2014高考物理第一輪復(fù)習(xí) 第二章 第3講 受力分析　共點力的平衡課件 新人教版必修1

1、第3講　受力分析　共點力的平衡,知識點 1 受力分析1.定義把指定物體(研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來,并畫出_____示意圖的過程。2.受力分析的一般順序先分析場力(_____、電場力、磁場力),再分析接觸力(彈力、_______),最后分析其他力。,受力,重力,摩擦力,知識點 2 共點力的平衡?、?#160;1.平衡狀態(tài)物體處于_____狀態(tài)或_____________狀態(tài)。2.共點力的平衡

2、條件F合=0或者,靜止,勻速直線運動,3.平衡條件的推論(1)二力平衡:如果物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),這兩個力必定大小_____,方向_____。(2)三力平衡:如果物體在三個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),其中任何一個力與其余兩個力的合力大小_____,方向_____;并且這三個力的矢量可以形成一個封閉的矢量_______。(3)多力平衡:如果物體在多個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),其中任何一個力與其余幾個力的合

3、力大小_____,方向_____。,相等,相反,相反,三角形,相等,相反,相等,【思考辨析】(1)物體沿光滑斜面下滑時,物體受到重力、支持力和下滑力的作用。(　　)(2)速度等于零的物體一定處于平衡狀態(tài)。(　　)(3)物體的平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或速度等于零的狀態(tài)。(　　)(4)物體處于平衡狀態(tài)時,加速度等于零。(　　)(5)二力平衡時,這兩個力必定等大反向。(　　),(6)若物體受到三個力F1、F2、F3的作用而平衡,

4、將F1轉(zhuǎn)動90°時,三個力的合力大小為 F1。(　　)(7)多個共點力平衡時,其中任何一個力與其余各力的合力大小相等、方向相反。(　　),分析:物體沿光滑斜面下滑時,物體受到重力和支持力的作用,下滑力是效果力,并不存在,(1)錯;物體的速度等于零不同于靜止,物理上的靜止是指v=0,a=0,處于平衡狀態(tài),而物體只是速度為零不一定處于平衡狀態(tài),如物體豎直上拋的最高點速度為零,但不是平衡狀態(tài),(2)錯;物體的平衡狀

5、態(tài)一定是a=0,即物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài),(3)錯、(4)對;一個物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),這兩個力一定等大、反向,(5)對;若一個物體在三個力F1、F2、F3作用下處于平衡狀態(tài),則任意一個力F1與另兩個力F2、F3的合力等大、反向,故將F1轉(zhuǎn)動90°時,三個力的合力大小為 F1,(6)對;多個共點力平衡時,其中任何一個力與其余各力的合力大小相等、方向相反,(7)對。,考點 1 物體的受力

6、分析(三年10考)　 拓展延伸【考點解讀】受力分析的常用方法與注意的問題1.整體法和隔離法,2.假設(shè)法在受力分析時,若不能確定某力是否存在,可先對其作出存在的假設(shè),然后分析該力存在對物體運動狀態(tài)的影響來判斷該力是否存在。,3.應(yīng)注意的四個問題(1)不要把研究對象所受的力與研究對象對其他物體的作用力混淆。(2)對于分析出的物體受到的每一個力

7、,都必須明確其來源,即每一個力都應(yīng)找出其施力物體,不能無中生有。(3)區(qū)分合力與分力:研究對象的受力圖,通常只畫出物體實際受到的力,不要把按效果命名的分力或合力分析進去,受力圖完成后再進行力的合成或分解。,(4)區(qū)分內(nèi)力與外力:對幾個物體的整體進行受力分析時,這幾個物體間的作用力為內(nèi)力,不能在受力圖中出現(xiàn);當(dāng)把某一物體單獨隔離分析時,內(nèi)力變成外力,要在受力分析圖中畫出。,【典例透析1】(2012·山東高考)如圖所示,兩相同

8、輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動,在O點懸掛一重物M,將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上,此時整個系統(tǒng)保持靜止。Ff表示木塊與擋板間摩擦力的大小,FN表示木塊與擋板間正壓力的大小。若擋板間的距離稍許增大后,系統(tǒng)仍靜止,且O1、O2始終等高,則(　　)A.Ff變小　　　　　　　B.Ff不變C.FN變小 D.FN變大,【解題探究】(1)請以整體為研究對象,分析豎直方向上的受力情況:

9、①受到的力:_____、摩擦力。②摩擦力的大小和方向:_______________。,重力,與重力等大反向,(2)要分析FN的大小變化,研究對象怎樣選取?提示:先以m為研究對象,擋板對其正壓力FN的大小與桿對m的作用力大小存在關(guān)系,故還要分析轉(zhuǎn)軸O點的受力情況才能判斷FN的大小變化情況。,【解析】選B、D。以兩個木塊m和重物M整體作為研究對象，在豎直方向上，與擋板間的距離無關(guān)，A錯誤，B正確；如圖所示，以軸O點為研究對象，

10、桿對軸O的作用力為 再以木塊m為研究對象，擋板對木塊的正壓力FN=Fsinθ= 當(dāng)擋板間的距離稍許增大時，θ增大，F(xiàn)N增大，C錯誤，D正確。,【總結(jié)提升】受力分析的一般思路,【變式訓(xùn)練】如圖所示,在斜面上,木塊A與B的接觸面是水平的,繩子呈水平狀態(tài),兩木塊均保持靜止。則關(guān)于木塊A和木塊B可能的受力個數(shù)分別為(　　)A.2個和4個　　　　　　　B.3個和4個C.4個和4個

11、 D.4個和5個,【解析】選A、C、D。若繩子的拉力為零,以A、B為研究對象,確定B和斜面之間一定有靜摩擦力,A、B的受力圖如圖所示,所以選項A正確;若繩子上有拉力,A受到重力、B對A的支持力、繩子的拉力和B對A的摩擦力而平衡,B受到重力、A對B的壓力、斜面對B的支持力和A對B的摩擦力,斜面對B的摩擦力可有可無,所以選項C、D正確。,【變式備選】如圖所示,頂端裝有定滑輪的斜面體放在粗糙水平地面上,A、B兩物體通過細(xì)繩連接,并處于靜止?fàn)?/p>

12、態(tài)(不計繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦)?，F(xiàn)用水平向右的力F作用于物體B上,將物體B緩慢拉高一定的距離,此過程中斜面體與物體A仍然保持靜止。在此過程中(　　)A.水平力F一定變小B.斜面體所受地面的支持力一定變大C.地面對斜面體的摩擦力一定變大D.物體A所受斜面體的摩擦力一定變大,【解析】選C。這是典型的相互作用中的靜力學(xué)問題,取物體B為研究對象分析其受力情況如圖,則有F=mgtanθ,FT= 在物體B被緩慢拉高的過

13、程中,θ增大,則水平力F隨之變大,故A錯;對A、B兩物體與斜面體這個整體而言,由于斜面體與物體A仍然保持靜止,則地面對斜面體的摩擦力一定變大,故C正確;但是因為整體豎直方向并沒有其他力,故斜面體所受地面的支持力應(yīng)該沒有變,故B錯;在這個過程中盡管繩子張力變大,但是由于物體A所受斜面體的摩擦力開始并不知道其方向,故物體A所受斜面體的摩擦力的情況無法確定,故D錯。,考點 2 平衡條件的應(yīng)用(三年12考)　拓展延伸【考點解

14、讀】1.處理平衡問題的常用方法,2.處理平衡問題的兩點說明(1)物體受三個力平衡時,利用力的分解法或合成法比較簡單。(2)解平衡問題建立坐標(biāo)系時應(yīng)使盡可能多的力與坐標(biāo)軸重合,需要分解的力盡可能少。物體受四個以上的力作用時一般要采用正交分解法。,【典例透析2】如圖所示,位于豎直側(cè)面的物體A的質(zhì)量mA=0.2kg,放在水平面上的物體B的質(zhì)量mB=1.0kg,繩和滑輪間的摩擦不計,且繩的OB部分水平,OA部分豎直,A和B恰好一起勻

15、速運動,取g=10m/s2。(1)求物體B與水平面間的動摩擦因數(shù);(2)如果用水平力F向左拉物體B,使物體A和B做勻速運動需多大的拉力?,【解題探究】(1)請分別畫出物體A、B的受力分析圖。提示:,(2)用力F向左勻速拉B時,B受到的繩的拉力和摩擦力如何變化?提示:因用力F向左勻速拉B,故A、B仍受力平衡,繩拉力大小不變,摩擦力大小也不變,但方向由水平向左變成水平向右。,【解析】(1)因物體A和B恰好一起勻速運動,所以物體A、B

16、均處于平衡狀態(tài)。由平衡條件得對A:T-mAg=0對B:T-μN=0N-mBg=0解得:μ=0.2(2)如果用水平力F向左拉物體B,使物體A和B做勻速運動,此時水平繩的拉力與滑動摩擦力的大小均不變,對物體B由平衡條件得:F-T-μN=0解得:F=4N答案:(1)0.2　 (2)4N,【互動探究】若F與水平方向成37°角向左拉物體B,使物體A和B做勻速運動需多大的拉力?(sin37°=0.6,cos37&

17、#176;=0.8)【解析】物體A和B一起勻速運動,由平衡條件得:對A:T-mAg=0對B:Fcos37°-T-μN=0Fsin37°+N-mBg=0解得:F≈4.35N答案:4.35N,【總結(jié)提升】應(yīng)用平衡條件解題的步驟(1)選取研究對象:根據(jù)題目要求,選取一個平衡體(單個物體或系統(tǒng),也可以是結(jié)點)作為研究對象。(2)畫受力示意圖:對研究對象進行受力分析,畫出受力示意圖。(3)正交分解:選取合適的

18、方向建立直角坐標(biāo)系,將所受各力正交分解。(4)列方程求解:根據(jù)平衡條件列出平衡方程,解平衡方程,對結(jié)果進行討論。,考點 3 平衡中的臨界與極值問題(三年5考)　解題技巧【考點解讀】1.動態(tài)平衡問題通過控制某些物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢的變化,而在這個過程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài),在問題的描述中常用“緩慢”等語言敘述。,2.臨界問題當(dāng)某物理量變化時,會引起其他幾個物理量的變化,從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或

19、“恰好不出現(xiàn)”,在問題的描述中常用“剛好”“剛能”“恰好”等語言敘述。3.極值問題平衡物體的極值,一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題。,4.解決動態(tài)平衡、臨界與極值問題的常用方法,【典例透析3】(2012·新課標(biāo)全國卷)拖把是由拖桿和拖把頭構(gòu)成的擦地工具(如圖)。設(shè)拖把頭的質(zhì)量為m,拖桿質(zhì)量可忽略;拖把頭與地板之間的動摩擦因數(shù)為常數(shù)μ,重力加速度為g。某同學(xué)用該拖把在水平地板上拖地時,沿拖桿方向推拖把,拖桿與豎直方

20、向的夾角為θ。,(1)若拖把頭在地板上勻速移動,求推拖把的力的大小。(2)設(shè)能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運動的水平推力與此時地板對拖把的正壓力的比值為λ。已知存在一臨界角θ0,若θ≤θ0,則不管沿拖桿方向的推力多大,都不可能使拖把從靜止開始運動。求這一臨界角的正切tanθ0。,【解題探究】(1)對拖把受力分析,試分析其受到的力及各力的合力:①受到的力:___________________________。②各力的合力:___

21、__。(2)請畫出拖把的受力分析圖。提示:,重力、推力、支持力、摩擦力,為零,【解析】(1)設(shè)該同學(xué)沿拖桿方向用大小為F的力推拖把。將推拖把的力沿豎直和水平方向分解,根據(jù)平衡條件有Fcosθ+mg=FN ①Fsinθ=Ff

22、 ②式中FN和Ff分別為地板對拖把的正壓力和摩擦力,則Ff=μFN ③聯(lián)立①②③式得　 ④,(2)使該拖把在地板上從靜止剛好開始運動的水平推力等于最大靜摩擦力,設(shè)為Ffm,則依題意有　

23、 ⑤若不管沿拖桿方向用多大的力都不能使拖把從靜止開始運動,應(yīng)滿足Fcosθ+mg=FN ⑥Fsinθ≤Ffm ⑦解⑤⑥⑦式得F(sinθ-λcosθ)≤λmg　

24、 ⑧,因為上式右邊λmg總是大于零,要使得F為任意值時,上式總是成立,只要滿足sinθ-λcosθ≤0即有tanθ≤λ上式取等號即為臨界狀態(tài),則tanθ0=λ答案:(1)　 (2)λ,【總結(jié)提升】處理平衡中臨界問題的兩點注意(1)首先,要正確進行受力分析,搞清臨界條件并且要利用好臨界條件,列出平衡方程,對于分析極值問題,要善于選擇物理方法和數(shù)學(xué)方法,做到數(shù)理的巧

25、妙結(jié)合。(2)對于不能確定的臨界狀態(tài),我們采取的基本思維方法是假設(shè)推理法,即先假設(shè)為某狀態(tài),然后再根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識列方程求解。,【變式訓(xùn)練】(2013·武漢模擬)如圖所示,水平面上有一個傾角為θ=30°的斜劈,質(zhì)量為m。一個光滑小球,質(zhì)量也為m,用繩子懸掛起來,繩子與斜面的夾角為α=30°,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。(1)求出繩子的拉力T;(2)若地面對斜劈的最大靜摩擦力fmax等于地面對斜

26、劈的支持力的k倍,為了使整個系統(tǒng)始終保持靜止,k值必須滿足什么條件?,【解析】(1)對小球受力分析,如圖所示,由平衡條件得:mgsinθ-Tcosα=0,解得T= mg(2)對斜劈和小球組成的整體受力分析,如圖所示,由平衡條件得:水平方向:Tcos(θ+α)-f=0豎直方向:N2+Tsin(θ+α)-2mg=0又f≤fmax=kN2聯(lián)立各式解得k≥答案:(1) mg　 (2)k≥,【典例透析】質(zhì)量均為m的

27、a、b兩木塊疊放在水平面上,如圖所示,a受到斜向上與水平面成θ角的力F作用,b受到斜向下與水平面成θ角等大的力F作用,兩力在同一豎直平面內(nèi),此時兩木塊保持靜止,則(　　)A.b對a的支持力一定等于mgB.水平面對b的支持力可能大于2mgC.a、b之間一定存在靜摩擦力D.b與水平面之間可能存在靜摩擦力,【備選例題】,【規(guī)范解答】選C。對a、b整體,合外力為零,故地面與b之間無摩擦力,否則無法平衡,D錯誤;由豎直方向受力平衡可知兩個

28、力F的豎直分量平衡,故地面對b的支持力等于2mg,B錯誤;對a采用隔離法分析,受到豎直向上的b對a的支持力、豎直向下的重力、水平向左的摩擦力和力F四個力的作用,摩擦力不可能為零,否則a不能平衡,由豎直方向受力平衡條件知b對a的支持力小于a的重力mg,A錯誤,C正確。,【雙基題組】1.(2013·東營模擬)如圖所示,兩個等大、反向的水平力F分別作用在物體A和B上,A、B兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)。若各接觸面與水平地面平行,則A

29、、B兩物體各受幾個力(　　)A.3個、4個　　　　　　B.4個、4個C.4個、5個 D.4個、6個,【解析】選C。對物體A受力分析,豎直方向上受兩個力:重力和支持力;水平方向上受兩個力:水平力F和B對A的摩擦力,即物體A共受4個力作用;對物體B受力分析,豎直方向上受3個力作用:重力、地面的支持力、A對B的壓力;水平方向上受兩個力作用:水平力F和A對B向右的摩擦力,即物體B共受5個力的作用,故答案C正確。,2.一個擋

30、板固定于光滑水平地面上,截面為 圓的柱狀物體甲放在水平面上,半徑與甲相等的光滑圓球乙被夾在甲與擋板之間,沒有與地面接觸而處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示。現(xiàn)在對甲施加一個水平向左的力F,使甲沿地面極其緩慢地移動,直至甲與擋板接觸為止,設(shè)乙對擋板的壓力為N1,甲對地面的壓力為N2,在此過程中(　　)A.N1緩慢增大,N2緩慢增大B.N1緩慢增大,N2不變C.N1緩慢減小,N2不變D.N1緩慢減小,N2緩慢增大,【解析】選C。把

31、甲、乙看作一個整體,豎直方向僅受重力和地面的支持力,在此過程中,兩物體重力不變,支持力不變,由牛頓第三定律,甲對地面的壓力不變,N2不變;對乙進行受力分析,在此過程中,擋板對乙的支持力緩慢減小,由牛頓第三定律,乙對擋板的壓力N1緩慢減小,所以選項C正確。,【高考題組】3.(2011·海南高考)如圖,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑,斜劈保持靜止,則地面對斜劈的摩擦力(　　)A.等于零B.

32、不為零,方向向右C.不為零,方向向左D.不為零,v0較大時方向向左,v0較小時方向向右,【解析】選A。以斜劈和物塊整體為研究對象,整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),合外力為零。所以地面對斜劈沒有水平方向的摩擦力的作用,故A正確。,4.(2010·山東高考)如圖所示,質(zhì)量分別為m1、m2的兩個物體通過輕彈簧連接,在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運動(m1在地面,m2在空中),力F與水平方向成θ角。則m1所受支持力N和摩擦力f正確的

33、是(　　)A.N=m1g+m2g-FsinθB.N=m1g+m2g-FcosθC.f=FcosθD.f=Fsinθ,【解析】選A、C。把m1、m2兩個物體看成一個整體進行研究,進行受力分析,水平方向上:f=Fcosθ,C正確;豎直方向上:N+Fsinθ=m1g+m2g,所以N=m1g+m2g-Fsinθ,所以A正確。,5.(2010·安徽高考)L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上,輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上,另一端

34、與置于木板上表面的滑塊Q相連,如圖所示。若P、Q一起沿斜面勻速下滑,不計空氣阻力,則木板P的受力個數(shù)為(　　)A.3　　　　B.4　　　　C.5　　　　D.6,【解析】選C。先把P、Q看成一個整體進行分析,受重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力三個力作用下處于平衡狀態(tài)。隔離Q進行分析,受重力、木板的支持力、彈簧的彈力(沿斜面向上)三個力作用下處于平衡狀態(tài)。由牛頓第三定律可知Q對P有一個壓力,彈簧對P有一個彈力(沿斜面向下),所以P共受