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

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1、第 3 講共點(diǎn)力的平衡條件及其應(yīng)用考點(diǎn)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(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、某個(gè)物體、或幾個(gè)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(yàn)：防止錯(cuò)畫、漏畫、多畫力2隔離法與整體法(1)整體法：以幾個(gè)物體

2、構(gòu)成的整個(gè)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(shí)，用_法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時(shí)，用_法有時(shí)在解答一個(gè)問題時(shí)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(gè)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(yùn)動(dòng)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(gè)小球掛在定滑輪上，如圖 232 所示兩小球平衡時(shí)，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(gè))D小球的質(zhì)量之比 m1 m2為(不計(jì)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(diǎn) 2 共點(diǎn)力平衡的處理方法1共點(diǎn)力：作用在同一點(diǎn)的力、或力的作用線延長交于一點(diǎn)的力稱為共點(diǎn)力零2共點(diǎn)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(gè)物體在共點(diǎn)力作用下，如果保持_或_運(yùn)動(dòng)，則該物體處于平衡狀態(tài)(2)平衡條件的推論物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，則其中的一個(gè)力與其余力的合力_等大反向物體在同一平面內(nèi)的三個(gè)互不平行的力的作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力必為共點(diǎn)力物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力的有向線段必構(gòu)成封閉三角形，

5、即表示這三個(gè)力的矢量首尾相接，恰能組成一個(gè)封閉三角形3共點(diǎn)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(gè)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(shí)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(gè)或三個(gè)以上的力作用時(shí)，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(diǎn)為原點(diǎn)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(gè)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(gè)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(gè)力便組成一個(gè)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(dòng)態(tài)平衡問題中時(shí)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(gè)矢量三角形(平行四邊形可分為兩個(gè)三角形)，如果能找到一個(gè)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(diǎn)固定不動(dòng)

7、，在手持 B 點(diǎn)沿圓弧向 C 點(diǎn)緩慢運(yùn)動(dòng)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(diǎn)為研究對象，O 點(diǎn)受三力作用而平衡此三力構(gòu)成一個(gè)封閉的動(dòng)態(tài)三角形如圖 6 所示很容易看出，當(dāng) FB與FA 垂直時(shí)，即90時(shí)，F(xiàn)B 取最小值因此，選項(xiàng)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(shí) 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(gè)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(yùn)動(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù)為.求拉力 F 的大小熱點(diǎn)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(shí)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(xiàng)A 正確當(dāng)物體受力平衡時(shí)，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(gè)步驟最為重要在處理多個(gè)成角度的力的平衡問題時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(shí)減小，所以 f 減小、N 增大，D 對易錯(cuò)點(diǎn)：平衡問題中的連帶變化【例 1】(單選)有一個(gè)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(dòng)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(cuò)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(cuò)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(cuò)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(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)，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(diǎn)緩慢拉到 b 點(diǎn)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(dòng)能看成平衡狀態(tài)當(dāng)小球往上移動(dòng)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(shí)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