2019届高三物理二轮复习课件：第二章 力 物体的平衡 第3课时 受力分析　共点力的平衡

第课时受力分析　共点力的平衡 考纲展示 复习目标 共点力的平衡.(Ⅱ) 1.掌握受力分析的方法和步骤,能熟练地对物体进行受力分析2.了解平衡状态,知道共点力作用下的平衡条件3.熟练应用共点力平衡的条件解决各类实际问题基础预习通关要点探究冲关随堂自测过关一、受力分析1.受力分析把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来,并画出物体所受力的示意图,这个过程就是受力分析.2.受力分析的方法步骤二、共点力的平衡1.共点力的平衡条件F合=0或者2.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,为一对平衡力._1420285428.unknown(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,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反.(3)多力平衡如果物体在多个共点力作用下处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力大小相等,方向相反.思考探究:物体的速度为零时,物体一定处于平衡状态吗?答案:物体的速度为零时,不一定处于平衡状态,如竖直上抛的最高点,此时速度为零,但加速度不为零,合力为重力mg.整体法与隔离法受力分析【情景探究】如图所示,质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间,处于静止状态.(m与M相接触的边与竖直方向的夹角为α,不计一切摩擦)思考1:如何求解水平面对正方体M的弹力大小?解答:采用整体法,以两个正方体整体为研究对象,整体在竖直方向受到向上的支持力和向下的重力,处于静止状态.由平衡条件知N-(M+m)g=0得水平面对正方体M的弹力大小为N=(M+m)g.思考2:如何求解墙面对正方体m的弹力大小?解答:采用隔离法对正方体m进行受力分析如图所示.把N2沿水平方向和竖直方向分解,有N2cosα=N1①N2sinα=mg.②解①②得N1=mgcotα.思考3:如何理解整体法与隔离法的应用选择?解答:两者的应用选择可参照下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf : 整体法 隔离法 概念 将几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开的方法 选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力 注意问题 受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用 一般隔离受力较少的物体灵活地选取研究对象可以使问题简化.对处于平衡状态的两个物体组成的系统,在不涉及内力时,优先考虑整体法.不过有时即使求解的是系统外力,也必须采取隔离法分析,如求解本题的墙面对正方体m的弹力时,就采用了隔离法.针对训练11:(2013乐山质检)如图在粗糙水平面上放一三角形木块a,物块b在a的斜面上匀速下滑,则(　　)A.a保持静止,而且没有相对于水平面运动的趋势B.a保持静止,但有相对于水平面向右运动的趋势C.a保持静止,但有相对于水平面向左运动的趋势D.因未给出所需数据,无法对a是否运动或有无运动趋势做出判断解析:法一:隔离法由b处于平衡状态知,N1、f1的合力与mbg等值反向,又N1'、f1'分别与N1、f1为作用力与反作用力,知N1'、f1'的合力为竖直向下,大小为mbg所以a所受力N2、mag、N1'、f1'的合力也沿竖直方向,b在水平方向无摩擦力,也无相对运动趋势,所以选项A正确.法二:整体法b匀速下滑可以等效为静止,以a、b整体为研究对象,在水平方向不受外力,所以水平方向摩擦力为零.答案:A.共点力平衡的常用方法和解题步骤1.处理共点力平衡问题的常用方法 方法 内容 分解法 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满足平衡条件 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力,这两个力满足二力平衡条件 正交分解法 将处于平衡状态的物体所受的力,分解为相互正交的两组力,每一组力都满足二力平衡条件 力的封闭三角形法 若三个力的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,利用三角形定则,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求解未知力2.解共点力作用下平衡问题的步骤【例2】(2013自贡高三月考)半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN.在P与MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止,如图所示.若用外力使MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q到达地面以前,P始终保持静止,在此过程中,下列说法中正确的是(　　)A.MN对Q的弹力逐渐增大B.地面对P的摩擦力逐渐增大C.P、Q间的弹力先减小后增大D.Q所受的合力逐渐增大思路点拨:本题中小圆柱体处于动态平衡状态,可用动态平衡法分析.解析:以Q为研究对象,受重力GQ、P对Q的弹力FP、MN板对Q的弹力F1的作用而平衡,如图所示.当Q下移时,FP的方向顺时针偏转,由图可知,挡板的弹力逐渐增大(由图中F1变为F2),P对Q的弹力也逐渐增大(由图中AB1变为AB2),故选项A对,选项C错.Q所受合力始终为零,故选项D错.对P、Q整体,所受合力为零,在水平方向地面对P的摩擦力等于MN对Q的弹力,故选项B正确.答案:AB.利用矢量三角形的图解法来处理动态平衡问题可以使问题简化.针对训练21:(2012年广东卷)如图所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45°,日光灯保持水平,所受重力为G,左右两绳的拉力大小分别为(　　)A.G和GB.G和GC.G和GD.G和G_1420285592.unknown_1420285637.unknown_1420285638.unknown_1420285636.unknown_1420285585.unknown解析:日光灯受力如图所示,将T1、T2分别向水平方向和竖直方向分解,则有:T1sin45°=T2sin45°,T1cos45°+T2cos45°=G,解得:T1=T2=G,选项B正确.答案:B._1420285628.unknown动态平衡、临界与极值问题1.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,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态.2.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.3.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.4.解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法 方法 步骤 解析法 ①选某一状态对物体进行受力分析②将物体受的力按实际效果分解或正交分解③列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式④根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 图解法 ①选某一状态对物体进行受力分析②根据平衡条件画出平行四边形③根据已知量的变化情况,画出平行四边形的边角变化④确定未知量大小、方向的变化解析:(1)设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把.将推拖把的力沿竖直和水平方向分解,按平衡条件有Fcosθ+mg=N①(2分)Fsinθ=f②(2分)式中N和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力.按摩擦定律有f=μN③(1分)联立①②③式得F=.④(2分)_1420465040.unknown(2)若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动,应有Fsinθ≤λFN⑤(1分)这时,①式仍满足.联立①⑤式得sinθ-λcosθ≤λ⑥(2分)现求解使上式成立的θ角的取值范围.注意到上式右边总是大于零,且当F无限大时极限为零,有_1420285718.unknownsinθ-λcosθ≤0⑦(2分)使上式成立的θ角满足θ≤θ0,这里θ0是题中所定义的临界角,即当θ≤θ0时,不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把.临界角的正切为tanθ0=λ.⑧(2分)答案:(1)　(2)λ_1420465050.unknown(1)计算滑动摩擦力时,在应用公式f=μN中的正压力N时容易忽略拖把头的重力,错误写为N=Fcosθ导致失分.(2)不能理解“比值λ”的意义,导致思维不流畅,不能继续答题.(3)不能用极限的思维方法处理“不管……推力多大”的含义,导致不能解不等式得到具体的正切值.针对训练31:(2012年新课标全国卷)如图,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N1,球对木板的压力大小为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(　　)A.N1始终减小,N2始终增大B.N1始终减小,N2始终减小C.N1先增大后减小,N2始终减小D.N1先增大后减小,N2先减小后增大解析:小球受重力、墙面的压力、木板的支持力而处于静止状态,故墙面的压力、木板的支持力的合力必与重力等大反向.设木板与竖直墙面的夹角为θ,由受力分析知,墙对球的压力大小为N1=mgcotθ,球对木板的压力与木板对球的支持力大小相等,故N2=.当木板由图示位置缓慢转至水平时,θ角逐渐增大,N1、N2始终减小,选项B正确.答案:B._1420285804.unknown1.风洞实验主要用于运动物体(例如飞机、汽车等)与空气之间作用力的分析和研究.在风洞实验室中,将A、B两个小球分别用细绳L1、L2悬于天花板顶部.两球质量相等,受到的水平风力相同,两小球处于静止状态时的位置如图所示,以下说法中正确的是(　A　)A.两细绳与竖直方向的夹角相同B.L2与竖直方向的夹角大于L1与竖直方向的夹角C.A球受到的合力大于B球受到的合力D.L1的拉力大于L2的拉力解析:对A、B两球受力分析,两球受到的重力、风力均相同,根据平衡条件知,两球受到的合力均为零,故两球受到的绳的拉力也相同,两细绳与竖直方向的夹角相同,故选A.2.如图所示,物体M在竖直向上的拉力F的作用下静止在斜面上,关于M受力的个数,下列说法中正确的是(　D　)A.M一定是受两个力作用B.M一定是受四个力作用C.M可能受三个力作用D.M不是受两个力作用就是受四个力作用解析:若拉力F大小等于重力,则物体与斜面之间没有相互作用力,所以物体就只受到两个力的作用;若拉力F小于物体的重力时,则斜面对物体产生支持力和静摩擦力,且支持力与静摩擦力的合力竖直向上,故物体就受到四个力作用.3.(2013徐州市模拟)如图所示,一个质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为30°.则(　AD　)A.滑块可能受到三个力作用B.弹簧一定处于压缩状态C.斜面对滑块的支持力大小可能为零D.斜面对滑块的摩擦力大小一定等于mg解析:隔离滑块,受力分析,将滑块所受重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解,由平衡条件可知,斜面对滑块的摩擦力大小一定等于mg,斜面对滑块的支持力大小一定不为零,选项C错误,D正确.弹簧可能处于原长,没有弹力,滑块受到重力、斜面支持力和摩擦力三个力作用,选项A正确,B错误._1425361533.unknown_1425361538.unknown点击进入课时训练