质量为的一个小滑轮后吊着一个质量为m m1 1的物块的物块.如果小圆环、滑轮、绳子的大小和质量以及相互之如果小圆环、滑轮、绳子的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计间的摩擦都可以忽略不计,绳子又不可伸长绳子又不可伸长,若平衡时弦若平衡时弦ABAB所所对应的圆心角为对应的圆心角为,则两物块的质量比则两物块的质量比m m1 1mm2 2应为(应为()B.sin B.sin2021/8/11 星期三31 【解题指导】【解题指导】根据物体所处平衡状态,分析物体受力情根据物体所处平衡状态,分析物体受力情况,然后选取解决平衡状态的方法求解况,然后选取解决平衡状态的方法求解.【自主解答】【自主
23、解答】选选C.C.解法一:采取相似三角形法解法一:采取相似三角形法对小圆环对小圆环A A受力分析,如图所示,受力分析,如图所示,T T2 2与与N N的合力与的合力与T T1 1平衡,由矢量平衡,由矢量三角形与几何三角形相似,可知三角形与几何三角形相似,可知得得2021/8/11 星期三32解法二解法二:采用正交分解法:采用正交分解法建立如解法一中图所示的坐标系,可知:建立如解法一中图所示的坐标系,可知:T T2 2=N=m=N=m2 2g g 解得解得解法三:采用三力平衡的推论法解法三:采用三力平衡的推论法T T2 2与与N N的合力与的合力与T T1 1平衡,则平衡,则T T2 2与与N
24、N所构成的平行四边形为菱形,所构成的平行四边形为菱形,有有T T2 2=m=m2 2g,Tg,T1 1=m=m1 1g g解得解得2021/8/11 星期三33三、动态平衡、临界与极值问题三、动态平衡、临界与极值问题1.1.动态平衡问题:通过控制某些物理量,使物体的状态发生动态平衡问题: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状态.2.2.临界问题:当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的临界问题: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变化,从而使物体所处的平
25、衡状态“恰好出现恰好出现”或或“恰好不恰好不出现出现”,在问题的描述中常用,在问题的描述中常用“刚好刚好”、“刚能刚能”、“恰好恰好”等语言等语言.3.3.极值问题:平衡物体的极值,一般指在力的变化过程中的极值问题: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最大值和最小值问题.2021/8/11 星期三364.4.解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法2021/8/11 星期三37 (1)(1)处理平衡中的临界问题和极值问题时,处理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,找出平衡的临首先要正确地进行受力分析和变
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