高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題二 第3講 共點力的平衡條件及其應(yīng)用課件

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1、第 3 講共點力的平衡條件及其應(yīng)用考點1物體的受力分析1受力分析的步驟(1)選取對象：研究對象可以是質(zhì)點、結(jié)點、某個物體、或幾個物體組成的系統(tǒng)原則上使問題的研究處理盡量簡便(2)按順序找力：把研究對象從周圍的環(huán)境中隔離開來，分析周圍物體對研究對象的力的作用按照先場力(重力、電場力、磁場力等)，后_力(彈力、摩擦力)，再按其他力的順序進(jìn)行分析注意分析的力為_力，如重力、彈力、摩擦力等，不要分析效果力，如向心力、回復(fù)力等接觸性質(zhì)(3)畫出受力示意圖：把物體所受的力一一畫在受力圖上，并標(biāo)明各力的方向，注意不要將施出的力畫在圖上(4)檢驗：防止錯畫、漏畫、多畫力2隔離法與整體法(1)整體法：以幾個物體

2、構(gòu)成的整個系統(tǒng)為研究對象進(jìn)行求解在許多問題中可以用整體法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)的內(nèi)力整體隔離(2)隔離法：把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開來，分別以每一部分為研究對象進(jìn)行受力分析，分別列出方程，再聯(lián)立求解(3)通常在分析外力對系統(tǒng)作用時，用_法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時，用_法有時在解答一個問題時要多次選取研究對象，需要整體法與隔離法交叉使用1(單選)如圖 231 所示，物體 A 靠在豎直墻面上，在)C力 F 作用下，A、B 保持靜止物體 B 的受力個數(shù)為(圖 231A2B3C4D5解析：墻對 A 無彈力以物體 B 為研究對象，B 受重力，向上的外力 F，A 對 B 的壓力 N，物

3、體 B 有相對 A 上移的運動的趨勢，故 A 對 B 的靜摩擦力沿斜邊向下如圖 4 所示圖 42(單選)表面光滑、半徑為 R 的半球固定在水平地面上，球心 O 的正上方 O處有一無摩擦定滑輪，輕質(zhì)細(xì)繩兩端各系一個小球掛在定滑輪上，如圖 232 所示兩小球平衡時，若滑輪兩側(cè)細(xì)繩的長度分別為 L12.4 R 和 L22.5R，則這兩個)D小球的質(zhì)量之比 m1 m2為(不計球的大小) (圖 232A24 1B25 1C24 25D25 24解析：對小球 m2 進(jìn)行分析，如圖 5 所示，顯然OOP與PBQ 相似設(shè) OOH，OPR，OPL2，由相似三角形性質(zhì)有 m2g/HN/R F2/L2 ，則 m2

4、F2H/gL2 ，同理可得 m1 F1H/gL1，而 F1F2，所以 m1m2L2L12.5 2.425 24.圖 5考點 2 共點力平衡的處理方法1共點力：作用在同一點的力、或力的作用線延長交于一點的力稱為共點力零2共點力平衡條件：物體受到的合外力為_，物體將處于平衡狀態(tài)靜止勻速直線(1)一個物體在共點力作用下，如果保持_或_運動，則該物體處于平衡狀態(tài)(2)平衡條件的推論物體在多個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，則其中的一個力與其余力的合力_等大反向物體在同一平面內(nèi)的三個互不平行的力的作用下處于平衡狀態(tài)時，這三個力必為共點力物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài)時，這三個力的有向線段必構(gòu)成封閉三角形，

5、即表示這三個力的矢量首尾相接，恰能組成一個封閉三角形3共點力平衡的基本解題方法(1)力的合成與分解法分析物體的受力，把某兩個力進(jìn)行合成，將三力轉(zhuǎn)化為二力，構(gòu)成一對平衡力把重力按實際效果進(jìn)行分解，將三力轉(zhuǎn)化為四力，構(gòu)成兩對平衡力(2)正交分解法物體受到三個或三個以上的力作用時，常用正交分解法列平衡方程為簡化解題步驟，坐標(biāo)系的建立應(yīng)達(dá)到盡量少分解力的要求正交分解一般按如下步驟：以力的作用點為原點作直角坐標(biāo)系，標(biāo)出 x 軸和 y 軸；將與坐標(biāo)軸成角度的力分解成 x 軸和 y 軸方向的兩個分力，并在圖上標(biāo)明，用符號 Fx 和 Fy 表示；在圖上標(biāo)出與 x 軸或與 y 軸的夾角，然后列出 Fx、Fy 的

6、數(shù)學(xué)表達(dá)式與兩軸重合的力就不需要分解列出 x 軸方向上的各分力的合力和 y 軸方向上的各分力的合力的兩個方程，然后再求解(3)力的三角形法對受三力作用而平衡的物體，將力平移后，這三個力便組成一個首尾依次相接的封閉的力三角形力三角形在處理靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡問題中時常用到(4)相似三角形法物理上的矢量可用有向線段表示，矢量的合成與分解又遵守平行四邊形定則或三角形定則，這樣就構(gòu)成一個矢量三角形(平行四邊形可分為兩個三角形)，如果能找到一個由已知量作為邊構(gòu)成的三角形與之相似，那么“相似三角形的對應(yīng)邊成比例”，這一知識就可用于處理物理問題3(單選)如圖 233 所示細(xì)繩 AO、BO 等長，A 點固定不動

7、，在手持 B 點沿圓弧向 C 點緩慢運動過程中，繩 BO 的張力將()D圖 233A不斷變大C先變大再變小B不斷變小D先變小再變大解析：選 O 點為研究對象，O 點受三力作用而平衡此三力構(gòu)成一個封閉的動態(tài)三角形如圖 6 所示很容易看出，當(dāng) FB與FA 垂直時，即90時，F(xiàn)B 取最小值因此，選項D正確圖 64如圖 234 所示，重物的質(zhì)量為 m，輕繩 AO 與 BO的 A 端、B 端是固定的，平衡時 AO 水平、BO 與水平面夾角為，則繩 AO 的拉力 F1 和繩 BO 的拉力 F2 分別是多大？圖 234圖 7解法二：用分解法來解(如圖 7 乙)將 T 沿 F1、F2 的反方向分解得到 G1、

8、G2，然后再由平衡條件 F1G1 和 F2G2 即可求得 F1 和 F2.【教師參考備選題】如圖甲所示，用一個斜向上的拉力 F作用在箱子上，使箱子在水平地面上勻速運動已知箱子質(zhì)量為 m，F(xiàn) 與水平方向的夾角為，箱子與地面的動摩擦因數(shù)為.求拉力 F 的大小熱點力的合成與分解【例 1】(單選)(2009 年海南卷)兩剛性球 a 和 b 的質(zhì)量分別為 ma 和 mb、直徑分別為 da 和 db(dadb)將 a、b 球依次放入一豎直放置、內(nèi)徑為 d(daddadb)的平底圓筒內(nèi)，如圖 235所示設(shè) a、b 兩球靜止時對圓筒側(cè)面的壓力大小分別為 f1 和 f2，筒底所受的壓力大小為 F.已知重力加速度

9、大小為 g.若所有接觸都是光滑的，則()AAF(mamb)g，f1f2CmagF(mamb)g，f1f2BF(mamb)g，f1f2DmagF(mamb)g，f1f2圖 235解析：對兩剛性球 a 和 b 整體分析，由豎直方向受力平衡可知 F(mamb)g，水平方向受力平衡有 f1f2.選項A 正確當(dāng)物體受力平衡時，首先要確定研究對象，確定研究對象后，要根據(jù)重力、彈力、摩擦力的順序畫出物體所受的力以上的兩個步驟最為重要在處理多個成角度的力的平衡問題時，主要有兩種方法：三力平衡的方法或是正交分解法1(單選)(2010 年廣東實驗中學(xué)模擬)國家大劇院外部呈橢球型假設(shè)國家大劇院的屋頂為半球形，一保潔

10、人員為執(zhí)行保潔任務(wù)，必須在半球形屋頂上向上緩慢爬行(如圖 236 所示)，他在向上爬的過程中(D )圖 236A屋頂對他的摩擦力不變B屋頂對他的摩擦力變大C屋頂對他的支持力不變D屋頂對他的支持力變大解析：緩慢爬行可以看成任意位置都處于平衡狀態(tài)對保潔員進(jìn)行受力分析并建立平衡方程：fmgsin，Nmgcos，向上爬時減小，所以 f 減小、N 增大，D 對易錯點：平衡問題中的連帶變化【例 1】(單選)有一個直角支架 AOB，AO 水平放置，表面粗糙，OB 豎直向下，表面光滑AO 上套有小環(huán) P，OB 上套有小環(huán) Q，兩環(huán)質(zhì)量均為 m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡(圖

11、237)，現(xiàn)將 P 環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO 桿對 P 環(huán)的支持力 N 和細(xì)繩上的拉力 T 的變化情況是()AN 不變，T 變大CN 變大，T 變大BN 不變，T 變小DN 變大，T 變小圖 237錯解分析：對 P 環(huán)進(jìn)行受力分析，如圖 238 所示，fTsin ，NTcos mg，認(rèn)為物體所受的摩擦力不變，變小，則 T 變大，N 變大，選 C.圖 238B圖 237錯解分析：對 P 環(huán)進(jìn)行受力分析，如圖 238 所示，fTsin ，NTcos mg，認(rèn)為物體所受的摩擦力不變，變小，則 T 變大，N 變大，選 C.圖 238B圖 2

12、37錯解分析：對 P 環(huán)進(jìn)行受力分析，如圖 238 所示，fTsin ，NTcos mg，認(rèn)為物體所受的摩擦力不變，變小，則 T 變大，N 變大，選 C.圖 238答案答案：B正確解析：對整體：受力如圖239，其中N 是AO 桿對系統(tǒng)的彈力，F(xiàn) 為 BO 桿對系統(tǒng)的彈力，f 為 AO 桿對系統(tǒng)的摩擦力由于系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，所以有N(mm)g2mg圖 239圖 2310解決平衡問題的關(guān)鍵是對研究對象受力分析的準(zhǔn)確，靈活應(yīng)用整體法和隔離法，然后觀察實際情況，找出不變的力、變化的力和角度的變化情況，再根據(jù)題目分析相應(yīng)問題1(雙選)用繩索把小船拉向岸邊，如圖 2311 所示，設(shè)船在水中運動時水的阻力大

13、小不變，那么在小船勻速靠岸的過程中，下列說法正確的是( AC )圖 2311A繩子的拉力 T 不斷增大B繩子的拉力 T 不變C船的浮力 F 減小D船的浮力 F 增大解析：水平方向有 Tcosf，故當(dāng)變大時，T 變大豎直方向有 TsinF 浮mg，Tsin變大，F(xiàn) 浮變小2(單選)如圖 2312，球面光滑的半徑為 R 的半球固定在水平面上，球心的正上方固定一小滑輪，跨過滑輪的細(xì)線一端拴一質(zhì)量為 m、體積可忽略的小球，另一端用力將小球從 a點緩慢拉到 b 點在此過程中，小球?qū)Π肭蛎娴膲毫?N 和對線的拉力 T 的變化是(C圖 2312AN 變大，T 變大CN 不變，T 變小BN 變小，T 變大DN 變大，T 變小)解析：本題中小球緩慢移動能看成平衡狀態(tài)當(dāng)小球往上移動的過程中，小球所受的重力不變，小球?qū)€的拉力 T 與重力的分力F1 大小相等方向相同，小球?qū)Π肭蛎娴膲毫 與重力的分力F2 大小相等方向相同，隨著小球上移，F(xiàn)1與F2的方向均發(fā)生變化，此時力的平行四邊形的形狀變化規(guī)律不直觀，力隨角度變化的關(guān)系也難建立而此處所求的力的變化關(guān)系是由于OA 段細(xì)線縮短引起的，因此可建立與OA 線段長之間的變化關(guān)圖 8