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2014高考物理一轮复习课件第三单元受力分析共点力的平衡核心考点导学•师说：•1.受力分析在中学物理中具有相当重要的地位，无论是牛顿运动定律，还是机械能守恒、电场、磁场问题都离不开受力分析，解决上述问题的基础是对物体进行正确的受力分析．•2.正确选取研究对象是受力分析的关键．受力分析的对象可以是一个物体或物体的一部分，也可以是几个物体组成的系统，还可以是某一个结点或交点.•1．定义：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有都找出来，并画出，这个过程就是受力分析．•2．受力分析的顺序•先找(重力、电场力、磁场力)，再找(弹力、摩擦力)，最后分析其他力．外力受力图场力接触力•3．受力分析的三个判断依据•(1)从力的概念判断，寻找对应的物体．•(2)从力的性质判断，寻找产生的原因．•(3)从力的效果判断，寻找是否产生或改变(是静止、是匀速运动还是有加速度)．施力形变运动状态•如果有一个力的方向难以确定，可用假设法分析，先假设此力不存在，观察所研究的物体会发生怎样的运动，然后审查这个力应在什么方向研究对象才能满足给定的运动状态．•1.受力分析常用方法•(1)整体法和隔离法整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物体•(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．•2.受力分析的常见误区•(1)误将研究对象对其它物体的作用力当作研究对象受的力．•(2)不结合运动状态，造成受力分析不全，误将加速当成平衡态．•受力分析时防止“漏力”的有效办法就是按顺序进行分析：一看重力，二看接触力(弹力、摩擦力)，三看其他力(电磁力等)；防止“添力”的办法就是每一个力都要找到它的施力物体.•受力分析的基本思路•1．如图所示，物体B靠在竖直墙面上，在竖直轻弹簧的作用下，A、B保持静止，则物体A、B受力的个数分别为()•A．3,3B．4,3•C．4,4D．4,5•解析：本题考查用整体法、隔离法分析物体受力情况，首先对A、B利用整体法分析受力，可知墙面对B无弹力；以A为研究对象，它受四个力作用，重力竖直向下、弹簧的弹力竖直向上、B对A的压力垂直斜面斜向下、B对A沿斜面向下的摩擦力；以B为研究对象，它受三个力作用，本身受到的重力、A对B的支持力和A对B沿斜面向上的摩擦力，B正确．•答案：B•1．共点力的平衡共点力力的作用点在物体上的或力的______交于一点的几个力叫做共点力．能简化成质点的物体受到的力可以视为共点力平衡状态物体处于状态或状态，叫做平衡状态．(该状态下物体的加速度为零)平衡条件物体受到的为零，即F合＝或同一点延长线静止匀速直线运动合外力0∑Fx＝0∑Fy＝0•2.平衡条件的推论•(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，为一对．•(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大小，方向．相等相反平衡力合力相等相反合力相等相反•在进行一些平衡类问题的定性分析时，采用共点力平衡的相关推论，可以使问题简化．•一、动态平衡问题•“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．解决这类问题的一般思路是：把“动”化为“静”，“静”中求“动”.在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述．•二、平衡中的临界与极值问题•1．临界问题•当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述．•2．极值问题•平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题．•2．如图所示，把球夹在竖直墙面AC和木板BC之间，不计摩擦，墙对球的弹力为FN1，板对球的弹力为FN2，在将板BC逐渐放至水平的过程中，下列说法正确的是()•A．FN1和FN2都增大B．FN1和FN2都减小•C．FN1增大，FN2减小D．FN1减小，FN2增大•解析：对球受力分析如图所示，球受3个力，分别为重力G、墙对球的弹力FN1和板对球的弹力FN2.•当板BC逐渐放至水平的过程中，球始终处于平衡状态，即FN1与FN2的合力F始终竖直向上，大小等于球的重力G，如图所示，由图可知FN1的方向不变，大小逐渐减小，FN2的方向发生变化，大小也逐渐减小，故选项B正确．•思维升华：(1)在动态平衡问题中，物体受三个力的作用处于平衡状态，其中一个力的大小、方向都不变，这个力往往是重力，第二个力方向不变，第三个力方向变化时，分析第二个和第三个力的大小变化情况．这类题目用图解法更简单、直观．•(2)两分力垂直时出现极值问题．•答案：B•3.物体A的质量为2kg，两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体A上，在物体A上另施加一个方向与水平线成θ角的拉力F，相关几何关系如图所示，θ＝60°.若要使两绳都能伸直，求拉力F的取值范围．(g取10m/s2)解析：作出物体A的受力分析图如图所示，由平衡条件得Fsinθ＋F1sinθ－mg＝0①Fcosθ－F2－F1cosθ＝0②由①式得F＝mgsinθ－F1③由②③式得F＝mg2sinθ＋F22cosθ④要使两绳都伸直，则有F1≥0，F2≥0所以由③式得Fmax＝mgsinθ＝4033N由④式得Fmin＝mg2sinθ＝2033N综合得F的取值范围为2033N≤F≤4033N.考向案例研究•例1[2012·上海，8]如图，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表面水平．则在斜面上运动时，B受力的示意图为()(一)解读审题视角先整体后隔离法，合理选择研究对象，受力分析，据运动状态，列方程．(二)名师分析解题上滑时减速，a沿斜面向下→Ff向左→A正确B项中误为a方向与v相同→B错误C项中a方向沿斜面，但摩擦力只能沿接触面→C错D项误为a与v同向，但Ff不是合外力→D错•(三)调用所学解题(A)•(四)一语道破天机•1．受力分析时要善于变换研究对象，灵活运用整体法和隔离法，一般情况下优先使用整体法．•2．一定要结合运动状态分析受力．•(五)同类跟踪训练•1．如图所示，固定的斜面上叠放着A、B两木块，木块A与B的接触面是水平的，水平力F作用于木块A，使木块A、B保持静止，且F≠0.则下列描述正确的是()•A．B可能受到3个或4个力作用•B．斜面对木块B的摩擦力方向可能•沿斜面向下•C．A对B的摩擦力可能为0•D．A、B整体可能受三个力作用•[解析]对A、B整体，一定受到重力G、斜面支持力FN、水平力F如图(a)，这三个力可能使整体平衡，因此斜面对A、B整体的静摩擦力可能为0，可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，B、D正确；对木块A，受力如图(b)，•水平方向受平衡力，因此一定有静摩擦力FfA与水平力F平衡，C错；对木块B，受力如图(c)，其中摩擦力Ff可能为0，因此木块B可能受4个或5个力作用，A错．•[答案]BD•例2[2012·新课标全国卷理综，16]如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中()•A．N1始终减小，N2始终增大•B．N1始终减小，N2始终减小•C．N1先增大后减小，N2始终减小•D．N1先增大后减小，N2先减小后增大•(一)解读审题视角•本题是一典型的三力动态平衡问题，其解题思路一般是：对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析，依据某一参量的变化，在同一图中作出物体在若干状态下平衡图(平行四边形)，再由动态力的平行四边形各边长度变化及角度变化确定力的大小及方向的变化情况．•(二)名师分析解题•取小球为研究对象，小球受到重力G、竖直墙面对小球的压力N1和木板对小球的支持力N2′(大小等于N2)三个力作用，如图所示，N1和N2′的合力为G′，G′＝G，则G′恒定不变，当木板向下转动时，N1、N2′变化如图所示，则N1、N′2都减小，即N1、N2都减小，所以正确选项为B.•(三)调用所学解题(B)•(四)一语道破天机•1．定性分析多个力的动态平衡时常采用图解法．•2．图解法适用于如下情况：•合力的大小和方向都不变；一个分力的方向不变，分析另一个分力方向变化时两个分力大小的变化情况．•(五)同类跟踪训练•2．[2013·江南十校高三摸底]半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN.在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止．如图所示是这个装置的纵截面图．若用外力使MN保持竖直并且缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止．在此过程中，下列说法中正确的是()•A．MN对Q的弹力逐渐减小•B．地面对P的摩擦力逐渐增大•C．P、Q间的弹力先减小后增大•D．MN、P对Q的弹力的合力逐渐增大•[解析]由于挡板移动缓慢，所以Q也缓慢下滑，即Q始终保持平衡状态．根据平衡条件，MN缓慢地向右运动时F和竖直方向的夹角逐渐增大，而圆柱体所受重力大小不变，所以F和FN的合力F合大小不变，故D选项错误；由图可知，F和FN都在不断增大，故A、C两项都错．•对P、Q整体受力分析知，整体水平方向只受二个力作用，故地面对P的摩擦力大小就等于FN，所以地面对P的摩擦力也逐渐增大，B正确．•[答案]B•例3[2012·课标全国卷理综，24]拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图)．设拖把头的质量为m，拖杆质量可忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g.某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ.•(1)若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小．•(2)设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ.已知存在一临界角θ0，若θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动．求这一临界角的正切tanθ0.•(一)解读审题视角•平衡中的临界与极值问题是高考中的常见题型．解决临界问题的解法一般有3种．①极限法：把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的．②假设法：临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题．③数学方法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式解出临界条件．(二)名师分析解题(1)设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把．将推拖把的力沿竖直和水平方向分解，按平衡条件有Fcosθ＋mg＝N①Fsinθ＝f②式中N和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力．按摩擦定律有f＝μN③联立①②③式得F＝μsinθ－μcosθ·mg④(2)若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动，应有Fsinθ≤λN⑤这时，①式仍满足．联立①⑤式得sinθ－λcosθ≤λmgF⑥现考查使上式成立的θ角的取值范围．注意到上式右边总是大于零，且当F无限大时为零，有sinθ－λcosθ≤0⑦使上式成立的θ角满足θ≤θ0，这里θ0是题中所定义的临界角，即当θ≤θ0时，不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把．临界角的正切为tanθ0＝λ.(三)调用所学解题(1)μsinθ－μcosθ·mg(2)tanθ0＝λ•(四)一语道破天机•对于平衡问题，应牢牢把握共点力平衡的条件，正确对物体受力分析，灵活应用正交分解，建立平衡方程求解．(五)同类跟踪训练3．[2012·广东