高考物理一轮复习 第二章 第3单元 受力分析 共点力平衡课件 (2).ppt

必考部分 第二章相互作用 第3单元受力分析共点力平衡 网控基础点提炼命题源 一 物体的受力分析1 定义把指定物体 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 的过程 2 受力分析的一般顺序 1 明确研究对象 可以是一个结点 一个物体或物体系统等 根据研究对象不同分为 隔离法 和 整体法 受力图 读读教材 2 按顺序找力 分析场力 电场力 磁场力 分析接触力 弹力 分析其他力 3 画出受力图 标出表示力的字母 并检查一遍 以防漏力或多力 重力摩擦力 二 共点力作用下物体的平衡1 平衡状态物体处于 或 的状态 即a 0 2 共点力的平衡条件 或Fx 0 Fy 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 1 静止匀速直线运动2 F合 03 1 相等相反 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 2 相等相反三角形 3 相等相反 1 如图所示 两个等大 反向的水平力F分别作用在物体A和B上 A B两物体处于静止状态 若各接触面与水平地面平行 则A B两物体各受几个力 A 3个 4个B 4个 4个C 4个 5个D 4个 6个 练练基础 题组一 物体的受力分析 2 L形木板P 上表面光滑 放在固定斜面上 轻质弹簧一端固定在木板上 另一端与置于木板上表面的滑块Q相连 如图所示 若P Q一起沿斜面匀速下滑 不计空气阻力 则木板P的受力个数为 A 3B 4C 5D 6 题组二 共点力作用下物体的平衡 4 如图所示 运动员在双手握紧竖直放置的圆形器械 在手臂OA由水平方向缓慢移动到OA 位置的过程中 若手臂OA OB的拉力分别为FA和FB 则下列表述正确的是 A FA一定小于运动员的重力GB FA与FB的合力始终大小不变C FA的大小保持不变D FB的大小保持不变 题组三 共点力作用下的动态平衡 1 受力分析时 首先确定研究对象 分析其他物体对研究对象的作用力 2 对于三力静态平衡 一般采用合成法或分解法 对三力动态平衡 一般采用图解法 3 物体受四个以上的力作用时 一般要采用正交分解法 建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合 需要分解的力尽可能少 小思考微总结 细研核心点练透经典题 考点一受力分析的常用方法 调研1 多选 A B C三个物体如图所示放置 所有接触面均不光滑 有一个水平力F作用在物体C上 使A B C一起向右做匀速运动 则 A B对A的摩擦力方向水平向左B B对A的摩擦力方向水平向右C C对A的摩擦力方向水平向左D C对A的摩擦力方向水平向右 试题调研 解题探究 1 以A B C整体为研究对象 因向右匀速运动 你能确定地面对B C的摩擦力方向吗 提示 地面对B C的摩擦力为滑动摩擦力 与物体相对运动方向相反 可以确定 2 按照先隔离B 再隔离A 最后再C的顺序能确定三者间摩擦力的方向吗 提示 可以 地面对B的摩擦力向左 A对B的摩擦力向右 对物体A B对A的摩擦力向左 所以C对A的摩擦力向右 同理 可分析C的摩擦力 解析 对A B C整体而言 地面对B C的摩擦力方向皆向左 隔离B 由B匀速运动的受力条件可知 A对B的摩擦力方向向右 则由牛顿第三定律可知B对A的摩擦力方向向左 同理可判断C对A的摩擦力方向向右 答案 AD 关于受力分析的两点提醒 1 特别注意运动状态的分析 物体的受力情况与物体的运动状态有关 分析物体受力时 要注意物体所处的状态 2 整体法与隔离法的灵活运用 一般先选取整体分析运动状态 再选取隔离体分析相互作用的内力 对于复杂问题整体法和隔离法要灵活交叉使用 名师归纳点题破疑 1 1 2014 上海单科 如图所示 光滑斜面固定于水平面上 滑块A B叠放后一起冲上斜面 且始终保持相对静止 A上表面水平 则在斜面上运动时 B受力的示意图 如下图 为 类题练熟 解析 先把A B视为整体 冲上斜面的过程中做匀减速直线运动 所以加速度沿斜面向下 再分析物体B的受力 可判断A正确 1 静态平衡 是指物体或物体系统处于静止状态或匀速直线运动状态 且物体受到的力的大小 方向都保持不变 2 解题步骤 应首先分析物体的受力情况 根据平衡条件列出平衡方程 解方程并对结果进行讨论 3 处理静态平衡问题的常用方法 考点二共点力作用下的静态平衡 调研2 如图所示 质量为M的正方形空木箱放置在粗糙水平面上 沿空木箱对角线有一光滑细轨道 轨道与水平方向间的夹角为45 轨道上有一质量为m的物体沿轨道自由下滑 木箱始终静止在水平面上 求物体下滑的过程中 试题调研 1 轨道对物体的弹力大小 2 地面对木箱的摩擦力的大小和方向 解题指导 1 分析物体受力 利用分解法可求出轨道对物体的弹力 2 隔离木箱 分析其受力 根据平衡条件可求出摩擦力的大小和方向 3 由于二者产生了相对运动 一般不用整体法 1 多个物体组成的物体系受力分析时 所求力为外力时 应以 先整体 再隔离 对物体受力分析 所求力为内力时 应以 先隔离 再整体 的原则分析物体受力 2 物体受三个力平衡时 利用力的分解法或合成法比较简单 3 求解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合 需要分解的力尽可能少 物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法 名师归纳点题破疑 2 1 如图所示 由两种材料做成的半球面固定在水平地面上 球右侧面光滑 左侧面粗糙 O点为球心 A B是两个相同的小物块 可视为质点 物块A静止在左侧面上 物块B在如图所示水平力F作用下静止在右侧面上 AO BO与竖直方向的夹角均为 则A B分别对球面的压力大小之比为 A sin2 1B sin 1C cos2 1D cos 1 类题练熟 1 动态平衡动态平衡 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状态 在问题的描述中常用 缓慢 等语言叙述 考点三共点力作用下的动态平衡 2 动态平衡问题的常用方法 调研3 2013 天津理综 如图所示 小球用细绳系住 绳的另一端固定于O点 现用水平力F缓慢推动斜面体 小球在斜面上无摩擦地滑动 细绳始终处于直线状态 当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平 此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是 A FN保持不变 FT不断增大B FN不断增大 FT不断减小C FN保持不变 FT先增大后减小D FN不断增大 FT先减小后增大 试题调研 解题探究 1 用水平力F缓慢推动斜面体的过程中 小球处于什么状态 缓慢 如何理解 提示 缓慢 可理解为运动速度很小 且运动过程中每一状态都处于平衡状态 通常称为动态平衡状态 2 在运动过程中 斜面对小球支持力的方向是否变化 细绳对小球拉力的方向是否变化 提示 支持力方向与斜面垂直 保持不变 小球绕O点做圆周运动 拉力方向在改变 解析 小球受重力G 细绳的拉力FT及斜面的支持力FN三个力作用而平衡 构成一个首尾相接的三角形 如图所示 随着斜面体的滑动 FT如图所示逐渐向下转动 可知FN不断增大 FT先减小后增大 D正确 答案 D 关于图解法的两点提醒 1 适用类型 用图解法分析物体动态平衡问题时 一般物体只受三个力作用 且其中一个力大小 方向均不变 另一个力的方向不变 第三个力大小 方向均变化 2 最值分析 当大小 方向均可改变的分力与方向不变 大小可变的分力垂直时 其中方向可变的分力存在最小值 名师归纳点题破疑 3 1 2014 山东理综 如图 用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点 制成一简易秋千 某次维修时将两轻绳各剪去一小段 但仍保持等长且悬挂点不变 木板静止时 F1表示木板所受合力的大小 F2表示单根轻绳对木板拉力的大小 则维修后 A F1不变 F2变大B F1不变 F2变小C F1变大 F2变大D F1变小 F2变小 类题练熟 解析 木板静止时 木板受重力G以及两根轻绳的拉力F2 根据平衡条件 木板受到的合力F1 0 保持不变 两根轻绳的拉力F2的合力大小等于重力G 保持不变 当两轻绳剪去一小段后 两根轻绳的拉力F2的夹角变大 因合力不变 故F2变大 选项A正确 选项B C D错误 共点力平衡中的临界 极值问题 思想 方法 技巧 五 名师点睛 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 在问题描述中常用 刚好 刚能 恰好 等语言叙述 2 极值问题平衡物体的极值 一般是指在力的变化过程中的最大值和最小值的问题 3 解决临界与极值问题一般采用解析法或图解法 经典范例 重为G的木块与水平地面间的动摩擦因数为 一人欲用最小的作用力F使木块做匀速运动 则此最小作用力的大小和方向应如何 本题属于典型的三角函数求极值问题 由于力的大小与方向有关 所以首先得出力F与 的函数解析式 再进行三角函数变形 利用三角函数的性质确定极值 另外 也有部分同学存在着力水平时最小的错误认识 导致解题错误 多维思考技法提炼