高考物理第一轮复习 2.3受力分析 共点力的平衡课件 新人教版.ppt

2 3受力分析共点力的平衡 学习目标定位 1 从近几年高考试题考点分布可以看出 高考对本章内容的考查重点有 弹力 摩擦力的分析与计算 共点力平衡的条件及应用 涉及的解题方法主要有力的合成法 正交分解法 整体法和隔离法的应用等 2 高考对本章内容主要以选择题形式考查 对静摩擦力的分析 物体受力分析及平衡条件的应用是本章的常考内容 近几年高考考情分析 1 共点力作用下物体的平衡条件的应用 平衡条件推论的应用 共点力作用下的平衡又常与牛顿运动定律 动能定理 功能关系相结合 有时还与电场及磁场中的带电体的运动相结合 是高考命题的热点 2 以生活中的实际问题为背景考查力学知识是今后高考命题的一大趋势 高考考情预测 重难点 1 学会进行受力分析的一般步骤与方法 2 掌握共点力的平衡条件及推论 3 掌握整体法与隔离法 学会分析动态平衡问题和极值问题 基本概念 受力分析 共点力 共点力的平衡及平衡条件 整体法与隔离法 基本规律与公式 1 平衡状态 物体处于静止或匀速直线运动的状态 2 共点力的平衡条件 F合 0或者 重难点 基本概念 基本规律与公式 考点一物体的受力分析 知识检索要点解读 1 受力分析的基本步骤 1 明确研究对象 即确定分析受力的物体 研究对象可以是单个物体 也可以是多个物体组成的系统 2 隔离物体分析 将研究对象从周围的物体中隔离出来 进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用 3 画受力示意图 边分析边将力一一画在受力示意图上 准确标出力的方向 标明各力的符号 2 受力分析的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 3 受力分析的常用方法 1 整体法和隔离法 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究系统内部各物体之间的相互作用力 2 假设法在受力分析时 若不能确定某力是否存在 可先对其作出存在或不存在的假设 然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在 考点一物体的受力分析 例1 多选 如图所示 固定的斜面上叠放着A B两木块 木块A与B的接触面是水平的 水平力F作用于木块A 使木块A B保持静止 且F 0 则下列描述正确的是 A B可能受到3个或4个力作用B 斜面对木块B的摩擦力方向可能沿斜面向下C A对B的摩擦力可能为0D A B整体可能受三个力作用 BD 考点一物体的受力分析 解析对A B整体 一定受到重力G 斜面支持力FN 水平力F如图 a 这三个力可能使整体平衡 因此斜面对A B整体的静摩擦力可能为0 可能沿斜面向上 也可能沿斜面向下 B D正确 对木块A 受力如图 b 水平方向受平衡力 因此一定有静摩擦力FfA与水平力F平衡 C错误 对木块B 受力如图 c 其中摩擦力Ff可能为0 因此木块B可能受4个或5个力作用 A错误 答案BD 考点一物体的受力分析 例2 如图所示 水平地面上叠放着A B两物体 B物体受力F作用 A B一起相对地面向右做匀减速直线运动 则B物体的受力个数为 A 4个B 5个C 6个D 7个 C 考点一物体的受力分析 解析先用隔离法 选取A为研究对象 A必受到B对其施加的水平向左的摩擦力 所以A对B施加了水平向右的摩擦力 再运用整体法 选取A和B组成的系统为研究对象 系统做匀减速运动 合力方向向左 可知地面对系统 也即是地面对B物体 施加了水平向左的摩擦力 最后再选取B为研究对象 其共受到6个力的作用 竖直向下的重力 A对其竖直向下的压力和水平向右的摩擦力 地面对它竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力 水平拉力F 本题答案为C 答案C 考点一物体的受力分析 1 多选 如图所示 两个相似的斜面体A B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上 关于斜面体A和B的受力情况 下列说法正确的是 A A一定受到四个力B B可能受到四个力C B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D A与B之间一定有摩擦力 AD 考点一物体的受力分析 解析对A B整体受力分析 如图甲所示 受到向下的重力和向上的推力F 由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力 因此也不可能有摩擦力 故C错 对B受力分析如图乙所示 其受到重力 A对B的弹力及摩擦力而处于平衡状态 故B只能受到三个力 B错 对A受力分析 如图丙所示 受到重力 推力 B对A的弹力和摩擦力 共四个力 A D对 答案AD 考点一物体的受力分析 D 解析对B进行受力分析 它受重力 斜面的支持力 拉力F 轻绳沿斜面向上的拉力 物块A对B的压力 物块A与B之间的滑动摩擦力 B与斜面间的滑动摩擦力 因此B共受7个力作用 考点一物体的受力分析 1 受力分析的基本思路 考点一物体的受力分析 整体法和隔离法 当物理情景中涉及物体较多时 就要考虑采用整体法和隔离法 考点一物体的受力分析 3 应注意的问题 1 不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆 2 对于分析出的物体受到的每一个力 都必须明确其来源 即每一个力都应找出其施力物体 不能无中生有 3 合力和分力不能重复考虑 4 区分性质力与效果力 研究对象的受力图 通常只画出按性质命名的力 不要把按效果命名的分力或合力分析进去 受力图完成后再进行力的合成或分解 5 区分内力与外力 对几个物体的整体进行受力分析时 这几个物体间的作用力为内力 不能在受力图中出现 当把某一物体单独隔离分析时 原来的内力变成外力 要在受力分析图中画出 考点一物体的受力分析 静止 匀速直线运动 考点二共点力作用下的物体平衡 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 其中任何一个力与其余两个力的合力大小 方向 并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量 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 相等 相反 相等 相反 三角形 相等 相反 考点二共点力作用下的物体平衡 D 考点二共点力作用下的物体平衡 第一步 抓关键点 获取信息 考点二共点力作用下的物体平衡 第二步 找突破口 构建思路 考点二共点力作用下的物体平衡 答案D 考点二共点力作用下的物体平衡 考点二共点力作用下的物体平衡 考点二共点力作用下的物体平衡 丙 B 考点二共点力作用下的物体平衡 例3 如图所示 两相同轻质硬杆OO1 OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O O1 O2转动 O点悬挂一重物M 将两相同木块m紧压在竖直挡板上 此时整个系统保持静止 Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小 FN表示木块与挡板间正压力的大小 若挡板间的距离稍许增大后 系统仍静止 且O1 O2始终等高 则 A Ff变小B Ff不变C FN变小D FN变大 考点二共点力作用下的物体平衡 审题指导 第一步 抓关键点 关键点 获取信息 两相同轻质硬杆可绕轴转动 两杆与竖直方向夹角相等且杆中张力沿杆的方向 两相同木块 两木块与挡板间的摩擦力 弹力大小相等 挡板间的距离稍许增大 两杆与竖直方向的夹角稍许增大 第二步 找突破口要确定木块与挡板间的摩擦力Ff的变化 应选整体为研究对象 利用平衡条件进行分析 而分析FN的变化时 应隔离木块应用平衡条件进行分析 考点二共点力作用下的物体平衡 答案 BD 考点二共点力作用下的物体平衡 图10 D 考点二共点力作用下的物体平衡 考点二共点力作用下的物体平衡 2 如图8所示 三个重均为100N的物块 叠放在水平桌面上 各接触面水平 水平拉力F 20N作用在物块2上 三条轻质绳结于O点 与物块3连接的绳水平 与天花板连接的绳与水平方向成45 角 竖直绳悬挂重为20N的小球P 整个装置处于静止状态 则 图8 A 物块1和2之间的摩擦力大小为20NB 与物块3相连的轻质绳的拉力大小为20NC 桌面对物块3的支持力大小为320ND 物块3受4个力的作用 B 考点二共点力作用下的物体平衡 解析以结点O为研究对象 受力分析如图所示 由平衡条件可求出与物块3相连的轻质绳的拉力大小为F1 GP 20N 再以物块1 2 3为研究对象 由平衡条件可知 物块3与桌面之间的摩擦力为零 所以物块3受5个力的作用 且桌面对物块3的支持力FN 300N 故选项B对 C D均错 以物块1为研究对象 由平衡条件可知Ff 0 选项A错 答案B 考点二共点力作用下的物体平衡 图13 AC 考点二共点力作用下的物体平衡 考点二共点力作用下的物体平衡 1 共点力作用下物体平衡的一般解题思路 考点二共点力作用下的物体平衡 2 处理平衡问题的常用方法 考点二共点力作用下的物体平衡 考点三动态平衡问题的分析 1 动态平衡是指平衡问题中的一部分力是变力 是动态力 力的大小和方向均要发生变化 所以叫动态平衡 2 基本思路化 动 为 静 静 中求 动 3 基本方法 图解法和解析法 4 用图解法分析动态平衡问题的一般步骤 1 选某一状态对物体进行受力分析 2 根据平衡条件画出平行四边形 3 根据已知量的变化情况 画出平行四边形的边角变化 4 确定未知量大小 方向的变化 考点三动态平衡问题的分析 例1 如图所示 一小球放置在木板与竖直墙面之间 设墙面对球的压力大小为N1 球对木板的压力大小为N2 以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴 将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置 不计摩擦 在此过程中 A N1始终减小 N2始终增大B N1始终减小 N2始终减小C N1先增大后减小 N2始终减小D N1先增大后减小 N2先减小后增大 B 考点三动态平衡问题的分析 审题指导 1 小球缓慢移动过程中处于平衡状态 2 墙对球的压力方向不变 而木板对球的压力方向改变 尝试解题 以小球为研究对象 画出小球受力的矢量三角形 由力的矢量三角形很直观地可看出 N1始终减小 N2始终减小 故选项B正确 答案 B 考点三动态平衡问题的分析 考点三动态平衡问题的分析 解析 图解法 如图所示 把mg按它的两个效果进行分解如图所示 在木板缓慢转动时 FN1的方向不变 mg FN1 FN2应构成一个闭合的三角形 FN2始终垂直于木板 随木板的转动而转动 由图可知 在木板转动时 FN2变小 FN1也变小 选项B正确 答案B 考点三动态平衡问题的分析 甲 B 考点三动态平衡问题的分析 B 乙 考点三动态平衡问题的分析 考点三动态平衡问题的分析 考点三动态平衡问题的分析 甲乙 答案BD B 解析作出球在某位置时的受力分析图 如图所示 在小球运动的过程中 F1的方向不变 F2与竖直方向的夹角逐渐变大 画力的动态平行四边形 由图可知F1 F2均增大 选项B正确 答案BC D 答案D 1 解析动态平衡问题的常用方法 考点四平衡问题中的临界 极值 问题 B 解析以a b为整体 整体受重力2mg 悬绳OA的拉力FT及拉力F三个力而平衡 如图所示 三力构成的矢量三角形中 当力F垂直于悬绳拉力FT时有最小值 且最小值F 2mgsin mg B项正确 答案B 例3 如图所示 三根长度均为l的轻绳分别连接于C D两点 A B两端被悬挂在水平天花板上 相距2l 现在C点上悬挂一个质量为m的重物 为使CD绳保持水平 在D点上可施加力的最小值为 C 答案 C A 答案A 2 如图所示 用轻绳吊一个重为G的小球 欲施一力F使小球在图示位置平衡 30 下列说法正确的是 A 力F最小值为Gsin B 若力F与绳拉力大小相等 力F方向与竖直方向必成 角C 若力F与G大小相等 力F方向与竖直方向可能成 角D 若力F与G大小相等 力F方向与竖直方向可能成2 角 ABD 解析 根据力的平行四边形定则可知 当力F与轻绳垂直斜向上时 力F有最小值 根据物体的平衡条件可知 其值为Gsin A正确 若力F与绳拉力大小相等 则力F的方向与轻绳中拉力的方向应该相对于过小球的竖直线对称 所以力F方向与竖直方向必成 角 故B正确 若力F与G大小相等 则有两种情况 一种情况是力F与G是一对平衡力 另一种情况是力F与G的合力与轻绳中拉力是一对平衡力 此时力F方向与竖直方向成2 角斜向下 C错 D正确 答案 ABD 解决临界问题的基本思路是 1 认真审题 详细分析问题中变化的过程 包括分析整体过程中有几个阶段 2 寻找过程中变化的物理量 自变量与因变量 3 探索因变量随自变量变化时的变化规律 要特别注意相关物理量的变化情况 4 确定临界状态 分析临界条件 找出临界关系 求解平衡问题中的临界问题常用的方法1 解析法分析研究对象的受力情况 将力按作用效果分解或正交分解 根据平衡条件列出方程 并推导出未知量的函数表达式 再根据已知量的变化情况结合函数关系确定未知量的大小或方向的变化情况 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 求解平衡问题中的临界问题常用的方法2 图解法当物体所受的力变化时 根据物体的受力特点进行受力分析 画出平行四边形或三角形 注意明确各个力的变化量和不变量 结合数学规律对比分析 使动态问题静态化 抽象问题形象化 问题将变得易于分析处理 根据平衡条件作出力的矢量图 如只受三个力 则这三个力构成封闭矢量三角形 然后根据矢量图进行动态分析 确定最大值和最小值 求解平衡问题中的临界问题常用的方法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 特别提醒 1 求解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 找出平衡的临界点和极值点 2 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 而是把某个物理量推向极端 即极大和极小 并依此做出科学的推理分析 从而给出判断或导出一般结论 3 求解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 找出平衡的临界点和极值点 4 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 而是把某个物理量推向极端 即极大和极小 并依此做出科学的推理分析 从而给出判断或导出一般结论