2019年高考物理一轮复习 第7讲 受力分析 共点力的平衡课件 新人教版.ppt

考点分阶突破 高考模拟演练 教师备用习题 考纲解读 第7讲 学会进行受力分析的一般步骤与方法 掌握共点力的平衡条件及推论 掌握整体法与隔离法 学会用图解法分析动态平衡问题和极值问题 考点一受力分析的步骤与原则 知能必备 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 受力分析的一般步骤和原则 考向探究 1 受力分析 2017 内蒙古集宁一中月考 如图7 1所示 A和B两物块的接触面是水平的 A与B保持相对静止一起沿固定粗糙斜面匀速下滑 在下滑过程中B的受力个数为 A 3个B 4个C 5个D 6个 图7 1 答案 B 解析 先以A为研究对象 分析受力情况 A受重力 B的竖直向上的支持力 B对A没有摩擦力 否则A不会匀速运动 再对B研究 B受到重力 A对B竖直向下的压力 斜面的支持力和滑动摩擦力 共4个力 选项B正确 2 整体与隔离法的定性分析 2017 河北望都中学月考 如图7 2所示 物体A B叠放在物体C上 C置于水平地面上 水平力F作用于B 使A B C一起匀速运动 各接触面间摩擦力的情况是 A B对C有向左的摩擦力B C对A有向左的摩擦力C 物体C受到三个摩擦力作用D C对地面有向右的摩擦力 图7 2 答案 D 3 整体法与隔离法的定量计算 2018 郑州联考 如图7 3所示 一长木板静止在倾角为 的斜面上 长木板上一人用力推长木板上物块 使物块与长木板间的摩擦力刚好为零 已知人 物块 长木板的质量均为m 人 物块与长木板间的动摩擦因数为 1 长木板与斜面间的动摩擦因数为 2 重力加速度为g 系统始终保持静止 则下列说法正确的是 A 斜面对长木板的摩擦力为mgsin B 斜面对长木板的摩擦力为3 2mgcos C 长木板对人的摩擦力为2 1mgcos D 长木板对人的摩擦力为2mgsin 图7 3 答案 D 答案 D 特别提醒 考点二三力及动态平衡问题的分析 知能必备 静止 匀速直线运动 2 0 3 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 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 则其中任意一个力与其余两个力的合力一定大小相等 方向相反 并且这三个力的矢量可以构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 则其中任意一个力与其余几个力的合力大小相等 方向相反 相等 相反 考向探究 例1 2017 贵州遵义模拟 如图7 5所示 在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A A的左端紧靠竖直墙 A与竖直墙之间放一光滑圆球B 整个装置处于静止状态 若把A向右移动少许后 它们仍处于静止状态 则 A B对墙的压力增大B A与B之间的作用力增大C 地面对A的摩擦力减小D A对地面的压力减小 图7 5 答案 A 变式2 矢量三角形法 2018 襄阳四中月考 如图7 7所示 AB BD为两段轻绳 其中BD段水平 BC为处于伸长状态的轻质弹簧 且AB和CB与竖直方向的夹角均为45 现将BD绳绕B点缓慢向上转动 保持B点不动 则在转动过程中作用于BD绳的拉力F的变化情况是 A 变大B 变小C 先变大后变小D 先变小后变大 图7 7 答案 B 变式3 相似三角形法 2017 河北武邑中学模拟 如图7 8所示 A B两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连 B球用长为L的细绳悬于O点 A球固定在O点正下方 且O A间的距离恰为L 此时绳子所受的拉力为F1 现把A B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧 仍使系统平衡 此时绳子所受的拉力为F2则F1与F2之间的大小关系为 A F1F2C F1 F2D 无法确定 图7 8 答案 C 特别提醒 对于动态平衡问题 要深刻理解和熟练掌握以下三种常用方法 1 解析法 对研究对象进行受力分析 先画出受力示意图 再根据物体的平衡条件列式求解 得到因变量与自变量的一般函数表达式 最后根据自变量的变化确定因变量的变化 2 图解法 对研究对象在动态变化过程中的若干状态进行受力分析 在同一图中作出物体在若干状态下所受的力的平行四边形 由各边的长度变化及角度变化来确定力的大小及方向的变化 此即为图解法 它是求解动态平衡问题的基本方法 优点是能将各力的大小 方向等变化趋势形象 直观地反映出来 大大降低了解题难度和计算强度 此法常用于求解三力平衡且有一个力是恒力 另一个力方向不变的问题 3 相似三角形法 在三力平衡问题中 如果有一个力是恒力 另外两个力方向都变化 且题目给出了空间几何关系 多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似 可利用相似三角形对应边成比例进行计算 考点三四力及多力平衡问题的分析 知能必备 当物体受到四个或四个以上的共点力作用而平衡时 一般采用正交分解法 即把物体受到的各个力沿互相垂直的两个方向分解 当物体处于平衡状态时 x方向的合力Fx 0 y方向的合力Fy 0 如果物体在某一方向上做匀速直线运动或静止 则物体在该方向上所受的合力为零 考向探究 例2 2017 南京三摸 小明家阁楼顶有一扇倾斜的天窗 天窗与竖直面的夹角为 如图7 9所示 小明用质量为m的刮擦器擦天窗玻璃 当对刮擦器施加竖直向上大小为F的推力时 刮擦器恰好沿天窗玻璃向上匀速滑动 已知玻璃与刮擦器之间的动摩擦因数为 则刮擦器受到的摩擦力大小是 重力加速度为g A F mg cos B F mg sin C F mg cos D F mg sin 图7 9 特别提醒 正交分解法在多力平衡中的应用1 适用情况 1 在四个或四个以上力作用下平衡时 应用合成法解题需要进行两次以上合成 且第二次的合力大小和方向不容易确定 此种情况下应使用正交分解法 2 已知信息有明确的运动方向时 如斜面问题中 垂直斜面和平行斜面是两个明确的方向 往往将力向这两个方向进行正交分解 3 当力分布在三维空间内时 需要应用正交分解法将力转化到两个平面进行研究 考点四平衡中的临界与极值问题 知能必备 求解平衡问题中的临界问题常用的方法1 解析法根据物体的平衡条件列方程 在解方程时采用数学知识求极值 通常用到的数学知识有二次函数求极值 讨论分式求极值 三角函数求极值以及几何法求极值等 2 图解法根据平衡条件作出力的矢量图 若只受三个力 则这三个力构成封闭的矢量三角形 然后根据矢量图进行动态分析 确定最大值和最小值 3 极限法极限法是一种处理临界问题的有效方法 它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题推向极端 极大 极小 极右 极左 等 从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来 使问题明朗化 便于分析求解 变式 2017 四川双流中学月考 如图7 12所示 一个重力为5N的大砝码 用细线悬挂在O点 现在用力F拉砝码 使悬线偏离竖直方向30 角时处于静止状态 此时所用拉力F的最小值为 A 5 0NB 2 5NC 8 65ND 4 3N 图7 12 答案 B 解析 以砝码为研究对象 分析受力情况 其受重力G 细线的拉力T和力F 当F与细线垂直时F最小 由数学知识得F的最小值为F Gsin 2 5N 选项B正确 特别提醒 解决临界问题的基本思路临界状态可理解为 恰好出现 和 恰好不出现 某种现象的状态 求解平衡中的临界问题时 一般是采用假设推理法 即先假设怎样 然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解 解题的关键是要注意 恰好出现 或 恰好不出现 求解平衡中的极值问题时 要找准平衡问题中某些物理量变化时出现最大值或最小值对应的状态 解决这类问题的基本思路为 高考真题 1 2016 全国卷 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7 13所示 用T表示绳OA段拉力的大小 在O点向左移动的过程中 A F逐渐变大 T逐渐变大B F逐渐变大 T逐渐变小C F逐渐变小 T逐渐变大D F逐渐变小 T逐渐变小 图7 13 答案 A 2 多选 2017 天津卷 如图7 14所示 轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M N上的a b两点 悬挂衣服的衣架钩是光滑的 挂于绳上处于静止状态 如果只人为改变一个条件 挡衣架静止时 下列说法正确的是 A 绳的右端上移到b 绳子拉力不变B 将杆N向右移一些 绳子拉力变大C 绳的两端高度差越小 绳子拉力越小D 若换挂质量更大的衣服 则衣架悬挂点右移 图7 14 答案 AB 答案 AD 精选模拟 4 2017 河北武邑中学周考 如图7 16所示 套在两光滑竖直杆上质量分别为mA mB的小球A B由跨过定滑轮的轻细绳连接 静止时绳与竖直方向的夹角分别为 和 不计一切摩擦 则下列关系正确的是 A mAsin mBsin B mAsin mBsin C mAcos mBcos D mAcos mBcos 答案 D 图7 16 5 多选 2017 广西桂林模拟 如图7 17所示 一根绳子一端固定于竖直墙上的A点 另一端绕过动滑轮P悬挂一重物B 其中绳子的PA段处于水平状态 另一根绳子一端与动滑轮P的轴相连 绕过光滑的定滑轮Q后在其端点O施加一水平向左的外力F 使整个系统处于平衡状态 滑轮均光滑 轻质 且均可看作质点 现拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动一小段距离 在此过程中 A 拉力F增大B 拉力F减小C 角 不变D 角 减小 图7 17 1 2017 长春质量检测 射电望远镜是观测和研究来自天体的射电波的基本设备 可以测量天体射电的强度 频谱及偏振 如图甲所示 假设射电望远镜模型为球冠 用三个完全相同的铁块支起 球冠边缘水平 小铁块呈正三角形放在水平支架上 铁块到球心的连线与竖直方向的夹角均为30 已知球冠的质量为18kg 不计球冠与铁块间的摩擦 重力加速度g取10m s2 则下列说法正确的是 A 水平支架对每个铁块的作用力均竖直向上B 每个铁块与球冠之间的弹力大小为40NC 水平支架受到每个铁块的压力大小为180ND 水平支架对每个铁块的摩擦力为20N 甲乙 答案 AD 解析 小球受力如图甲所示 因挡板是缓慢移动的 所以小球处于动态平衡状态 在移动过程中 重力G 支持力FN1 挡板的弹力FN2组合成一矢量三角形的变化情况如图乙所示 重力大小 方向均不变 斜面对其支持力方向始终不变 由图可知此过程中斜面对小球的支持力FN1减小 挡板对小球弹力FN2减小 选项A D正确 3 多选 在一块固定的倾角为 的木板上叠放质量均为m一本英语词典和一本汉语词典 图甲中英语词典在上 图乙中汉语词典在上 均由静止释放 发现图甲中两本书恰好一起匀速下滑 图乙中两本书一起加速下滑 已知两本书的封面材料不同 但每本书的上 下两面材料都相同 近似认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等 设英语词典和木板之间的动摩擦因数为 1 汉语词典和木板之间的动摩擦因数为 2 英语词典和汉语词典之间的动摩擦因数为 3 则下列说法正确的是 答案 BD A 1 3B 1 2C 图乙中汉语词典受到的摩擦力大小是 3mgcos D 图甲中英语词典受到的摩擦力大小是 2mgcos 4 2017 云南临沧一中月考 一个底面粗糙 质量为M的劈放在粗糙的水平面上 劈的斜面光滑且与水平面成30 角 现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球 小球放在斜面上 小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30 如图所示 重力加速度为g 试求 1 当劈静止时绳子的拉力大小 2 地面对劈的支持力大小 3 若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的k倍 为使整个系统静止 k值必须满足什么条件 5 2017 山西怀仁一中月考 在水平地面上放一木板B 其重力为G2 100N 再在木板上放一货箱A 其重力为G1 500N 设货箱与木板 木板与地面间的动摩擦因数 均为0 5 先用绳子把货箱与墙拉紧 如图所示 已知sin 0 6 cos 0 8 然后在木板B上施一水平力F 想把木板从货箱下抽出来 F至少应为多大 答案 850N 解析 对A B进行受力分析如图所示 由受力平衡知对A