受力分析共点力平衡课件

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1、第第4 4节受力分析共点力平衡节受力分析共点力平衡1 1定义：把指定物体定义：把指定物体(或研究对象或研究对象)在特定的物理在特定的物理 环境中受到的所有外力都分析出来，并画出物体环境中受到的所有外力都分析出来，并画出物体 的示意图的过程的示意图的过程2 2受力分析的一般顺序受力分析的一般顺序先分析先分析 (重力、电场力、磁场重力、电场力、磁场 力力)，再分，再分析析 (弹力、摩擦力弹力、摩擦力)，最后分析其它力，最后分析其它力受力受力 场力场力接触力接触力一、受力分析一、受力分析1 1平衡状态平衡状态 (1)(1)静止：物体的静止：物体的 和和 都等于零的状态都等于零的状态(2)(2)匀速直

2、线运动：物体的匀速直线运动：物体的 不为零，其不为零，其 为零的状态为零的状态2 2平衡条件平衡条件(1)(1)物体所受合外力为零，即物体所受合外力为零，即F F合合0.0.(2)(2)若采用正交分解法，平衡条件表达式为若采用正交分解法，平衡条件表达式为FxFx0 0，FyFy0.0.速度速度加速度加速度速度速度加速度加速度二、共点力作用下物体的平衡二、共点力作用下物体的平衡3.平衡条件的推论平衡条件的推论平衡平衡类型类型推论推论二力二力平衡平衡如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小这两个力必定大小 、方向、方向 ，在同，在同一直线

3、上一直线上三力三力平衡平衡如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任意两个力的其中任意两个力的 一定与第三个力大一定与第三个力大小小 ，方向，方向 ，在同一直线上，在同一直线上多力多力平衡平衡如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的何一个力与其余力的 大小大小 ，方向，方向 ，在同一直线上，在同一直线上相等相等相反相反合力合力相等相等相反相反合力合力相等相等相反相反例例1 1 如图所示，如图所示，A、B两物体紧靠着放在粗糙水平两物体紧靠着放在粗糙水平面上面上A、B间接触面光滑在水平推力间接

4、触面光滑在水平推力F作用下两作用下两物体一起加速运动，物体物体一起加速运动，物体A恰好不离开地面，关于恰好不离开地面，关于A、B两物体的受力个数，下列说法正确的是两物体的受力个数，下列说法正确的是()AA受受3个力，个力，B受受4个力个力 BA受受4个力，个力，B受受3个力个力 CA受受3个力，个力，B受受3个力个力 DA受受4 个力，个力，B受受4个力个力题型一：物体的受力分析题型一：物体的受力分析【解析】【解析】A恰好不离开地面，说明地面对恰好不离开地面，说明地面对A恰好无支持恰好无支持力，摩擦力也为力，摩擦力也为0，A受重力、水平推力受重力、水平推力F、B对对A的弹的弹力三个力作用，力三

5、个力作用，B受重力、地面支持力、地面摩擦力、受重力、地面支持力、地面摩擦力、A对对B的弹力四个力作用的弹力四个力作用【答案】【答案】A【方法与知识感悟】【方法与知识感悟】受力分析是高中物理的基础，受力分析是高中物理的基础，贯穿于力学、电磁学等知识中，对研究对象进行受贯穿于力学、电磁学等知识中，对研究对象进行受力分析是解决所有力学问题的关键力分析是解决所有力学问题的关键(1)受力分析的一般步骤受力分析的一般步骤元贝驾考 元贝驾考2016科目一 科目四驾考宝典网 http:/驾考宝典2016科目一 科目四受力分析过程中，判断弹力、摩擦力的有无是难点，受力分析过程中，判断弹力、摩擦力的有无是难点，可

6、采用假设法、运动状态法、转换对象法、以及运可采用假设法、运动状态法、转换对象法、以及运用牛顿第三定律等方法进行判断用牛顿第三定律等方法进行判断(2)研究对象的选取方法：整体法和隔离法研究对象的选取方法：整体法和隔离法例例2 2 如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为的斜面上，的斜面上，放一质量为放一质量为m m的小球，小球被竖直的小球，小球被竖直的木板挡住，不计摩擦，则球对挡板的木板挡住，不计摩擦，则球对挡板的压力是的压力是()A Amgmgcos cos B Bmgmgtan tan C.DC.Dmgmgcosmg【思路点拨】【思路点拨】先对小球进行正确的受力分析，并画出先对小球进行正确的受力

7、分析，并画出受力示意图，然后将某些力分解或合成，最后列平衡受力示意图，然后将某些力分解或合成，最后列平衡方程求解方程求解题型二：三力平衡问题题型二：三力平衡问题【解析】【解析】解法一：解法一：(正交分解法正交分解法)：对小球受力分析如图：对小球受力分析如图甲所示，小球静止，处于平衡状态，沿水平和竖直方向甲所示，小球静止，处于平衡状态，沿水平和竖直方向建立坐标系，将建立坐标系，将FN2正交分解，列平衡方程为正交分解，列平衡方程为FN1FN2sin mgFN2cos 可得：球对挡板的压力可得：球对挡板的压力FN1FN1mgtan，所以，所以B正正确确 解法二：解法二：(力的合成法力的合成法)：如上

8、图乙所示，小球处于平衡：如上图乙所示，小球处于平衡状态，合力为零状态，合力为零FN1与与FN2的合力一定与的合力一定与mg平衡，即平衡，即等大反向解三角形可得：等大反向解三角形可得：FN1mgtan，所以，球，所以，球对挡板的压力对挡板的压力FN1FN1mgtan.所以所以B正确正确解法三：解法三：(按力的作用效果分解按力的作用效果分解)：小球所受的重力产生：小球所受的重力产生垂直板方向挤压竖直板的效果和垂直斜面方向挤压斜面垂直板方向挤压竖直板的效果和垂直斜面方向挤压斜面的效果，将重力的效果，将重力G按效果分解为如上图丙中所示的两分按效果分解为如上图丙中所示的两分力力G1和和G2，解三角形可得

9、：，解三角形可得：FN1G1mgtan，所以，所以，球对挡板的压力球对挡板的压力FN1FN1mgtan.所以所以B正确正确解法四：解法四：(三角形法则三角形法则)：如右图：如右图所示，小球处于平衡状态，合所示，小球处于平衡状态，合力为零，所受三个力经平移首力为零，所受三个力经平移首尾顺次相接，一定能构成封闭三角形由三角形解尾顺次相接，一定能构成封闭三角形由三角形解得：得：FN1mgtan，故挡板受压力，故挡板受压力FN1FN1mgtan.所以所以B正确正确【方法与知识感悟】【方法与知识感悟】1.共点力作用下物体平衡的一共点力作用下物体平衡的一般解题思路：般解题思路：(1)选取研究对象选取研究对

10、象(整体法、隔离法整体法、隔离法)；(2)分析研究对象的受力情况，并作出受力图；分析研究对象的受力情况，并作出受力图；(3)将某些力处理将某些力处理(正交分解、合成或按力的实际效正交分解、合成或按力的实际效果分解果分解)；(4)利用平衡条件建立方程并求解利用平衡条件建立方程并求解 2处理共点力平衡问题常用的方法处理共点力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，将某一个力按力的效果物体受到几个力的作用，将某一个力按力的效果进行分解，则其分力和其他力在所分解的方向上进行分解，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

11、的方法将它们简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化成两个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交的两组，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，构成一个闭时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个闭合三角形，反之，若三个力的矢量箭头首尾相接合三角形，反之，若三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这

12、三个力的合力必为零，利恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零，利用三角形定则，根据正弦定理、余弦定理或矢量用三角形定则，根据正弦定理、余弦定理或矢量三角形与几何三角形相似等数学知识可求解未知三角形与几何三角形相似等数学知识可求解未知力力.3.物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比较简单较简单例例3 3 如图所示，质量分别为如图所示，质量分别为m m1 12 kg2 kg、m m2 21 kg1 kg的两个的两个物体通过轻弹簧连接，在力物体通过轻弹簧连接，在力F F15 N15 N的作用下一起沿水平的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动方向做匀速直

13、线运动(m m1 1在地面，在地面，m m2 2在空中在空中)，力，力F F与水平与水平方向成方向成5353角，角，(g g取取10 m/s10 m/s2 2)求：求：(1)(1)物体物体m m1 1与地面间的动摩擦因数与地面间的动摩擦因数；(2)(2)弹簧的弹力大小弹簧的弹力大小题型三：连接体平衡问题题型三：连接体平衡问题【思路点拨】【思路点拨】【方法与知识感悟】【方法与知识感悟】解决连接体问题时，往往采用解决连接体问题时，往往采用整体法与隔离法相结合的方法整体法与隔离法相结合的方法整体法与隔离法整体法与隔离法 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将加速度相同的几个物体作为一个

14、整体来物体作为一个整体来分析的方法分析的方法将研究对象与周围物将研究对象与周围物体分隔开的方法体分隔开的方法选用选用原则原则研究系统外的物体对研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的作用力或系统整体的加速度系统整体的加速度研究系统内物体之间研究系统内物体之间的相互作用力的相互作用力注意注意问题问题受力分析时不要再考受力分析时不要再考虑系统内物体间的相虑系统内物体间的相互作用互作用一般隔离受力较少的一般隔离受力较少的物体，原先系统的内物体，原先系统的内力变成了物体受的外力变成了物体受的外力力题型四：动态平衡问题题型四：动态平衡问题例例4 4 如图所示，将一套在光滑圆轨上的小圆环用一如图所示

15、，将一套在光滑圆轨上的小圆环用一始终沿切线方向的力缓慢地由底端拉向始终沿切线方向的力缓慢地由底端拉向A点，则小圆点，则小圆环在向上拉动的过程中环在向上拉动的过程中()A圆轨对小圆环的支持力变大圆轨对小圆环的支持力变大B圆轨对小圆环的支持力变小圆轨对小圆环的支持力变小C小圆环受的拉力小圆环受的拉力F变大变大D小圆环受的拉力小圆环受的拉力F不变不变【解析】【解析】作出小环受力的矢量三角形如图，作出小环受力的矢量三角形如图，由图知：由图知：FNmgcos，随着环上移，随着环上移，减减小，所以小，所以FN增大，增大，A对，对，B错，错，Fmgsin，所以所以F减小，减小，C、D都错都错【答案】【答案】

16、A【方法与知识感悟】【方法与知识感悟】1.动态平衡问题：通过控制某些动态平衡问题：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程中物体又始终处于一系列的平衡状态2解决动态平衡问题的常用方法解决动态平衡问题的常用方法方法方法步骤步骤解析解析法法选某一状态对物体进行受力分析选某一状态对物体进行受力分析将物体受的力按实际效果分解或正交分解将物体受的力按实际效果分解或正交分解列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情根据已知量的变化

17、情况来确定未知量的变化情况况图解图解法法选某一状态对物体进行受力分析选某一状态对物体进行受力分析根据平衡条件画出平行四边形或矢量三角形根据平衡条件画出平行四边形或矢量三角形根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化情况角变化情况确定未知量大小、方向的变化确定未知量大小、方向的变化例例5 5 跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A A和物体和物体B B，物体物体A A放在倾角为放在倾角为的斜面的斜面上，如图所示已知物体上，如图所示已知物体A A的的质量为质量为m m，物体，物体A A与斜面的动与斜面的动摩擦因数为摩擦因数

18、为(tanN2 BN1N2CN1N2 D无法比较无法比较C2在农村，人们经常将农具斜靠墙放置，我们将在农村，人们经常将农具斜靠墙放置，我们将它等效成如图所示模型：它等效成如图所示模型：A、B两个小球通过细轻两个小球通过细轻杆连接，斜靠在竖直墙上，不计竖直墙壁的摩擦，杆连接，斜靠在竖直墙上，不计竖直墙壁的摩擦，当当B球向右移动少许后，两球仍静止，下列说法正球向右移动少许后，两球仍静止，下列说法正确的是确的是()A地面对地面对B球的支持力增大球的支持力增大B地面对地面对B球的摩擦力减小球的摩擦力减小C轻杆中的弹力增大轻杆中的弹力增大D地面对地面对B球的支持力减小球的支持力减小C*3.滑滑梯是小孩子

19、很喜滑滑梯是小孩子很喜欢的娱乐活动如图所欢的娱乐活动如图所示，一个小孩正在滑梯上示，一个小孩正在滑梯上匀速下滑，则匀速下滑，则()A小孩所受的重力与小孩所受的弹力大小相等小孩所受的重力与小孩所受的弹力大小相等B小孩所受的重力与小孩所受的摩擦力大小相等小孩所受的重力与小孩所受的摩擦力大小相等C小孩所受的弹力和摩擦力的合力与小孩所受的重小孩所受的弹力和摩擦力的合力与小孩所受的重力大小相等力大小相等D小孩所受的重力和弹力的合力与小孩所受的摩擦小孩所受的重力和弹力的合力与小孩所受的摩擦力大小相等力大小相等CD【解析】【解析】小孩受重力、支持力小孩受重力、支持力(弹力弹力)、滑动摩擦力三个力、滑动摩擦力

20、三个力的作用处于平衡状态，任意两个力的合力跟第三个力大小的作用处于平衡状态，任意两个力的合力跟第三个力大小相等，方向相反，所以相等，方向相反，所以CD是对的是对的4木块木块A、B分别重分别重50 N和和60 N，它们与水平地面之间，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为的动摩擦因数均为0.25；夹在；夹在A、B之间轻弹簧被压缩了之间轻弹簧被压缩了2 cm，弹簧，弹簧的劲度系数为的劲度系数为400 N/m.系统置于系统置于水平地面上静止不动现用水平地面上静止不动现用F1 N的水平拉力作用在的水平拉力作用在木块木块B上如图所示力上如图所示力F作用后作用后()A木块木块A所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是

21、12.5 NB木块木块A所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是11.5 NC木块木块B所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是9 ND木块木块B所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是7 NC【解析】【解析】未加未加F时，木块时，木块A在水平面内受弹簧的弹力在水平面内受弹簧的弹力F1及静摩擦力及静摩擦力F2作用，且作用，且F1F2kx8 N，木块，木块B在水在水平面内受弹簧弹力平面内受弹簧弹力F2和静摩擦力和静摩擦力F2作用，且作用，且F1F2kx8 N，在木块，在木块B上施加上施加F1 N向右的拉力后，由于向右的拉力后，由于F1FG，故木块，故木块B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小为小为

22、FBF2F9 N，木块，木块A的受力情况不变的受力情况不变5 5如图所示，斜面小车如图所示，斜面小车M M 静止静止在光滑水平面上，在光滑水平面上，M M 左边紧贴左边紧贴墙壁，若在墙壁，若在M M 斜面上放一个物斜面上放一个物体体m m，当，当m m沿着沿着M M 的斜面下滑时，的斜面下滑时，M M 始终静止不动，则始终静止不动，则M M 受力个数可能为受力个数可能为()()A A4 4个或个或5 5个个 B B5 5个或个或6 6个个C C3 3个或个或4 4个个 D D4 4个或个或6 6个个A【解析】【解析】斜面光滑时，斜面光滑时，M受到重力、地面支持力、受到重力、地面支持力、m对对它

23、的压力和墙壁对它的弹力共它的压力和墙壁对它的弹力共4个力；斜面粗糙个力；斜面粗糙m匀速下匀速下滑时，滑时，M受到重力、地面支持力、受到重力、地面支持力、m对它的压力和对它的压力和m对它对它的摩擦力共的摩擦力共4个力；斜面粗糙，且个力；斜面粗糙，且m加速下滑时，加速下滑时，M受到受到重力、地面支持力、重力、地面支持力、m对它的压力、对它的压力、m对它的摩擦力和墙对它的摩擦力和墙壁对它的弹力壁对它的弹力5个力个力【提升能力】【提升能力】*6.如图所示，一辆质量为如图所示，一辆质量为M的汽车的汽车沿水平面向右运动，通过定滑轮将沿水平面向右运动，通过定滑轮将质量为质量为m的重物的重物A缓慢吊起在吊缓慢

24、吊起在吊起重物的过程中，关于绳子的拉力起重物的过程中，关于绳子的拉力FT、汽车对地面的压、汽车对地面的压力力FN和汽车受到的摩擦力和汽车受到的摩擦力Ff随细绳与水平方向的夹角随细绳与水平方向的夹角变化的图象中正确的是变化的图象中正确的是()ABB 8如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定，最大值一定，A端用铰链固定，滑轮在端用铰链固定，滑轮在A点正上方点正上方(滑轮滑轮大小及摩擦均可不计大小及摩擦均可不计)，B端吊一重物端吊一重物G.现将绳的一端现将绳的一端拴在杆的拴在杆的B端，用拉力端，用拉力F将将B端缓慢上拉端缓慢上拉(均未断均未

25、断)，在，在AB杆达到竖直前，以下分析正确的是杆达到竖直前，以下分析正确的是()A绳子越来越容易断绳子越来越容易断B绳子越来越不容易断绳子越来越不容易断CAB杆越来越容易断杆越来越容易断DAB杆越来越不容易断杆越来越不容易断BB10如图是给墙壁粉刷涂料用的如图是给墙壁粉刷涂料用的“涂料滚涂料滚”的示意的示意图使用时，用撑竿推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上图使用时，用撑竿推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动，把涂料均匀地粉刷到墙上撑竿的重量下缓缓滚动，把涂料均匀地粉刷到墙上撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计，而且撑竿足够长，粉刷工人站和墙壁的摩擦均不计，而且撑竿足够长，粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓缓上

26、推涂料滚，该过程中撑竿在离墙壁一定距离处缓缓上推涂料滚，该过程中撑竿对涂料滚的推力为对涂料滚的推力为F1、涂料滚对墙壁的压力为、涂料滚对墙壁的压力为F2将如将如何变化何变化()AF1增大，增大，F2减小减小BF1减小，减小，F2增大增大CF1、F2均增大均增大DF1、F2均减小均减小D【解析】【解析】把把F1正交分解，正交分解，F1cosmg，F1sinF2，F2F2，mg不变，不变，减小，减小，cos增大，增大，sin减小，所以减小，所以F1减小，减小，F2减小，减小，F2也就减小，所以也就减小，所以D对对11倾角为倾角为37的斜面静止在水平面上，斜面上有的斜面静止在水平面上，斜面上有一重为

27、一重为G的物体的物体A，物体，物体A与斜面间的动摩擦因数与斜面间的动摩擦因数0.5.现给现给A施以一水平力施以一水平力F，如图所示设最大静摩擦力与，如图所示设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等滑动摩擦力相等(sin 370.6，cos 370.8)，如果，如果物体物体A能在斜面上静止，求水平推力能在斜面上静止，求水平推力F与与G的比值范的比值范围围12如图所示，质量为如图所示，质量为M的直角三的直角三棱柱棱柱A放在水平地面上，三棱柱的放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为斜面是光滑的，且斜面倾角为.质量为质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和和B都处于静止状态，求地面对三棱柱的支持力和摩都处于静止状态，求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少？擦力各为多少？【解析】【解析】选取选取A和和B整体为研究对整体为研究对象，它受到重力象，它受到重力(Mm)g，地面支，地面支持力持力FN，墙壁的弹力，墙壁的弹力F和地面的摩和地面的摩擦力擦力Ff的作用的作用(如图所示如图所示)而处于平衡状态根据平衡而处于平衡状态根据平衡条件有：条件有：FN(Mm)g0，FFf，【再上台阶】【再上台阶】