2020版高考物理一轮复习 第2章 第3节 共点力的平衡课件 新人教版

第二章相互作用第3节共点力的平衡栏目导航知识点二知识点一0102知识点三03知识点四04知识点一物体的受力分析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外力都找出来，并画出的过程。答案受力示意图2．受力分析的一般顺序(1)首先分析场力(、电场力、磁场力)。(2)其次分析接触力(弹力、)。(3)最后分析其他力。(4)画出受力分析(选填“示意图”或“图示”)。答案示意图重力摩擦力[判断正误](1)对物体受力分析时，只能画该物体受到的力，其他物体受到的力不能画在该物体上。()(2)物体沿光滑斜面下滑时，物体受到重力、支持力和下滑力的作用。()(3)对物体进行受力分析时不用区分外力与内力，两者都要同时分析。()√××1．受力分析的四种方法(1)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在。(2)整体法：将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法。(3)隔离法：将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法。(4)动力学分析法：对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法。2．受力分析的四个步骤[典例](2019·哈尔滨检测)如图所示，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，弹簧与斜面垂直，则()A．滑块不可能只受到三个力作用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解析答案D[滑块静止在斜面上，滑块一定受摩擦力，故斜面一定对滑块有支持力，弹簧对滑块的作用力可以为零，可以为压力，也可以为拉力，则滑块可能受三个力作用，选项A、C错误；由以上分析可知，弹簧可能无形变，可能压缩，也可能拉伸，选项B错误；弹簧对滑块的力在垂直斜面的方向上，故滑块所受的摩擦力大小等于其重力沿斜面的分力，即f＝mgsinθ＝12mg，选项D正确。]受力分析的四个注意点(1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的力混淆。(2)每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有。(3)合力和分力不能重复考虑。(4)对整体进行受力分析时，组成整体的几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出。考法1物体的受力分析1.(多选)(2019·衡阳模拟)如图所示，地面上固定一个斜面，斜面上叠放着A、B两个物块并均处于静止状态。现对物块A施加一斜向上的力F作用，A、B两个物块始终处于静止状态。则木块B的受力个数可能是()A．2个B．4个C．5个D．6个解析答案BC[对A受力分析可得，A受竖直向下的重力、斜向左上方的拉力F、竖直向上的支持力及水平向右的摩擦力。对B受力分析可得，B受重力、A对B的压力、斜面的支持力、A对B向左的摩擦力，且斜面若对B没有摩擦力则B受到4个力，若斜面对B有摩擦力则B受5个力，选项A、D错误，B、C正确。]2.(2019·开封检测)如图所示，物体A靠在竖直的墙面C上，在竖直向上的力F作用下，A、B物体保持静止，则物体A受力分析示意图正确的是()ABCD解析答案A[以A、B组成的整体为研究对象，水平方向不可能受力，故整体和墙面C间没有弹力，故A与墙面C间无摩擦力，以A物体为研究对象，A受重力，B对A的垂直接触面的弹力和平行接触面的摩擦力，故选项A正确。]考法2“整体法、隔离法”的应用3.如图所示，甲、乙两个小球的质量均为m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上。现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧。则平衡时两球的可能位置是下列选项中的()ABCD解析答案A[用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg、水平向左的力F(甲受到的)、水平向右的力F(乙受到的)和细线1的拉力，两水平力相互平衡，故细线1的拉力一定与重力2mg等大反向，即细线1一定竖直；再用隔离法，分析乙球受力的情况，乙球受到向下的重力mg、水平向右的拉力F、细线2的拉力F2。要使得乙球受力平衡，细线2必须向右倾斜。故A正确。]4.如图所示，物块A放在直角三角形斜面体B上面，B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁，初始时A、B静止，现用力F沿斜面向上推A，但A、B仍未动。则施力F后，下列说法正确的是()A．A、B之间的摩擦力一定变大B．B与墙面间的弹力可能不变C．B与墙之间可能没有摩擦力D．弹簧弹力一定不变解析答案D[对A分析，开始受重力、B对A的支持力和静摩擦力平衡，当施加F后，仍然处于静止状态，开始A所受的静摩擦力大小为mAgsinθ，若F＝2mAgsinθ，则A、B之间的摩擦力大小不变，故A错误；以A、B整体为研究对象，开始时B与墙面的弹力为零，后来施加F后，弹力为Fcosθ，B错误；对A、B整体分析，由于A、B不动，弹簧的形变量不变，则弹簧的弹力不变，开始弹簧的弹力等于A、B的总重力，施加F后，弹簧的弹力不变，总重力不变，根据平衡知，则B与墙之间一定有摩擦力，故C错误，D正确。]共点力的静态平衡识点二知1．平衡状态物体处于状态或状态。答案匀速直线运动静止2．平衡条件F合＝0或者Fx＝0Fy＝0如图所示，小球静止不动，物体匀速运动。则小球F合＝；物块Fx＝，Fy＝。答案0003．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。(2)三力平衡：物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与另外两个力的合力大小，方向，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量。(3)多力平衡：物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与另外几个力的合力大小，方向。答案相等相反相等相反三角形相等相反[判断正误](1)处于平衡状态的物体加速度一定等于零。()(2)速度等于零的物体一定处于平衡状态。()(3)若三个力F1、F2、F3平衡，将F1转动90°时，三个力的合力大小为2F1。()√×√考法1平行四边形法求解静态平衡问题1.(2019·株洲模拟)如图所示，一条不可伸长的轻质细绳一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物，另一端与另一轻质细绳相连于c点，ac＝l2，c点悬挂质量为m2的重物，平衡时ac正好水平，此时质量为m1的重物上表面正好与ac在同一水平线上且到b点的距离为l，到a点的距离为54l，则两重物的质量的比值m1m2为()A.52B．2C.54D.32解析答案C[因c点处于平衡状态，所以任意两个力的合力均与第三个力大小相等，方向相反，如图所示，根据平行四边形定则将力F与m1g合成，则sinθ＝m2gm1g，而sinθ＝ll2＋3l42＝45，所以m1m2＝54，选项C正确。]2.(2016·全国卷Ⅲ)如图所示，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为()A.m2B.32mC．mD．2m解析答案C[如图所示，由于不计摩擦，线上张力处处相等，且轻环受细线的作用力的合力方向指向圆心。由于a、b间距等于圆弧半径，则∠aOb＝60°，进一步分析知，细线与aO、bO间的夹角皆为30°。取悬挂的小物块研究，悬挂小物块的细线张角为120°，由平衡条件知，小物块的质量与小球的质量相等，即为m。故选项C正确。]考法2正交分解法求解静态平衡问题3.(2019·烟台检测)如图所示，斜面上放有两个完全相同的物体a、b，两物体间用一根细线连接，在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F，使两物体均处于静止状态。则下列说法正确的是()A．a、b两物体的受力个数一定相同B．a、b两物体对斜面的压力相同C．a、b两物体受到的摩擦力大小一定相等D．当逐渐增大拉力F时，物体b先开始滑动解析答案B[对a、b进行受力分析，如图所示。b物体处于静止状态，当细线沿斜面向上的分量与重力沿斜面向下的分量相等时，摩擦力为零，所以b可能只受3个力作用，而a物体必定受到摩擦力作用，肯定受4个力作用，故A错误；a、b两个物体，垂直于斜面方向受力都平衡，则有：FN＋FTsinθ＝mgcosα，解得：FN＝mgcosα－FTsinθ，则a、b两物体对斜面的压力相同，故B正确；根据对A项的分析可知，b的摩擦力可以为零，而a的摩擦力一定不为零，故C错误；对a沿斜面方向有：FTcosθ＋mgsinα＝Ffa，对b沿斜面方向有：FTcosθ－mgsinα＝Ffb，正压力相等，所以最大静摩擦力相等，则a先达到最大静摩擦力，先滑动，故D错误。]考法3力的三角形法求解静态平衡问题4.(2019·鸡西模拟)如图所示，穿在一根光滑的固定杆上的两个小球A、B连接在一条跨过定滑轮的细绳两端，杆与水平面成θ角，不计所有摩擦，当两球静止时，OA绳与杆的夹角为θ，OB绳沿竖直方向，则下列说法正确的是()A．A可能受到2个力的作用B．B可能受到3个力的作用C．绳子对A的拉力大于对B的拉力D．A、B的质量之比为1∶tanθ解析答案D[对A球受力分析可知，A受到重力，绳子的拉力以及杆对A球的弹力，三个力的合力为零，故A错误；对B球受力分析可知，B受到重力，绳子的拉力，两个力合力为零，杆对B球没有弹力，否则B不能平衡，故B错误；定滑轮不改变力的大小，则绳子对A的拉力等于对B的拉力，故C错误；分别对A、B两球分析，运用合成法，如图所示。根据共点力平衡条件，得：T＝mBgTsinθ＝mAgsin90°＋θ(根据正弦定理列式)故mA∶mB＝1∶tanθ，故D正确。][考法指导]处理平衡问题的三个技巧(1)物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比较简单。(2)物体受四个以上的力作用时，一般要采用正交分解法。(3)建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少。知识点三共点力的动态平衡考法1解析法求解动态平衡问题1.(多选)(2019·长春检测)如图所示，上表面光滑的半圆柱体放在水平地面上，一小物块从靠近半圆柱体顶点O的A点，在外力F作用下沿圆弧缓慢下滑到B点，此过程中F始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静止状态。下列说法中正确的是()A．半圆柱体对小物块的支持力变大B．地面对半圆柱体的摩擦力先增大后减小C．外力F变大D．地面对半圆柱体的支持力变大解析答案BC[物块缓慢下滑即物块时刻受力平衡，F始终沿圆弧的切线方向，即F始终垂直于圆柱面支持力FN的方向，受力分析如图甲、乙所示，甲乙因此总有F＝mgsinθ，FN＝mgcosθ，下滑过程中θ增大，因此F增大，FN减小，A错误，C正确；对半圆柱体分析，地面对半圆柱体的摩擦力Ff＝FNsinθ＝mgcosθsinθ＝12mgsin2θ，地面对半圆柱体的支持力F′N＝Mg＋FNcosθ＝Mg＋mgcos2θ，θ从接近0°到90°变化的过程中，摩擦力先增大后减小，支持力一直减小，B正确，D错误。]2.如图所示，形状固定的支架AOB可绕过O点的水平轴(垂直纸面)转动，一光滑金属球静止在支架上，此时OA的倾角为60°。现将支架绕轴从图示位置逆时针缓慢转过60°，分别用F1、F2、F3表示OA、OB和支架对金属球的作用力，则此过程中()A．F1逐渐变大B．F2逐渐变大C．F3逐渐变小D．F1的水平分力大于F2的水平分力解析答案A[设OA、OB的倾角分别为α、θ，金属球的受力如图所示，则有F＝G，由于支架形状固定，即∠AOB＝180°－(α＋θ)，且保持不变，根据正弦定理有F1sinθ＝F2sinα＝Fsin[180°－α＋θ]，得F1＝sinθsin∠AOBG①，F2＝sinαsin∠AOBG②，在支架绕轴从题图图示位置逆时针缓慢转过60°的过程中，θ逐渐变大，由①知F1逐渐变大，选项A正确；α逐渐变小，由②知F2逐渐变小，选项B错误；支架对金属球的作用力是F1与F2的合力F，保持不变，即F3保持不变，选项C错误；由于金