【物理】2019届一轮复习人教版受力分析共点力的平衡学案

【物理】2019届一轮复习人教版受力分析共点力的平衡学案

‎ ‎ 第07讲 受力分析 共点力的平衡 ‎ ‎★重难点一、受力分析★‎ ‎1．受力分析的基本方法 ‎(1)整体法：‎ ‎①选用原则：研究系统外的物体对系统整体的作用力或者系统整体的加速度；‎ ‎②注意问题：受力分析时不考虑系统内各物体之间的相互作用力。‎ ‎(2)隔离法：‎ ‎①选用原则：研究系统内部各物体之间的相互作用力；‎ ‎②注意问题：一般情况下先隔离受力较少的物体。‎ ‎（3）整体法和隔离法的使用技巧 当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法；而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用隔离法，整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法。‎ ‎2．受力分析的4个步骤 ‎(1)明确研究对象：确定受力分析的物体，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体的组合。‎ ‎(2)隔离物体分析：先分析已知力、重力，再按接触面分析弹力、摩擦力，最后分析其他力。‎ ‎(3)画出受力示意图：画出受力示意图，准确标出各力的方向。‎ ‎(4)检查分析结果：检查画出的每一个力能否找出它的施力物体，检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的物理状态。‎ ‎【特别提醒】‎ 受力分析的五个易错点 ‎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。‎ ‎★重难点二、共点力的平衡★‎ ‎1．处理平衡问题的常用方法 方法 内容 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力等大、反向 效果分解法 物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件 正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件 力的三角形法 对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力 ‎2.常用的数学工具 ‎(1)力的三角形为直角三角形：三角函数、勾股定理等。‎ ‎(2)力的三角形为斜三角形：三角形相似、正、余弦定理等。‎ ‎3.处理平衡问题的两点说明 ‎(1)物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比较简单。‎ ‎(2)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。‎ ‎★重难点三、动态平衡问★‎ ‎1．动态平衡：通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢地变化，物体在这一变化过程中始终处于一系列的平衡状态中，这种平衡称为动态平衡。‎ ‎2．基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”。‎ ‎3．常用方法：解析法、图解法和相似三角形法。‎ ‎(一)解析法 对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图，再根据物体的平衡条件列式求解，得到因变量与自变量的一般函数表达式，最后根据自变量的变化确定因变量的变化。‎ ‎（二）图解法 图解法的适用条件：物体受到三个力的作用，其中一个力的大小、方向均不变，另一个力的方向不变，还有一个力的方向变化。‎ 一般按照以下流程解题。‎ ‎(三)相似三角形法 在三力平衡问题中，如果有一个力是恒力，另外两个力方向都变化，且题目给出了空间几何关系，多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似，可利用相似三角形对应边成比例进行计算。‎ ‎★重难点四、平衡中的临界与极值问题★‎ ‎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”，在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述，常见的临界状态有：‎ ‎(1)两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0(主要体现为两物体间的弹力为0)。‎ ‎(2)绳子断与不断的临界条件为绳中的张力达到最大值；绳子绷紧与松驰的临界条件为绳中的张力为0。‎ ‎(3)存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大。‎ ‎2．极值问题 平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题。一般用图解法或解析法进行分析。‎ ‎3．解决极值问题和临界问题的方法 ‎(1)极限法：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；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，而要把某个物理量推向极端，即极大和极小，并依次做出科学的推理分析，从而给出判断或导出一般结论。‎ ‎(2)数学分析法：通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(或画出函数图象)，用数学方法求极值(如求 二次函数极值、公式极值、三角函数极值)，但利用数学方法求出极值后，一定要依据物理原理对该值的合理性及物理意义进行讨论和说明。‎ ‎(3)物理分析方法：根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值。‎ 过关检测 一、选择题（本大题共8小题，每小题5分，共40分。在每小题给出的四个选项中. 1~6题只有一项符合题目要求；7~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）‎ ‎1． 如图所示，轻绳两端分别与A、C两物体相连接，，，，物体A、B间及C与地面间的动摩擦因数均为，B、C间光滑，轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计，若要用力将C物拉动，则作用在C物上水平向左的拉力最小为（取）。‎ A、 B、 C、 D、‎ ‎2．下表面粗糙，其余面均光滑的斜面置于粗糙水平地面上，倾角与斜面相等的物体A放在斜面上，方形小物体B放在A上，在水平向左大小为F的恒力作用下，A、B及斜面均处于静止状态，如图所示。现将小物体B从A上表面上取走，则 A．斜面一定静止 B．斜面一定向左运动 C．斜面可能向左运动 D．A仍保持静止 ‎3．如图所示，一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环A、B，两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上，轻绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，始终处于静止状态，下列说法正确的是 A．只将环A向下移动少许，绳上拉力变大，环B所受摩擦力变小 B．只将环A向下移动少许，绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变 C．只将环B向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力不变 C．只将环B向右移动少许，绳上拉力不变，环A所受杆的弹力变小 ‎4．如图所示，在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为的光滑斜面体，它的斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑。关于物块下滑过程中对斜面压力大小的解答，有如下四个表达式。要判断这四个表达式是否合理，你可以不必进行复杂的计算，而根据所学的物理知识和物理方法进行分析，从而判断解的合理性或正确性，根据你的判断，下述表达式中可能正确的是 A． B．‎ C． D．‎ ‎5． 如图所示，两光滑小球用轻杆相连放在光滑的半球面内，处于静止，则两小球的质量之比为（ ）‎ A、 B、 C、 D、‎ ‎6．如图，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体：段水平，长度为L，绳子上套一可沿绳滑动的轻环。现在轻环上悬挂一钩码，平衡后，物体上升L，则钩码的质量为（ ）‎ A、 B、 C、 D、‎ ‎7． 如图所示，倾角为的斜面体c置于水平地面上，小盒b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直，a连接在竖直固定在地面的弹簧上，现在b盒内缓慢加入适量砂粒，a、b、c始终位置保持不变，下列说法中正确的是（ ）‎ A、b对c的摩擦力可能先减小后增大 B、地面对c的支持力可能不变 C、c对地面的摩擦力方向始终向左 D、弹簧的弹力始终不变 ‎8．如图所示，木板P下端通过光滑铰链固定于水平地面上的O点，物体A、B叠放在木板上且处于静止状态，此时物体B的上表面水平。现使木板P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置，物体A、B仍保持静止，与原位置的情况相比（ ）‎ A.A对B的作用力减小 B.B对A的支持力减小 C.木板对B的支持力增大 D.木板对B的摩擦力增大 二、非选择题（本大题共2小题，每题10分，共20分）‎ ‎9．如图所示，A、B两物体叠放在水平地面上，已知A、B的质量分别为kg，kg，A、B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为。一轻绳一端系住物体A，另一端系于墙上，绳与竖直方向的夹角为37°，今欲用外力将物体B匀速向右拉出，求所加水平力F的大小。（取，，）‎ ‎10．两个带同种电荷小球A、B（可视为质点）通过绝缘的不可伸长的轻绳相连，若将轻绳的某点O固定在天花板上，平衡时两个小球的连线恰好水平，且两根悬线偏离竖直方向的夹角分别为30°和60°，如图甲所示。若将轻绳跨接在竖直方向的光滑定滑轮（滑轮大小可不计）两端，调节两球的位置能够重新平衡，如图乙所示，求：‎ ‎（1）两个小球的质量之比；‎ ‎（2）图乙状态，滑轮两端的绳长O′A、O′B之比 参考答案 ‎1、A；2、A；3、B；4、D；5、B；6、D；7、AD；8、BC；‎ ‎9、【答案】160 N．‎ ‎【解析】A、B的受力分析如右图所示：‎ 对A应用平衡条件，可得 FTsin 37°=Ff1=μFN1①‎ FTcos 37°+FN1=mAg     ②‎ 联立①、②两式可得：‎ FN1=60 N Ff1=μFN1=30 N 对B用平衡条件，可得：F=F′f1+Ff2=F′f1+μFN2=Ff1+μ（FN1+mBg）=2Ff1+μmBg=160 N．‎ ‎10、【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】（1）对物体，有 解得：‎ 所以：‎ ‎（2）对物体，根据三角形相似，有 解得：‎ 所以：‎