【三年高考两年模拟】2017年高考物理新课标一轮复习 第二章 相互作用 第4讲 受力分析 共点力的平

课标版物理第4讲受力分析共点力的平衡一、受力分析1.定义:把指定物体(或研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都分析出来,并画出物体①图的过程。2.受力分析的一般顺序先分析场力(重力、电场力、磁场力),再分析接触力(弹力、摩擦力),最后分析其他力。3.受力分析的步骤(1)明确②——即确定分析受力的物体。(2)隔离物体分析——将研究对象从周围物体中③出来,进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。教材研读受力研究对象隔离(3)画出受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出④。(4)检查画出的每一个力能否找出它的⑤,检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态,否则,必然发生了漏力、添力或错力现象。 力的方向施力物体自测1(2015广西四市一测,15)如图所示,一小物块在水平力F的作用下静止在斜面上。那么对小物块受力个数的判断,下列说法中正确的是 ()A.可能是2个B.可能是3个C.一定是3个D.一定是4个 答案B物块一定受重力、斜面支持力、水平推力F,若Fcosθ=mgsinθ,则不受摩擦力,若Fcosθmgsinθ,则受摩擦力,故选项B正确。二、共点力的平衡1.平衡状态:物体处于①或②状态。2.共点力的平衡条件:F合=③或者 三、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①,方向②,为一对③。2.三力平衡(1)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④、方向⑤。(2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,表示这三个力的有向线段通过平移可构成封闭三角形。静止匀速直线运动0相等相反平衡力相等相反(3)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,如图所示,则有(拉密定理): = = 。1sin1F2sin2F3sin3F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⑥,方向⑦。自测2(辨析题)(1)速度等于零的物体一定处于平衡状态。 ()(2)物体的平衡状态是指物体处于静止或速度等于零的状态。 ()(3)物体处于平衡状态时,加速度等于零。 ()(4)二力平衡时,这两个力必定等大反向。 ()(5)若物体受到三个力F1、F2、F3的作用而平衡,将F1转动90°时,三个力的合力大小为 F1。 ()(6)多个共点力平衡时,其中任何一个力与其余各力的合力大小相等、方向相反。 () 答案(1)✕(2)✕(3)√(4)√(5)√(6)√2相等相反自测3壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行,关于它在此平面内的受力分析,下列图示中正确的是 ()  答案A壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行,受力平衡,故受到的摩擦力一定和重力等大、反向,选项A正确。考点一受力分析 1.受力分析时,除按先场力(重力、电磁力)后弹力再摩擦力的顺序分析外,在确定某个力是否存在时,应注意:(1)只分析根据性质命名的力,不要把按效果命名的、分解或合成的力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解;(2)找不到施力物体的力一定不存在;(3)受力情况与运动状态必须满足牛顿运动定律;(4)对几个物体组成的系统进行受力分析时,只分析外力,不分析系统内物体之间的内力。考点突破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时,通常用整体法。②研究系统内部各物体之间的相互作用力时,通常用隔离法。(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的影响来判断该力是否存在。 典例1(2015安徽六校联考)如图所示,位于倾角为θ的斜面上的物块B由跨过定滑轮的轻绳与物块A相连。从滑轮到A、B的两段绳都与斜面平行。已知A与B之间及B与斜面之间均不光滑,若用一沿斜面向下的力F拉B并使它做匀速直线运动,则B受力的个数为 ()A.4个B.5个C.6个D.7个 答案D对B进行受力分析,它受重力、斜面的支持力、拉力F、细绳沿斜面向上的拉力、物块A对B的压力、物块A与B之间的滑动摩擦力、B与斜面间的滑动摩擦力,因此B共受7个力作用。在受力分析时遇到不能确定的力,可用以下方法进行判断。从力的概念判断寻找对应的施力物体从力的性质判断寻找产生的原因从力的效果判断寻找是否发生形变或改变物体的运动状态(即是否产生了加速度)从力的相互性判断从力的反作用角度去寻找1-1(多选)如图所示,两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体A和B的受力情况,下列说法正确的是 ()A.A一定受到4个力B.B可能受到4个力C.B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D.A与B之间一定有摩擦力 答案AD对斜面体A、B整体受力分析,其受到向下的重力G和向上的推力F,由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力,因此也不可能有摩擦力,故C错误。利用假设法确定B与A间的作用力。对斜面体A受力分析,A一定受到重力GA和推力F。假设撤掉A,B将下落,A、B间一定存在弹力FBA。为保持A处于平衡状态,B一定给A一个沿斜面向下的摩擦力Ff,如图甲所示。根据牛顿第三定律可知,斜面体B除受重力外,一定受到A的支持力FAB和摩擦力Ff',如图乙所示。综合以上分析可知选项A、D正确,B错误。 考点二解答平衡问题的基本方法 合成法物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反分解法物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件力的三角形法对受三个力作用而平衡的物体,将力平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力拉密定理法 物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,如图所示,则有(拉密定理): = = 。1F1sin2F2sin3F3sin 典例2(多选)如图所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A端、B端是固定的。平衡时AO是水平的,BO与水平方向的夹角为θ。AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是 () A.F1=mgcosθB.F1= C.F2=mgsinθD.F2= tanmgθsinmgθ 答案BD解法一:(合成法)由平行四边形定则,作出F1、F2的合力F12,如图甲所示,又考虑到F12=mg,解直角三角形得F1= ,F2= ,故选项B、D正确。 解法二:(分解法)tanmgθsinmgθ用效果分解法求解。F2共产生两个作用效果,一个是水平方向沿A→O拉绳子AO,另一个是拉着竖直方向的绳子。如图乙所示,将F2分解在这两个方向上,结合力的平衡等知识得:F1=F2'= ,F2= = 。显然,也可以按F3(或F1)产生的效果分解F3(或F1)来求解此题。解法三:(正交分解法)将O点受的力沿水平方向、竖直方向正交分解,如图丙所示。由力的平衡条件得F2cosθ-F1=0,F2sinθ-mg=0,解得F2= ,F1= 。解法四:(力的三角形法)tanmgθ2sinFθsinmgθsinmgθtanmgθ结点O受到F1、F2和F3作用处于平衡状态,画出受力分析图,再将三个力的矢量平移到一个三角形中,三力构成首尾依次相接的封闭三角形,如图丁所示。 丁则由直角三角形知识可知:F1= ,F2= 。tanmgθsinmgθ解法五:(拉密定理)对O点受力分析,如图戊所示,根据拉密定理有:戊 = = 则F1= mg= 1sin(90)Fθ2sin90Fsin(180)mgθsin(90)sin(180)θθtanmgθF2= mg= sin90sin(180)θsinmgθ分析三力平衡问题时,通常采用合成法,如果涉及的力的三角形不是直角三角形,可考虑三角形相似、正弦定理等手段进行定量计算;对于多力平衡问题,通常采用正交分解法。2-1(2015江苏泰州二模,2)(多选)如图甲所示,匀质链条悬挂在天花板等高的A、B两点,现将链条中点也拉至A、B中间位置C悬挂,如图乙所示。则下列说法正确的是 () A.天花板对链条的作用力变大B.天花板在A点对链条的作用力不变C.乙图中链条最低点的张力为甲图的1/2D.链条的重心位置升高 答案CD对链条受力分析可知,两种情况下天花板对链条的作用力始终等于链条的重力,故A错。题图甲中链条由A、B两处的天花板承受,而题图乙中由A、B、C三处的天花板承受,故题图乙中天花板在A点对链条的作用力变小了,B项错。设链条的重力为G,取一半链条分析,受力如图所示,由平衡条件可得链条最低点的张力F1= ,同理题图乙中链条最低点的张力F1'= = ,故C项正确。由题图可见D项也正确。 2tanGθ4tanGθ12F2-2如图所示,两个带有同种电荷的小球,用绝缘细线悬挂于O点,若q1q2,l1l2,平衡时两球到过O点的竖直线的距离相等,则 () A.m1m2B.m1=m2C.m1m2D.无法确定 答案B如图所示,由力的矢量三角形和几何三角形相似可知 = , = ,由几何关系AB=BC,又F1=F2,故G1=G2,即m1=m2。11GFOBAB22GFOBBC