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1、專題三受力分析共點力的平衡 考點基礎(chǔ)自清考點互動探究內(nèi)容索引 考點基礎(chǔ)自清 一、受力分析1.定義：把指定物體(研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來，并畫出 示意圖的過程.2.受力分析的一般順序：(1)首先分析場力( 、電場力、磁場力).(2)其次分析接觸力(彈力、 ).(3)最后分析其他力.受力 答案重力摩擦力 答案 二、共點力的平衡1.平衡狀態(tài)：物體處于 狀態(tài)或 狀態(tài).2.共點力的平衡條件：F合0或者3.平衡條件的推論：(1)二力平衡：如果物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài)，這兩個力必定大小，方向.靜止勻速直線運動相等相反 答案 (2)三力平衡：如果物體在三個共點力的作用下處
2、于平衡狀態(tài)，其中任何一個力與其余兩個力的合力大小 ，方向 ，并且這三個力的矢量可以形成一個封閉的矢量 .(3)多力平衡：如果物體在多個共點力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個力與其余幾個力的合力大小 ，方向 .相等相反三角形相等相反 1.(2016浙江10月學(xué)考3)中國女排在2016年奧運會比賽中再度奪冠.圖1為比賽中精彩瞬間的照片，此時排球受到的力有()A.推力B.重力、推力C.重力、空氣對球的作用力D.重力、推力、空氣對球的作用力 解析解析圖中排球受到的力是：重力、空氣對球的阻力，所以答案為C.此刻人手與球并沒有接觸，所以沒有推力，所以選項A、B、D均錯. 學(xué)考通關(guān)練圖1 2.如圖2所示，
3、靜止在斜面上的物體，受到的作用力有()A.重力、支持力B.重力、支持力、摩擦力C.重力、支持力、下滑力、摩擦力D.重力、壓力、下滑力、摩擦力圖2 解析解析物體僅受重力、支持力和摩擦力三個力作用，下滑力只是重力沿斜面向下的分力的叫法，壓力是斜面受力，故應(yīng)選B. 3.(2016紹興市9月選考)2016年8月14日里約奧運會羽毛球男單最后一輪小組賽中，中國選手林丹以2 0輕取對手.在其中一個回合的對拍期間，林丹快速扣殺的羽毛球在飛行中受到的力有()A.重力 B.重力、擊打力C.重力、空氣阻力 D.重力、空氣阻力、擊打力 解析解析羽毛球在飛行中受到重力作用，與羽毛球接觸的物體只有空氣，所以還受空氣阻力
4、，而球拍與球已不接觸，所以不受擊打力，故C正確. 4.如圖3所示，光滑斜面的傾角為，質(zhì)量為m的物體在平行于斜面的輕質(zhì)彈簧作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，則彈簧的彈力大小為()A.mgB.mgsin C.mgcos D.mgtan 圖3 5.(2016惠州市高三調(diào)研考試)如圖4所示，三根相同的繩子末端連接于O點，A、B端固定，C端受一水平力F，當(dāng)F逐漸增大時(O點位置保持不變)，最先斷的繩子是()圖4A.OA繩 B.OB繩C.OC繩 D.三繩同時斷 解析解析對結(jié)點O受力分析，受三根繩子的拉力，根據(jù)平衡條件的推論得，水平和豎直兩繩拉力的合力與OA繩的拉力等大反向，作出平行四邊形，解得三根繩中OA繩的拉力最大，
5、在水平拉力逐漸增大的過程中，OA繩先達到最大值，故OA繩先斷，A項正確. 6.(2016臺州市9月選考)余伯在水庫中釣獲一尾大頭魚，當(dāng)魚線拉著大頭魚在水中向左上方勻速運動時，如圖5所示，魚受到水的作用力方向可能是() 解析圖5返回 A.豎直向下 B.水平向左C.水平向右 D.沿魚線方向 解析因魚在水中向左上方勻速運動，魚受的合力為零.魚共受三個力作用：重力、線的拉力和水的作用力.對于A項，魚受力圖如圖甲，三力合力不可能為0，A項不可能；對B項，魚受力圖如圖乙，三力合力不可能為0，B項不可能；對于C項，魚受力圖如圖丙，三力合力可能為0，C項可能；對于D項，三力合力不可能為0，D項不可能. 返回
6、考點互動探究 1.受力分析的四個方法(1)假設(shè)法：在受力分析時，若不能確定某力是否存在，可先對其做出存在的假設(shè)，然后根據(jù)分析該力存在對物體運動狀態(tài)的影響來判斷該力是否存在.(2)整體法：將加速度相同的幾個相互關(guān)聯(lián)的物體作為一個整體進行受力分析的方法.(3)隔離法：將所研究的對象從周圍的物體中分離出來，單獨進行受力分析的方法. 考點一 受力分析 (4)動力學(xué)分析法：對加速運動的物體進行受力分析時，應(yīng)用牛頓運動定律進行分析求解的方法.2.受力分析的四個步驟(1)明確研究對象：確定受力分析的物體，研究對象可以是單個物體，也可以是多個物體的組合.(2)隔離物體分析：將研究對象從周圍物體中隔離出來，進而
7、分析周圍有哪幾個物體對它施加了力的作用(重力彈力摩擦力其他力).(3)畫出受力示意圖，準確標出各力的方向.(4)檢查分析結(jié)果：檢查畫出的每一個力能否找出它的施力物體，檢查分析結(jié)果能否使研究對象處于題目所給的物理狀態(tài). 例1畫出圖6中物體A所受力的示意圖，并寫出力的名稱和施力物體：(1)物體A靜止，接觸面光滑；(2)A沿粗糙斜面上滑；(3)A沿粗糙水平面滑行；(4)接觸面光滑，A靜止.圖6 解析答案 解析(1)物體A受重力G、推力F、支持力FN、墻壁對A向左的彈力FN，施力物體分別是地球、推A的物體、水平面、墻壁；(2)物體A受豎直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑動摩擦力
8、Ff，施力物體分別是地球、斜面、斜面；(3)物體A受重力G、支持力FN、滑動摩擦力Ff，施力物體分別是地球、水平面、水平面；(4)物體A受重力G、拉力F、彈力FN，施力物體分別是地球、繩子、墻壁.答案見解析 技巧點撥受力分析的三個常用判據(jù)1.條件判據(jù)：不同性質(zhì)的力產(chǎn)生條件不同，進行受力分析時最基本的判據(jù)是根據(jù)其產(chǎn)生條件.2.效果判據(jù)：有時候是否滿足某力產(chǎn)生的條件是很難判定的，可先根據(jù)物體的運動狀態(tài)進行分析，再運用平衡條件或牛頓運動定律判定未知力，也可應(yīng)用“假設(shè)法” .(1)物體平衡時必須保持合外力為零.(2)物體做變速運動時必須保持合力方向沿加速度方向，合力大小滿足Fma. 3.特征判據(jù)：在有
9、些受力情況較為復(fù)雜的情況下，我們根據(jù)力產(chǎn)生的條件及其作用效果仍不能判定該力是否存在時，可從力的作用是相互的這個基本特征出發(fā)，通過判定其反作用力是否存在來判定該力. 解析 1.如圖7所示，A、B兩物體緊靠著放在粗糙水平面上，A、B間接觸面光滑.在水平推力F作用下兩物體一起加速運動，物體A恰好不離開地面，則物體A的受力個數(shù)為()A.3 B.4C.5 D.6解析恰好不離開地面，即A與地面無作用力，故A受重力、推力F和B對A的作用力，共三個力，A正確. 變式題組圖7 解析 2.(2016紹興一中期末測試)如圖8所示，一物體放在水平傳送帶上，物體隨傳送帶一起向右勻速運動，關(guān)于物體的受力情況，下列說法正確
10、的是()A.物體受到重力、彈力和摩擦力的作用B.物體受到重力和彈力的作用C.物體受到摩擦力的方向水平向左D.物體受到摩擦力的方向水平向右解析物體在豎直方向受重力和向上的彈力(支持力)作用，假設(shè)水平方向受向左(或向右)的摩擦力作用，與物體做勻速直線運動矛盾，假設(shè)錯誤，所以物體不受摩擦力作用，選項B正確.圖8 3.在水平桌面上疊放著木塊P和Q，用水平力F推Q，使P、Q兩木塊一起沿水平桌面勻速滑動，如圖9所示，以下說法中正確的是()A.P受三個力，Q受六個力B.P受四個力，Q受六個力C.P受二個力，Q受五個力D.以上答案均不正確圖9解析分析木塊P的受力：受豎直方向的重力和支持力的作用；木塊Q受重力、
11、地面的支持力、P木塊的壓力、水平推力和地面對Q的摩擦力. 解析 1.平衡中的研究對象選取(1)單個物體；(2)能看成一個物體的系統(tǒng)；(3)一個結(jié)點. 考點二 平衡條件的應(yīng)用 2.處理平衡問題的常用方法方法內(nèi)容合成法物體受三個共點力的作用而平衡，則任意兩個力的合力一定與第三個力等大、反向效果分解法物體受三個共點力的作用而平衡，將某一個力按力的效果分解，則其分力和其他兩個力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個或三個以上力的作用時，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件 3.應(yīng)用平衡條件解題的步驟(1)選取研究對象：根據(jù)題目要求，選取一個平衡體(單個物體或系統(tǒng)，也可以是結(jié)點)作為研究
12、對象.(2)畫受力示意圖：對研究對象按受力分析的順序進行受力分析，畫出受力示意圖.(3)建立坐標系：選取合適的方向建立直角坐標系.(4)列方程求解：根據(jù)平衡條件列出平衡方程，解平衡方程，對結(jié)果進行討論. 例2如圖10，一小球放置在木板與豎直墻面之間.設(shè)墻面對球的彈力大小為FN1，球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镕N2.以木板與墻連接點所形成的水平直線為軸，將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置.不計摩擦，在此過程中()A.FN1始終減小，F(xiàn)N2始終增大B.FN1始終減小，F(xiàn)N2始終減小C.FN1先增大后減小，F(xiàn)N2始終減小D.F N1先增大后減小，F(xiàn)N2先減小后增大圖10解析 解析方法一(解析法)如圖甲所
13、示，由平衡條件得隨逐漸增大到90，tan 、sin 都增大，F(xiàn)N1、FN2都逐漸減小，所以選項B正確. 解析甲 方法二(圖解法)對球受力分析如圖乙所示，球受3個力，分別為重力G、墻對球的彈力FN1和木板對球的彈力FN2.當(dāng)木板逐漸轉(zhuǎn)到水平位置的過程中，球始終處于平衡狀態(tài)，即FN1與FN2的合力F始終豎直向上，大小等于球的重力G，如圖所示.由圖可知，F(xiàn)N1的方向不變，大小逐漸減小，F(xiàn)N2的方向發(fā)生變化，大小也逐漸減小，故選項B正確.乙 方法感悟解決動態(tài)平衡問題的兩種方法 解析 4.在如圖11所示的A、B、C、D四幅圖中，滑輪本身的重力忽略不計，滑輪的軸O安裝在一根輕木桿P上，一根輕繩ab繞過滑輪
14、，a端固定在墻上，b端下面都掛一個質(zhì)量為m的重物，當(dāng)滑輪和重物都靜止不動時，圖A、C、D中桿P與豎直方向的夾角均為，圖B中桿P在豎直方向上，假設(shè)A、B、C、D四幅圖中滑輪受到木桿彈力的大小依次為FA、FB、FC、FD，則以下判斷中正確的是() 變式題組圖11 解析 A.FAFBFCFD B.FDFAFBFCC.FAFCFDFB D.FCFAFBFD解析設(shè)滑輪兩邊細繩的夾角為，對重物進行受力分析，可得繩子拉力等于重物重力mg，滑輪受到的木桿彈力F等于細繩拉力的合力，即F2mgcos ，由夾角關(guān)系可得FDFAFBFC，選項B正確.2 解析 5.如圖12所示，一光滑半圓形碗固定在水平面上，質(zhì)量為m1
15、的小球用輕繩跨過碗口并連接質(zhì)量分別為m2和m3的物體，平衡時碗內(nèi)小球恰好與碗之間沒有彈力，兩繩與水平方向夾角分別為53、37，則m1 m2 m3的比值為(已知sin 530.8，cos 530.6)()A.5 4 3 B.4 3 5C.3 4 5 D.5 3 4圖12 解析小球m1受力如圖所示，由三力平衡的知識可知，F(xiàn)T2、FT3的合力大小等于m1g，方向豎直向上，F(xiàn)T2m1gsin 53m2g，F(xiàn)T3m1gcos 53m3g，解得m1 m2 m35 4 3，選項A正確. 6.(2016臺州模擬)如圖13所示，質(zhì)量為M的楔形物塊靜置在水平地面上，其斜面的傾角為.斜面上有一質(zhì)量為m的小物塊，小物
16、塊與斜面之間存在摩擦.用恒力F沿斜面向上拉小物塊，使之勻速上滑.在小物塊運動的過程中，楔形物塊始終保持靜止.則地面對楔形物塊的支持力的大小為()A.(Mm)gB.(Mm)gFC.(Mm)gFsin D.(Mm)gFsin 圖13 解析 解析沿斜面勻速上滑的小物塊和楔形物塊都處于平衡狀態(tài)，可將二者看做一個處于平衡狀態(tài)的整體，由豎直方向受力平衡可得：(Mm)gFNFsin ，解得FN(Mm)gFsin . 1.臨界問題當(dāng)某物理量變化時，會引起其他幾個物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題的描述中常用“剛好” “剛能” “恰好”等語言敘述.2.極值問題平衡物體的極
17、值，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題. 考點三 平衡中的臨界與極值問題 3.解決動態(tài)平衡、臨界與極值問題的常用方法(1)解析法：利用物體受力平衡寫出未知量與已知量的關(guān)系表達式，根據(jù)已知量的變化情況來確定未知量的變化情況，利用臨界條件確定未知量的臨界值.(2)圖解法：根據(jù)已知量的變化情況，畫出平行四邊形的邊角變化，確定未知量大小、方向的變化，確定未知量的臨界值. 例3如圖14所示，能承受最大拉力為10 N的細線OA與豎直方向成45角，能承受最大拉力為5 N的細線OB水平，細線OC能承受足夠大的拉力，為使OA、OB均不被拉斷，OC下端所懸掛物體的最大重力是多少？圖14 解析答案 解析取O
18、點為研究對象，受力分析如圖所示，假設(shè)OB不會被拉斷，且OA上的拉力先達到最大值，即F1max10 N，根據(jù)平衡條件有由于F2大于OB能承受的最大拉力，所以在物重逐漸增大時，細線OB先被拉斷.再假設(shè)OB線上的拉力剛好達到最大值(即F2max5 N)，處于將被拉斷的臨界狀態(tài)，根據(jù)平衡條件有F 1sin 45F2max，F(xiàn)1cos 45F3解析答案 再選物體為研究對象，根據(jù)平衡條件有F3Gmax.以上三式聯(lián)立解得懸掛物體的最大重力為GmaxF2max5 N.答案 5 N 方法技巧臨界與極值問題的分析技巧1.求解平衡中的臨界問題和極值問題時，首先要正確地進行受力分析和變化過程分析，找出平衡中的臨界點和
19、極值點.2.臨界條件必須在變化中尋找，不能停留在一個狀態(tài)來研究臨界問題，而是要把某個物理量推向極端，即極大或極小，并依此作出科學(xué)的推理分析，從而給出判斷或?qū)С鼋Y(jié)論. 解析 7.(多選)某學(xué)習(xí)小組為了體驗最大靜摩擦力與滑動摩擦力的臨界狀態(tài)，設(shè)計了如圖15所示的裝置，一位同學(xué)坐在長直木板上，讓長直木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(即木板與地面的夾角變大)，另一端不動，則該同學(xué)受到支持力FN、合外力F合、重力沿斜面方向的分力G1、摩擦力Ff隨角度的變化關(guān)系圖中正確的是()圖15 變式題組 解析重力沿斜面方向的分力G1mgsin ，C正確；支持力FNmgcos ，A正確；該同學(xué)滑動之前，F(xiàn)合0，F(xiàn)fmgsi
20、n ，滑動后，F(xiàn)合mgsin mgcos ，F(xiàn)fmgcos ，考慮到最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力的情況，可知B錯誤，D正確. 解析 8.如圖16所示，三根長度均為l的輕繩分別連接于C、D兩點，A、B兩端被懸掛在水平天花板上，相距2l.現(xiàn)在C點上懸掛一個質(zhì)量為m的重物，為使CD繩保持水平，在D點上可施加的力的最小值為()圖16 返回 解析分析結(jié)點C的受力如圖甲所示，由題意可知，繩CA與豎直方向間夾角為30，則可得：FDmgtan mg，再分析結(jié)點D的受力如圖乙所示，由圖可知，F(xiàn)D與FD大小相等且方向恒定，F(xiàn)B的方向不變，當(dāng)在D點施加的拉力F與繩BD垂直時，拉力F為最小，即FFD cos 30mg，C正確. 返回
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