18第二章 4专题二受力分析共点力的平衡解析

题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分第二章相互作用物理人教版（安徽专用）专题二受力分析共点力的平衡题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分基础知识题组1．[受力分析]如图1所示，物块A、B通过一根不可伸长的细线连接，A静止在斜面上，细线绕过光滑的滑轮拉住B，A与滑轮之间的细线与斜面平行．则物块A受力的个数可能是()A．6个B．4个C．5个D．2个图1B题组扣点·深度思考题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分2．[受力分析和平衡条件的应用]滑滑梯是小孩很喜欢的娱乐活动．如图2所示，一个小孩正在滑梯上匀速下滑，则下列说法错误的是()A．小孩所受的重力与小孩所受的弹力大小相等B．小孩所受的重力沿滑梯的分力与小孩所受的摩擦力大小相等C．小孩所受的弹力和摩擦力的合力与小孩所受的重力大小相等D．小孩所受的重力和弹力的合力与小孩所受的摩擦力大小相等图2A题组扣点·深度思考题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分3．[受力分析和平衡条件的应用]如图3所示，在倾角为θ的斜面上，放着一个质量为m的光滑小球，小球被竖直的木板挡住，则小球对木板的压力大小为()A．mgcosθB．mgtanθC.mgcosθD.mgtanθ图3mgFN2FN1yx解析取光滑小球为研究对象，对小球进行受力分析，由于小球是光滑的，因此小球不会受到摩擦力的作用，建立如图所示的直角坐标系，由于小球静止，则有FN1sinθ－FN2＝0，FN1cosθ－mg＝0解得：FN1＝mgcosθ，FN2＝mgtanθ由牛顿第三定律可知，小球对木板的压力为FN2′＝FN2＝mgtanθ.B题组扣点·深度思考题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分4．[受力分析和平衡条件的应用]如图4所示，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()A．滑块一定受到三个力作用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12mg图4D题组扣点·深度思考题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分考点梳理1．受力分析(1)概念把研究对象(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，这个过程就是受力分析．(2)受力分析的一般顺序先分析，然后分析接触力(弹力、摩擦力)，最后分析其他力(电磁力、浮力等)．2．共点力作用下物体的平衡(1)平衡状态物体处于或的状态．(2)共点力的平衡条件：或者F合x＝0F合y＝0示意图重力匀速直线运动题组扣点·深度思考F合＝0静止题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分3．共点力平衡的几条重要推论(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，方向．(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，方向．(3)多力平衡：如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力大小，方向．相等相反相等相等相反相反题组扣点·深度思考题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分5．[整体法和隔离法的应用](2010·山东理综·17改编)如图5所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面上，m2在空中)，力F与水平方向成θ角．则m1所受支持力FN和摩擦力Ff正确的是()①FN＝m1g＋m2g－Fsinθ②FN＝m1g＋m2g－Fcosθ③Ff＝Fcosθ④Ff＝FsinθA．①②B．①③C．②③D．②④图5B题组扣点·深度思考规律方法题组题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分6．[图解法的应用]如图6所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA固定不动，绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动，则在绳OB由水平转至竖直的过程中，绳OB的张力大小将()A．一直变大B．一直变小C．先变大后变小D．先变小后变大GF1FT1F2F3D题组扣点·深度思考FT3FT2ACB图6题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分方法提炼1．整体法与隔离法当物理情景中涉及物体较多时，就要考虑采用整体法和隔离法．(1)整体法研究外力对系统的作用各物体运动状态相同同时满足上述两个条件即可采用整体法．(2)隔离法分析系统内各物体各部分间相互作用各物体运动状态可不相同物体必须从系统中隔离出来，独立地进行受力分析，列出方程.2．图解法应用图解法解题时物体的受力特点是：(1)受三个共点力；(2)一个力大小、方向不变，一个力方向不变，另一个力大小、方向都变.题组扣点·深度思考题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分考点一物体的受力分析1．受力分析的基本步骤(1)明确研究对象——即确定分析受力的物体，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统．(2)隔离物体分析——将研究对象从周围的物体中隔离出来，进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用．(3)画受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出力的方向，标明各力的符号．2．受力分析的常用方法(1)整体法和隔离法①研究系统外的物体对系统整体的作用力；②研究系统内部各物体之间的相互作用力．(2)假设法在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在．课堂探究·考点突破题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分【例1】如图7所示，在恒力F作用下，a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动，则关于它们受力情况的说法正确的是()①a一定受到4个力②b可能受到4个力③a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力④a与b之间一定有摩擦力A．①②B．②③C．③④D．①④图7D课堂探究·考点突破题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分课堂探究·考点突破受力分析的基本思路题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分【突破训练1】如图8所示，在斜面上，木块A与B的接触面是水平的．绳子呈水平状态，两木块均保持静止．则关于木块A和木块B可能的受力个数不可能是()A．2个和4个B．3个和4个C．4个和4个D．4个和5个图8解析(1)若绳子的拉力为零，以A、B为研究对象，B和斜面之间一定有静摩擦力，A、B的受力图如图，所以选项A可能．B课堂探究·考点突破(2)若绳子上有拉力，对A、B分别画受力图可知，A受到重力、B对A的支持力、绳子的拉力和B对A的静摩擦力而平衡，B受到重力、A对B的压力、斜面对B的支持力和A对B的静摩擦力，斜面对B的摩擦力可有可无，所以选项C、D也有可能，本题选B．题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分考点二平衡问题的常用处理方法【例2】如图9所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的小球，小球被竖直的木板挡住，不计摩擦，则球对挡板的压力是()A．mgcosαB．mgtanαC.mgcosαD．mg图9课堂探究·考点突破平衡问题是指当物体处于平衡状态时，利用平衡条件求解力的大小或方向的问题．处理方法常有力的合成法、正交分解法、三角形法则．解析解法一(正交分解法)对小球受力分析如图甲所示，小球静止，处于平衡状态，沿水平和竖直方向建立坐标系，将FN2正交分解，列平衡方程为FN1＝FN2sinα，mg＝FN2cosα.可得：球对挡板的压力FN1′＝FN1＝mgtanα，所以B正确．题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分考点二平衡问题的常用处理方法【例2】如图9所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的小球，小球被竖直的木板挡住，不计摩擦，则球对挡板的压力是()A．mgcosαB．mgtanαC.mgcosαD．mg图9课堂探究·考点突破平衡问题是指当物体处于平衡状态时，利用平衡条件求解力的大小或方向的问题．处理方法常有力的合成法、正交分解法、三角形法则．解法二(力的合成法)如图乙所示，小球处于平衡状态，合力为零．FN1与FN2的合力一定与mg平衡，即等大反向．解三角形可得：FN1＝mgtanα，所以，球对挡板的压力FN1′＝FN1＝mgtanα.所以B正确．题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分考点二平衡问题的常用处理方法【例2】如图9所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的小球，小球被竖直的木板挡住，不计摩擦，则球对挡板的压力是()A．mgcosαB．mgtanαC.mgcosαD．mg图9解法三(三角形法则)如图丙所示，小球处于平衡状态，合力为零，所受三个力经平移首尾顺次相接，一定能构成封闭三角形，解得：FN1＝mgtanα，故球对挡板的压力FN1′＝FN1＝mgtanα.所以B正确．课堂探究·考点突破平衡问题是指当物体处于平衡状态时，利用平衡条件求解力的大小或方向的问题．处理方法常有力的合成法、正交分解法、三角形法则．丙B题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分共点力作用下物体平衡的一般解题思路课堂探究·考点突破题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分【突破训练2】如图10所示，一直杆倾斜固定，并与水平方向成30°的夹角；直杆上套有一个质量为0.5kg的圆环，圆环与轻弹簧相连，在轻弹簧上端施加一竖直向上、大小F＝10N的力，圆环处于静止状态，已知直杆与圆环之间的动摩擦因数为0.7，g＝10m/s2.下列说法正确的是()A．圆环受到直杆的弹力，方向垂直直杆向上B．圆环受到直杆的弹力大小等于2.5NC．圆环受到直杆的摩擦力，方向沿直杆向上D．圆环受到直杆的摩擦力大小等于2.5N图10D课堂探究·考点突破题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分考点三用图解法进行动态平衡的分析1．动态平衡：是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题．2．基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”．3．基本方法：图解法和解析法．课堂探究·考点突破题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分【例3】如图11所示，两根等长的绳子AB和BC吊一重物静止，两根绳子与水平方向夹角均为60°.现保持绳子AB与水平方向的夹角不变，将绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水平方向，在这一过程中，绳子BC的拉力变化情况是()A．增大B．先减小后增大C．减小D．先增大后减小图11解析解法一：对力的处理(求合力)采用合成法，应用合力为零求解时采用图解法(画动态平行四边形法)．作出力的平行四边形，如图甲所示．由图可看出，FBC先减小后增大．解法二：对力的处理(求合力)采用正交分解法，应用合力为零求解时采用解析法．如图乙所示，将FAB、FBC分别沿水平方向和竖直方向分解，由两方向合力为零分别列出方程：FABcos60°＝FBCsinθ，FABsin60°＋FBCcosθ＝FB，联立解得FBCsin(30°＋θ)＝FB/2，显然，当θ＝60°时，FBC最小，故当θ增大时，FBC先减小后增大．甲乙B课堂探究·考点突破题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分课堂探究·考点突破解析动态平衡问题的常用方法方法步骤解析法(1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式(2)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)根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化(2)确定未知量大小、方向的变化题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分【突破训练3】如图12所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面)，木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是()A．F1增大，F2减小B．F1增大，F2增大C．F1减小，F2减小D．F1减小，F2增大图12B课堂探究·考点突破题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟练出高分7．整体法与隔离法在平衡问题中的应用1．对整体法和隔离法的理解整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法，整体法的优点在于只需要分析整个系统与外界的关系，避开了系统内