受力分析 物理的平衡

专题一受力分析物体的平衡本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1【考情分析】课标全国山东浙江福建江苏13命题情况考查点12ⅠⅡ1213121312131213三种常见的力、受力分析14物体的平衡1624151817151721学案1受力分析物体的平衡本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1安徽广东北京四川命题情况考查点1213121312131213三种常见的力、受力分析1620物体的平衡162016本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1【考点预测】受力分析问题与物体的平衡问题是力学的基本问题，在近几年的高考中频频出现，主要考查力的产生条件、力的大小方向的判断、力的合成与分解、平衡条件的应用、动态平衡问题的分析、连结体问题的分析，涉及的思想方法有：整体法与隔离法、假设法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等．预计2014年仍将对这些知识点进行考查，题型主要是选择题，难度不大，但也要引起高度重视．本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1考题1对物体受力分析的考查例1如图1所示，物体B的上表面水平，当A、B相对静止沿斜面匀速下滑时，斜面C保持静止不动，则下列判断正确的有()A．物体B的上表面一定是粗糙的B．物体B、C都只受4个力作用C．物体C受水平面的摩擦力方向一定水平向右D．水平面对物体C的支持力小于三物体的重力大小之和图1审题突破①A、B匀速下滑，C处于静止，三物体均处于平衡状态．②用假设法分析A、B之间是否存在摩擦力．③把物体A和B看成一个整体，分析C对B的摩擦力．④把三个物体看成一个整体，分析地面对C的摩擦力和支持力．本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1解析当A、B相对静止沿斜面匀速下滑时，斜面保持静止不动，A、B、C均处于平衡态，A受重力、B的支持力作用，A、B间没有摩擦力，物体B的上表面可以是粗糙的，也可以是光滑的，A错；B受重力、C施加的垂直斜面的弹力和沿斜面向上的摩擦力以及A的压力作用，取A、B、C为整体，由平衡条件知水平面对C无摩擦力作用，水平面对C的支持力大小等于三物体重力之和，C受重力、B的压力和摩擦力、水平面的支持力作用，所以B对，C、D错．答案B本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1规律总结受力分析应掌握三个原则1．建立受力分析思维模板对物体进行受力分析时，要养成按一定顺序进行受力分析的习惯，其目的在于避免“丢力”．一般按照“重力→弹力→摩擦力→其他力”的顺序进行受力分析．2．善于变换研究对象如果题目中给出的物体不止一个，在分析物体受力情况时，往往不能直接判断它与其接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力，这时可以采用隔离法(或整体法)，先分析其他物体(或整体)的受力情况，再分析被研究物体的受力情况．本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案13．结合运动状态及时修正由于弹力和摩擦力都是被动力，它们的方向和大小与物体的运动状态有密切的关系，所以分析物体的受力情况时，除了根据力产生的条件判断外，还必须根据物体的运动状态，结合牛顿第二定律及时进行修正．本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1突破练习1．如图2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()A．滑块一定受到四个力作用B．弹簧一定处于压缩状态C．斜面对滑块一定有支持力D．斜面对滑块的摩擦力大小可能等于零图2本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1解析轻弹簧可能处于伸长状态，也可能处于压缩状态，还可能处于原长，所以滑块可能受三个力的作用，也可能受四个力的作用．由于重力有沿斜面向下的分力，所以滑块必定受沿斜面向上的摩擦力作用，因此也一定受斜面的支持力作用．由此可知只有C正确．答案C本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案12．将某材料制成的长方体锯成A、B两块放在水平面上，A、B紧靠在一起，物体A的角度如图3所示，现用水平方向的力F推物体B，使物体A、B保持原来形状、整体沿力F的方向匀速运动，则()A．物体A在水平方向受两个力的作用，合力为零B．物体A受的摩擦力只有一个C．物体B对A的压力小于桌面对物体A的摩擦力D．物体B在水平方向受三个力的作用图3本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1解析如图，分别对A、B水平方向进行受力分析，A受三个力，A、B项错；木板B在水平方向受到A的弹力和摩擦力以及桌面的摩擦力、推力F四个力的作用，D项错．答案C本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案13．如图4所示，小球C置于光滑的半球形凹槽B内，B放在长木板A上，整个装置处于静止状态，在缓慢减小木板的倾角θ过程中，下列说法正确的是()图4A．A受到的压力逐渐变大B．A受到的摩擦力逐渐变大C．C对B的压力逐渐变大D．C受到三个力的作用本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1解析选取B、C组成的系统为研究对象，根据平衡知识可知N＝(mB＋mC)gcosθ，f＝(mB＋mC)gsinθ，随着θ的减小，N增大，f减小，选项A正确，B错误．C在光滑的凹槽内受两个力的作用：重力和支持力，且支持力始终等于重力mCg，选项C、D均错．答案A本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1考题2对平衡问题的考查例2如图5所示，顶端装有定滑轮的粗糙斜面体放在水平地面上，A、B两物体跨过滑轮通过细绳连接，整个装置处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)．现用水平力作用于物体A上，缓缓拉开一小角度，斜面体与物体B一直保持静止，此过程中()A．绳子对物体A的拉力一定变大B．斜面对物体B的摩擦力一定变大C．地面对斜面体的弹力不变D．地面对斜面体的摩擦力变大图5本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1审题突破①选取物体A为研究对象，分析A的受力，由平衡条件分析拉力的变化．②选取物体B为研究对象，分析B的受力，由平衡条件分析B所受摩擦力的变化．③选取A、B以及斜面体组成的系统为研究对象，分析地面对斜面体的弹力和摩擦力．解析物体A受力如图，由平衡条件得F′cosθ＝mAg，所以F′＝mAgcosθ.随着θ的增大，F′增大，A正确．本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1物体B受重力、斜面的支持力N、绳子的拉力F″(等于F′)和斜面的摩擦力f(图中未画出)作用，当mBgsinαF″时，摩擦力沿斜面向上且随着F″增大而减小．当mBgsinαF″时，摩擦力沿斜面向下，且随着F″的增大而增大，所以B错误．对于A、B以及斜面体组成的系统，竖直方向受重力和地面的弹力作用，弹力始终等于三物体总的重力，C正确．水平方向受拉力和地面的摩擦力作用，随着拉力的增大，地面的摩擦力也增大，D正确．答案ACD本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1规律总结共点力平衡问题的求解思路和方法1．求解共点力平衡问题的一般思路本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案12．常用求解方法(1)正交分解法将各力分别分解到x轴和y轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件，列出方程∑Fx＝0∑Fy＝0.此方法多用于求三个以上共点力作用下的物体的平衡，值得注意的是：选择x、y方向时，尽可能使落在x、y轴上的力多一些；被分解的力尽可能是已知力．(2)力的合成法根据力的平行四边形定则，先把研究对象所受的某两个力合成，然后根据平衡条件分析求解，物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向．本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1(3)力的三角形法物体受同一个平面内的三个互不平行的力作用而平衡时，将这三个力的矢量首尾相接，可以构成一个矢量三角形．根据正弦定理、余弦定理或相似三角形的性质等数学知识可求得未知力．(4)分解法根据力的作用效果，把研究对象所受的某一个力分解成两个分力，然后根据平衡条件分析求解．本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1突破练习4．如图6所示，A是一质量为M的盒子，B的质量为M/2，A、B用细绳相连，跨过光滑的定滑轮，A置于倾角θ＝30°的斜面上，B悬于斜面之外而处于静止状态．现在向A中缓慢加入沙子，整个系统始终保持静止，则在加入沙子的过程中()A．绳子拉力逐渐减小B．A对斜面的压力逐渐增大C．A所受的摩擦力逐渐增大D．A所受的合力不变图6本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1解析由于整个系统始终保持静止，所以A、B的合力始终为0，而绳子拉力是平衡B重力的，则不变；对A运用平衡条件可得A所受的摩擦力及绳子对A的拉力与其下滑力平衡，斜面对A的支持力与A重力在垂直斜面方向的分力平衡，A对斜面的压力与斜面对A的支持力是作用力与反作用力的关系，所以随着A质量的增大，A对斜面的压力、A所受的摩擦力也就不断的增大．答案BCD本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案15．如图7所示，A、B、C、D四个人做杂技表演，B站在A的肩上，双手拉着C和D，A撑开双手水平支持着C和D.若四个人的质量均为m，他们的臂长相等，重力加速度为g，不计A手掌与C、D身体间的摩擦．下列结论错误的是()A．A受到地面支持力为4mgB．B受到A的支持力为3mgC．B受到C的拉力约为233mgD．C受到A的推力约为233mg图7本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1解析对A、B、C、D四个人组成的整体进行受力分析，竖直方向上受重力4mg和地面的支持力N而平衡，故N＝4mg，而支持力作用在A上，即A受到地面支持力为4mg，故A项正确；将B、C、D视为一个整体，受重力3mg和A对整体的支持力N′而平衡，故N′＝3mg，而A对B、C、D的支持力作用在B上，故B受到A的支持力为3mg，B项正确；本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1对C隔离分析：C受重力mg，A对C水平向左的推力F推，B对C的拉力F拉，设∠CBA为θ，因四人的臂长相等，则CB＝2CA，故θ≈30°，故F拉cosθ＝mg，可得F拉＝mgcosθ＝233mg，故C正确；F推＝F拉sinθ＝33mg，故D错误．故本题选D.答案D本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案16．一斜劈M静止于粗糙的水平地面上，在其斜面上放一滑块m，若给m一斜向下的初速度v0，则m正好保持匀速下滑，如图8所示，现在m下滑的过程中再加一个作用力，则以下说法正确的是()图8本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1A．在m上加一竖直向下的力F1，则m将保持匀速运动，M对地无摩擦力的作用B．在m上加一个沿斜面向下的力F2，则m将做加速运动，M对地有水平向左的静摩擦力的作用C．在m上加水平向右的力F3，则m将做减速运动，在m停止前M对地有向右的静摩擦力的作用D．无论在m上加什么方向的力，在m停止前M对地都无静摩擦力的作用本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1解析设滑块m与斜面之间的动摩擦因数为μ，滑块受到竖直向下的重力mg，垂直斜面的支持力N1和沿斜面向上的摩擦力f1，滑块m沿斜面匀速下滑，则有mgsinθ＝μmgcosθ.若在滑块m沿斜面下滑过程中再加一竖直向下的力F1，则由(mg＋F1)sinθ＝μ(mg＋F1)cosθ，得滑块m仍沿斜面匀速下滑，运用整体法，知地面对M无摩擦力，M对地无摩擦力，选项A正确；若在滑块m上加一沿斜面向下的力F2，则由mgsinθ＋F2μmgcosθ，得滑块m沿斜面加速下滑，对M受力分析，f2cosθ＝μN2cosθ＝μmgcosθ·cosθ＝mgcosθ·sinθ＝N2·sinθ，知地面对M无摩擦力，所以M对地无摩擦力，选项B错误．本学案栏目开关考题1评分细则考题2考题3专题一学案1若在滑块m上加一水平向右的力F3，则N3＝mgcosθ＋F3sinθ，mgsinθμ(mgcosθ＋F3sinθ)，即滑块m沿斜面减速下滑，对M受力分析，f3cosθ＝μN3