高考物理一轮复习专题24受力分析共点力的平衡教学案
专题2.4 受力分析 共点力的平衡
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,学会用图解法分析动态平衡问题和极值问题.
一、共点力的平衡
1.平衡状态:物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
2.共点力的平衡条件
F合=0或者
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,这两个力必定大小相等,方向相反。
(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相等,方向相反;并且这三个力的矢量可以形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,其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等,方向相反。
高频考点一 物体的受力分析
【例1】 (多选)
如图所示,物体M在竖直向上的拉力F作用下静止在一固定的粗糙斜面上,则物体M受力的个数可能为( )
A.2个 B.3个
C.4个 D.5个
解析:当F=mg时,物体只受到重力和拉力F的作用;当F
μ2(m+M)g时,木板便会开始运动
D.无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动
答案 AD
14.有一堆砂子在水平面上堆成圆锥形,稳定时底角为α
,如图11所示。如果视每粒砂子完全相同,砂子与砂子之间,砂子与地面之间的动摩擦因数均为μ,砂子之间的最大静摩擦力可近似认为与滑动摩擦力相等,以下说法正确的是( )
图11
A.砂堆稳定时,砂堆底面受到地面的摩擦力一定为零
B.砂堆稳定时,只有形成严格规则的圆锥,底面受到地面的摩擦力才为零
C.砂堆稳定时形成的圆锥的底角最大值满足tan αmax= μ
D.砂堆稳定时形成的圆锥的底角最大值满足cos αmax= μ
解析 对于砂堆整体,只受到重力和底面的支持力,水平方向上不受力,A正确;不论砂堆的形状是否为规则的圆锥形,整体受力不变,B错误;对砂堆侧面上的某粒砂子受力分析,如图所示则FN=mgcos α,Ff=mgsin α,Ff≤μFN,解得tan αmax =μ,C正确,D错误。
答案 AC
15.如图12所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O,轻绳OB水平且B端与站在水平面上质量为m2的人相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲及人均处于静止状态。(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
图12
(1)轻绳OA、OB受到的拉力分别是多大?
(2)人受到的摩擦力是多大?方向如何?
(3)若人的质量m2=60 kg,人与水平面之间的动摩擦因数μ=0.3,欲使人在水平面上不滑动,则物体甲的质量最大不能超过多少?
解析 (1)以结点O为研究对象进行受力分析,如图甲所示,由平衡条件有
甲
(2)对人受力分析,如图乙所示,人在水平方向受到OB绳的拉力FOB′和水平向左的静摩擦力作用,由平衡条件得f=FOB′
乙
又FOB′=FOB
所以f=FOB=m1g
答案 (1)m1g m1g
(2)m1g 水平向左 (3)24 kg