2014届高考物理总复习第2章第3讲受力分析、共点力作用下物体的平衡课件

第二章第二章 相互作用相互作用第三讲受力分析、共点力作用下物体的平衡第三讲受力分析、共点力作用下物体的平衡考纲展示考纲展示共点力的平衡共点力的平衡()复习目标复习目标1.掌握受力分析的方法和步骤，能熟掌握受力分析的方法和步骤，能熟练的对物体进行受力分析练的对物体进行受力分析2.了解平衡状态，知道共点力作用下了解平衡状态，知道共点力作用下物体的平衡条件物体的平衡条件3.熟练应用共点力平衡的条件解决实熟练应用共点力平衡的条件解决实际问题际问题.知识点一受力分析知识点一受力分析1定义：定义：把指定物体把指定物体(或研究对象或研究对象)在特定的物理环境中把在特定的物理环境中把所有所有 都分析出来，并画出都分析出来，并画出，这个过程就是受力，这个过程就是受力分析分析2受力分析的顺序受力分析的顺序先找先找 (重力、电场力、磁场力重力、电场力、磁场力)，再找，再找 (弹弹力、摩擦力力、摩擦力)，最后分析其他力，最后分析其他力外力外力受力图受力图场力场力接触力接触力1受力分析的三个判断依据受力分析的三个判断依据(1)从力的概念判断，寻找对应的施力物体从力的概念判断，寻找对应的施力物体(2)从力的性质判断，寻找产生的原因从力的性质判断，寻找产生的原因(3)从力的效果判断，寻找是否产生形变或改变运动状态从力的效果判断，寻找是否产生形变或改变运动状态2受力分析的常用方法受力分析的常用方法(1)整体法和隔离法整体法和隔离法方法方法整体法整体法隔离法隔离法概念概念将加速度相同的几个相互将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体关联的物体作为一个整体进行分析的方法进行分析的方法将所研究的对象从将所研究的对象从周围的物体中分离周围的物体中分离出来进行分析的方出来进行分析的方法法选用原选用原则则研究系统外的物体对系统研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体整体的作用力或系统整体的加速度的加速度研究系统内部各物研究系统内部各物体之间的相互作用体之间的相互作用力力注意问注意问题题受力分析时不考虑系统内受力分析时不考虑系统内各物体之间的相互作用力各物体之间的相互作用力一般情况下隔离受一般情况下隔离受力较少的物体力较少的物体(2)假设法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影响的不同来判断该力是否存在3受力分析的基本步骤受力分析的基本步骤(1)明确研究对象明确研究对象即确定分析受力的物体，研究对象可以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)隔离物体分析隔离物体分析将研究对象从周围的物体中隔离出来，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)画受力示意图画受力示意图边分析边将力一一画在受力示意图上，边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出力的方向，标明各力的符号准确标出力的方向，标明各力的符号1(2013济南检测济南检测)如图所示，物体如图所示，物体A在竖直向上的拉力在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上，关于的作用下能静止在斜面上，关于A受力的个数，下列说法中正确受力的个数，下列说法中正确的是的是()AA一定受两个力作用一定受两个力作用BA一定受四个力作用一定受四个力作用CA可能受三个力作用可能受三个力作用DA受两个力或者四个力作用受两个力或者四个力作用解析：解析：若若F等于物体重力，等于物体重力，A受重力和拉力受重力和拉力F两个力作用；两个力作用；若若F小于物体重力，小于物体重力，A受重力、拉力受重力、拉力F、支持力和摩擦力四个力、支持力和摩擦力四个力作用，选项作用，选项D正确正确答案：答案：D知识点二共点力的平衡知识点二共点力的平衡1共点力共点力作用于物体的作用于物体的 或力的或力的 相交于一点的力相交于一点的力2平衡状态平衡状态(1)物体保持物体保持 或或 的状态的状态(2)通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化的过通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化的过程程(动态平衡动态平衡)同一点同一点作用线作用线静止静止匀速直线运动匀速直线运动0 0 0 相等相等 相反相反 平衡力平衡力(2)三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状三力平衡：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态，其中任何一个力与其余两个力的合力大小 ，方向，方向；并且这三个力的矢量可以形成；并且这三个力的矢量可以形成(3)多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状多力平衡：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态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小 ，方向，方向 相等相等相反相反一个封闭的矢量三角形一个封闭的矢量三角形相等相等相反相反1处理平衡问题常用的方法处理平衡问题常用的方法方法方法内容内容分解法分解法物体受到几个力的作用，将某一个力按力的实际效果进行物体受到几个力的作用，将某一个力按力的实际效果进行分解，则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件分解，则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件合成法合成法物体受几个力的作用，通过合成的方法将它们简化成两个物体受几个力的作用，通过合成的方法将它们简化成两个力，这两个力满足二力平衡条件力，这两个力满足二力平衡条件正交分解正交分解法法将处于平衡状态的物体所受的力分解为相互正交的两组，将处于平衡状态的物体所受的力分解为相互正交的两组，每一组的力都满足二力平衡条件每一组的力都满足二力平衡条件力的三角力的三角形法形法物体受同一平面内三个互不平行的力的作用平衡时，这三物体受同一平面内三个互不平行的力的作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形，反之，个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形，反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零利用三角形法，根据正弦定理、余弦定理的合力必为零利用三角形法，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力或相似三角形等数学知识可求得未知力2.处理动态平衡、临界与极值问题的常用方法处理动态平衡、临界与极值问题的常用方法方法方法步骤步骤解析法解析法列平衡方程求出未知量与已知量的关列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式系表达式根据已知量的变化情况来确根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况定未知量的变化情况图解法图解法根据已知量的变化情况，画出平行四根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化边形的边角变化确定未知量大小、方确定未知量大小、方向的变化向的变化2如图所示，倾角为如图所示，倾角为的光滑斜面放在水平面上，斜面上的光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的竖直板挡住一个质量为用固定的竖直板挡住一个质量为m的光滑小球，当整个装置沿水的光滑小球，当整个装置沿水平面以速度平面以速度v匀速向左运动时，以下说法中正确的是匀速向左运动时，以下说法中正确的是()A斜面对小球的弹力大小为斜面对小球的弹力大小为mgcos B竖直板对小球的弹力大小为竖直板对小球的弹力大小为mgtan C竖直板对小球的弹力大小为竖直板对小球的弹力大小为0D斜面和竖直板对小球的作用力的合力水平向左斜面和竖直板对小球的作用力的合力水平向左答案：答案：B (2011山东高考山东高考)如图所示，将两相同的木块如图所示，将两相同的木块a、b置于置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁上开始时墙壁上开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，拉力，a所受摩擦力所受摩擦力Ffa0，b所受摩擦力所受摩擦力Ffb0，现将右侧细绳，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间剪断，则剪断瞬间AFfa大小不变大小不变BFfa方向改变方向改变CFfb仍然为零仍然为零 DFfb方向向右方向向右 本题考查对弹簧和轻绳上弹力的分析，轻绳的本题考查对弹簧和轻绳上弹力的分析，轻绳的弹力可以在瞬间突变，而弹簧的弹力发生变化需要一段时间弹力可以在瞬间突变，而弹簧的弹力发生变化需要一段时间解析：解析：弹簧处于伸长状态，弹簧对物体施加的是拉力先弹簧处于伸长状态，弹簧对物体施加的是拉力先对物体对物体b进行受力分析在轻绳未剪断时，进行受力分析在轻绳未剪断时，b在水平方向上受到在水平方向上受到两个力的作用，向左的弹簧的拉力和向右的绳的拉力，在突然两个力的作用，向左的弹簧的拉力和向右的绳的拉力，在突然剪断细绳时，弹簧的拉力还没有发生变化，即弹簧的长度没有剪断细绳时，弹簧的拉力还没有发生变化，即弹簧的长度没有变化，物体变化，物体b具有向左运动的趋势，所以要受到一个与弹簧拉力具有向左运动的趋势，所以要受到一个与弹簧拉力方向相反的摩擦力，方向相反的摩擦力，C错误，错误，D正确对物体正确对物体a受力分析，在剪受力分析，在剪断细绳前后，物体断细绳前后，物体a的位置没有发生变化，受到的弹簧拉力和细的位置没有发生变化，受到的弹簧拉力和细绳拉力没有发生变化，故它所受到的摩擦力没有发生变化，绳拉力没有发生变化，故它所受到的摩擦力没有发生变化，A正正确，确，B错误错误答案：答案：AD受力分析的基本思路受力分析的基本思路【变式训练【变式训练】1.(2013福建六校联考福建六校联考)如图所示，水平桌面如图所示，水平桌面上叠放着上叠放着A、B两物体，两物体，B物体受力物体受力F作用，作用，A、B一起相对地面一起相对地面向右做匀减速直线运动，则向右做匀减速直线运动，则B物体的受力个数为物体的受力个数为()A4个个 B5个个C6个个D7个个解析：解析：先用隔离法，选取先用隔离法，选取A为研究对象，为研究对象，A必受到必受到B对其施对其施加的水平向左的摩擦力，所以加的水平向左的摩擦力，所以A对对B施加了水平向右的摩擦力；施加了水平向右的摩擦力；再运用整体法，选取再运用整体法，选取A和和B组成的系统为研究对象，系统做匀减组成的系统为研究对象，系统做匀减速运动，合力方向向后，即地面对系统或速运动，合力方向向后，即地面对系统或B物体施加了水平向左物体施加了水平向左的摩擦力；最后再选取的摩擦力；最后再选取B为研究对象，其共受到为研究对象，其共受到6个力的作用：个力的作用：竖直向下的重力，竖直向下的重力，A对其竖直向下的压力和水平向左的摩擦力，对其竖直向下的压力和水平向左的摩擦力，地面对它竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力以及水平拉力地面对它竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力以及水平拉力F.答案：答案：C 解答本题时应注意以下三点：解答本题时应注意以下三点：(1)A、B一起向右匀速运动，系统合力为零一起向右匀速运动，系统合力为零(2)A与杆间的摩擦力为滑动摩擦力与杆间的摩擦力为滑动摩擦力(3)风对风对B球的风力始终沿水平方向球的风力始终沿水平方向解析：解析：先取先取A、B整体为研究对象受力分析如图甲所示，由整体为研究对象受力分析如图甲所示，由平衡条件得：平衡条件得：FAN(mAmB)g，FfAF，可知杆对，可知杆对A的支持力与的支持力与风力风力F无关，无关，C正确；正确；答案：答案：C整体法与隔离法是分析系统平衡整体法与隔离法是分析系统平衡(或动态平或动态平衡衡)问题的常用方法问题的常用方法分析系统外力时，优先考虑整体法，分析系统内力时，优分析系统外力时，优先考虑整体法，分析系统内力时，优先考虑隔离法，有时即使分析系统外力，也必须采用隔离法先先考虑隔离法，有时即使分析系统外力，也必须采用隔离法先分析某些物理量及其变化分析某些物理量及其变化【变式训练【变式训练】2.(2013浙江四校联考浙江四校联考)如图所示，物体如图所示，物体A放在放在斜面体斜面体B上，上，A恰能沿斜面匀速下滑，而斜面体恰能沿斜面匀速下滑，而斜面体B静止不动若静止不动若沿斜面方向用力向下推此物体沿斜面方向用力向下推此物体A，使物体，使物体A沿斜面加速下滑，则沿斜面加速下滑，则此时斜面体此时斜面体B受地面的摩擦力受地面的摩擦力()A方向水平向右方向水平向右B方向水平向左方向水平向左C大小为零大小为零D无法判断大小和方向无法判断大小和方向解析：解析：根据物体根据物体A放在斜面体放在斜面体B上，上，A恰能沿斜面匀速下恰能沿斜面匀速下滑，把物体和斜面看作整体，可判断出此时斜面体滑，把物体和斜面看作整体，可判断出此时斜面体B受地面的摩受地面的摩擦力大小为零此时斜面体擦力大小为零此时斜面体B受受A的滑动摩擦力沿斜面方向用的滑动摩擦力沿斜面方向用力向下推此物体力向下推此物体A，此时斜面体，此时斜面体B受受A的滑动摩擦力不变，此时的滑动摩擦力不变，此时斜面体斜面体B受地面的摩擦力大小仍为零，选项受地面的摩擦力大小仍为零，选项C正确正确答案：答案：C (16分分)物体物体A的质量为的质量为2 kg，两根轻细绳，两根轻细绳b和和c的一端连的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体接于竖直墙上，另一端系于物体A上，在物体上，在物体A上另施加一个方上另施加一个方向与水平线成向与水平线成角的拉力角的拉力F，相关几何关系如图所示，相关几何关系如图所示，60.若要使两绳都能伸直，求拉力若要使两绳都能伸直，求拉力F的大小范围的大小范围(g取取10 m/s2)本题可以利用解析法进行分析，通过列出的平衡本题可以利用解析法进行分析，通过列出的平衡方程求出绳方程求出绳b和绳和绳c的拉力表达式，若要使两绳都伸直，则必须的拉力表达式，若要使两绳都伸直，则必须保证两绳的拉力都大于或等于零，进而求出保证两绳的拉力都大于或等于零，进而求出F的极值的极值解决临界极值问题的常用方法解决临界极值问题的常用方法1图解法：当物体所受的力变化时，根据物体的受力特点图解法：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化、抽象问题形象化，问题将变得易于分析处理2解析法：分析研究对象的受力情况，将力按作用效果分解析法：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的大小或方向的变化情况【变式训练【变式训练】3.如图所示，两个质量均为如图所示，两个质量均为m的小环套在一水的小环套在一水平放置的粗糙长杆上，两根长度均为平放置的粗糙长杆上，两根长度均为l的轻绳一端系在小环上，的轻绳一端系在小环上，另一端系在质量为另一端系在质量为M的木块上，两个小环之间的距离也为的木块上，两个小环之间的距离也为l，小，小环保持静止试求：环保持静止试求：(1)小环对杆的压力；小环对杆的压力；(2)小环与杆之间的动摩擦因数小环与杆之间的动摩擦因数至少为多大？至少为多大？(2012新课标全国高考新课标全国高考)如图所示，一小球放置在木板如图所示，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，球对木板的压力大小为力大小为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AN1始终减小，始终减小，N2始终增大始终增大BN1始终减小，始终减小，N2始终减小始终减小CN1先增大后减小，先增大后减小，N2始终减小始终减小DN1先增大后减小，先增大后减小，N2先减小后增大先减小后增大解析：解析：取小球为研究对象，小球受到重取小球为研究对象，小球受到重力力G、竖直墙面对小球的压力、竖直墙面对小球的压力N1和木板对小球和木板对小球的支持力的支持力N2(大小等于大小等于N2)三个力作用，如图三个力作用，如图所示，所示，N1和和N2的合力为的合力为G，GG，则，则G恒恒定不变，当木板向下转动时，定不变，当木板向下转动时，N1、N2变化如变化如图所示，则图所示，则N1、N2都减小，即都减小，即N1、N2都减都减小，所以正确选项为小，所以正确选项为B.答案：答案：B易错分析易错分析(1)定性分析多个力的动态平衡时常用图解法，但定性分析多个力的动态平衡时常用图解法，但有时易误认为有时易误认为“变量变量”是是“不变量不变量”(2)弄不清木板对小球的作用力是否为单调变化的，误认为弄不清木板对小球的作用力是否为单调变化的，误认为木板对小球的支持力不是单调变化的，而误选木板对小球的支持力不是单调变化的，而误选D