高考物理一輪精細(xì)復(fù)習(xí)熱點(diǎn)專題《求解平衡問(wèn)題》課件

1、 一、合成、分解法一、合成、分解法 利用力的合成與分解解決三力平衡的問(wèn)題，具體求解時(shí)有兩種利用力的合成與分解解決三力平衡的問(wèn)題，具體求解時(shí)有兩種思路：一是將某力沿另兩個(gè)力的反方向進(jìn)行分解，將三力轉(zhuǎn)化為四思路：一是將某力沿另兩個(gè)力的反方向進(jìn)行分解，將三力轉(zhuǎn)化為四力，構(gòu)成兩對(duì)平衡力；二是某二力進(jìn)行合成，將三力轉(zhuǎn)化為二力，力，構(gòu)成兩對(duì)平衡力；二是某二力進(jìn)行合成，將三力轉(zhuǎn)化為二力，構(gòu)成一對(duì)平衡力。構(gòu)成一對(duì)平衡力。 典例典例1如圖如圖21所示，兩滑塊放在光滑的水平所示，兩滑塊放在光滑的水平面上，中間用一細(xì)線相連，輕桿面上，中間用一細(xì)線相連，輕桿OA、OB擱在滑塊上，擱在滑塊上，且可繞鉸鏈且可繞鉸鏈O自由

2、轉(zhuǎn)動(dòng)，兩桿長(zhǎng)度相等，夾角為自由轉(zhuǎn)動(dòng)，兩桿長(zhǎng)度相等，夾角為，當(dāng)，當(dāng)豎直向下的力豎直向下的力F作用在鉸鏈上時(shí)，滑塊間細(xì)線的張力為作用在鉸鏈上時(shí)，滑塊間細(xì)線的張力為多大？多大？圖圖21圖圖22斜向下的壓力斜向下的壓力F1將產(chǎn)生兩個(gè)效果：豎直向下壓滑塊的將產(chǎn)生兩個(gè)效果：豎直向下壓滑塊的F1和沿水和沿水平方向推滑塊的力平方向推滑塊的力F1，因此，將，因此，將F1沿豎直方向和水平方向分解，沿豎直方向和水平方向分解， 二、圖解法二、圖解法 在共點(diǎn)力的平衡中，有些題目中常有在共點(diǎn)力的平衡中，有些題目中常有“緩慢緩慢”一詞，則一詞，則物體處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。解決動(dòng)態(tài)平衡類問(wèn)題常用圖解法，物體處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。解決

3、動(dòng)態(tài)平衡類問(wèn)題常用圖解法，圖解法就是在對(duì)物體進(jìn)行受力分析圖解法就是在對(duì)物體進(jìn)行受力分析(一般受三個(gè)力一般受三個(gè)力)的基礎(chǔ)上，的基礎(chǔ)上，若滿足有一個(gè)力大小、方向均不變，另有一個(gè)力方向不變時(shí)，若滿足有一個(gè)力大小、方向均不變，另有一個(gè)力方向不變時(shí)，可畫(huà)出這三個(gè)力的封閉矢量三角形來(lái)分析力的變化情況的方可畫(huà)出這三個(gè)力的封閉矢量三角形來(lái)分析力的變化情況的方法，圖解法也常用于求極值問(wèn)題。法，圖解法也常用于求極值問(wèn)題。 典例典例2如圖如圖23所示，一小球在斜面上所示，一小球在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮一切摩擦，如果把豎直處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮一切摩擦，如果把豎直擋板由豎直位置緩慢繞擋板由豎直位置緩慢繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)至水

4、平位置，則點(diǎn)轉(zhuǎn)至水平位置，則此過(guò)程中球?qū)醢宓膲毫Υ诉^(guò)程中球?qū)醢宓膲毫1和球?qū)π泵娴膲毫颓驅(qū)π泵娴膲毫2的變化情況是的變化情況是 () AF1先增大后減小，先增大后減小，F(xiàn)2一直減小一直減小 BF1先減小后增大，先減小后增大，F(xiàn)2一直減小一直減小 CF1和和F2都一直減小都一直減小 DF1和和F2都一直增大都一直增大圖圖23 解析解析小球受力如圖小球受力如圖24甲所示，因擋板是緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，甲所示，因擋板是緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，所以小球處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，此三力所以小球處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，此三力(重力、斜重力、斜面支持力、擋板彈力面支持力、擋板彈力)組成矢量三角形的變化情況如圖

5、乙所示組成矢量三角形的變化情況如圖乙所示(重力大小方向均不變，斜面對(duì)其支持力方向始終不變重力大小方向均不變，斜面對(duì)其支持力方向始終不變)，由圖，由圖可知此過(guò)程中斜面對(duì)小球的支持力不斷減小，擋板對(duì)小球彈力可知此過(guò)程中斜面對(duì)小球的支持力不斷減小，擋板對(duì)小球彈力先減小后增大，再由牛頓第三定律知先減小后增大，再由牛頓第三定律知B對(duì)。對(duì)。圖圖24答案答案B 三、正交分解法三、正交分解法 物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用時(shí)，常用正交分解法列平物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用時(shí)，常用正交分解法列平衡方程求解：衡方程求解：Fx合合0，F(xiàn)y合合0。為方便計(jì)算，建立坐標(biāo)系時(shí)以使。為方便計(jì)算，建立坐標(biāo)系時(shí)以使盡可能多的

6、力落在坐標(biāo)軸上為原則。盡可能多的力落在坐標(biāo)軸上為原則。 典例典例3如圖如圖25所示，用與水平成所示，用與水平成角的推力角的推力F作用在物塊上，隨著作用在物塊上，隨著逐漸減小直到水平的過(guò)程中，逐漸減小直到水平的過(guò)程中，物塊始終沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。關(guān)于物塊受到的外力，下列物塊始終沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。關(guān)于物塊受到的外力，下列判斷正確的是判斷正確的是 () A推力推力F先增大后減小先增大后減小 B推力推力F一直減小一直減小 C物塊受到的摩擦力先減小后增大物塊受到的摩擦力先減小后增大 D物塊受到的摩擦力一直不變物塊受到的摩擦力一直不變圖圖25 解析解析對(duì)物體受力分析，建立如圖對(duì)物體受力分析，建立

7、如圖26所示的坐標(biāo)系。所示的坐標(biāo)系。 由平衡條件得由平衡條件得 Fcos Ff0 FN(mgFsin )0 又又FfFN圖圖26答案答案B 四、三力匯交原理四、三力匯交原理 物體受三個(gè)共面非平行外力作用而平衡時(shí)，這三個(gè)力必為物體受三個(gè)共面非平行外力作用而平衡時(shí)，這三個(gè)力必為共點(diǎn)力。共點(diǎn)力。 典例典例4一根長(zhǎng)一根長(zhǎng)2 m，重為，重為G的不均的不均勻直棒勻直棒AB，用兩根細(xì)繩水平懸掛在天花，用兩根細(xì)繩水平懸掛在天花板上，當(dāng)棒平衡時(shí)細(xì)繩與水平面的夾角如板上，當(dāng)棒平衡時(shí)細(xì)繩與水平面的夾角如圖圖27所示，則關(guān)于直棒重心所示，則關(guān)于直棒重心C的位置下列說(shuō)法正確的是的位置下列說(shuō)法正確的是()圖圖27圖圖28

8、答案答案A 五、整體法和隔離法五、整體法和隔離法 選擇研究對(duì)象是解決物理問(wèn)題的首要環(huán)節(jié)。若一個(gè)系統(tǒng)選擇研究對(duì)象是解決物理問(wèn)題的首要環(huán)節(jié)。若一個(gè)系統(tǒng)中涉及兩個(gè)或者兩個(gè)以上物體的平衡問(wèn)題，在選取研究對(duì)象中涉及兩個(gè)或者兩個(gè)以上物體的平衡問(wèn)題，在選取研究對(duì)象時(shí)，要靈活運(yùn)用整體法和隔離法。對(duì)于多物體問(wèn)題，如果不時(shí)，要靈活運(yùn)用整體法和隔離法。對(duì)于多物體問(wèn)題，如果不求物體間的相互作用力，我們優(yōu)先采用整體法，這樣涉及的求物體間的相互作用力，我們優(yōu)先采用整體法，這樣涉及的研究對(duì)象少，未知量少，方程少，求解簡(jiǎn)便；很多情況下，研究對(duì)象少，未知量少，方程少，求解簡(jiǎn)便；很多情況下，通常采用整體法和隔離法相結(jié)合的方法。通

9、常采用整體法和隔離法相結(jié)合的方法。 典例典例5如圖如圖29所示，放置在水平地面上的質(zhì)量為所示，放置在水平地面上的質(zhì)量為M的的直角劈上有一個(gè)質(zhì)量為直角劈上有一個(gè)質(zhì)量為m的物體，若物體在直角劈上勻速下滑，的物體，若物體在直角劈上勻速下滑，直角劈仍保持靜止，那么下列說(shuō)法正確的是直角劈仍保持靜止，那么下列說(shuō)法正確的是() A直角劈對(duì)地面的壓力等于直角劈對(duì)地面的壓力等于(Mm)g B直角劈對(duì)地面的壓力大于直角劈對(duì)地面的壓力大于(Mm)g C地面對(duì)直角劈沒(méi)有摩擦力地面對(duì)直角劈沒(méi)有摩擦力 D地面對(duì)直角劈有向左的摩擦力地面對(duì)直角劈有向左的摩擦力圖圖29 解析解析方法一：隔離法方法一：隔離法 先隔離物體，物體受

10、重力先隔離物體，物體受重力mg、斜面對(duì)它的支持力、斜面對(duì)它的支持力FN、沿、沿斜面向上的摩擦力斜面向上的摩擦力Ff，因物體沿斜面勻速下滑，所以支持力，因物體沿斜面勻速下滑，所以支持力FN和沿斜面向上的摩擦力和沿斜面向上的摩擦力Ff可根據(jù)平衡條件求出。再隔離直角劈，可根據(jù)平衡條件求出。再隔離直角劈，直角劈受豎直向下的重力直角劈受豎直向下的重力Mg、地面對(duì)它豎直向上的支持力、地面對(duì)它豎直向上的支持力FN地地，由牛頓第三定律得，物體對(duì)直角劈有垂直斜面向下的壓力由牛頓第三定律得，物體對(duì)直角劈有垂直斜面向下的壓力FN和和沿斜面向下的摩擦力沿斜面向下的摩擦力Ff，直角劈相對(duì)地面有沒(méi)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，關(guān)，直角劈相

11、對(duì)地面有沒(méi)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，關(guān)鍵看鍵看Ff和和FN在水平方向上的分量是否相等，若二者相等，則在水平方向上的分量是否相等，若二者相等，則直角劈相對(duì)地面無(wú)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，若二者不相等，則直角劈相對(duì)地直角劈相對(duì)地面無(wú)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，若二者不相等，則直角劈相對(duì)地面有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而摩擦力方向應(yīng)根據(jù)具體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方面有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而摩擦力方向應(yīng)根據(jù)具體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向確定。向確定。 對(duì)物體進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)系如圖對(duì)物體進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)系如圖210甲所示，因物甲所示，因物體沿斜面勻速下滑，由平衡條件得：支持力體沿斜面勻速下滑，由平衡條件得：支持力FNmgcos ，摩擦，摩擦力力Ffmgsin 。圖圖210 對(duì)

12、直角劈進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)系如圖乙所示，由牛對(duì)直角劈進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)系如圖乙所示，由牛頓第三定律得頓第三定律得FNFN，F(xiàn)fFf，在水平方向上，壓力，在水平方向上，壓力FN的的水平分量水平分量FNsin mgcos sin ，摩擦力，摩擦力Ff的水平分量的水平分量Ffcos mgsin cos ，可見(jiàn)，可見(jiàn)Ffcos FNsin ，所以直角劈相對(duì)地，所以直角劈相對(duì)地面沒(méi)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以地面對(duì)直角劈沒(méi)有摩擦力。面沒(méi)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以地面對(duì)直角劈沒(méi)有摩擦力。 在豎直方向上，直角劈受力平衡，由平衡條件得：在豎直方向上，直角劈受力平衡，由平衡條件得：FN地地Ffsin FNcos MgmgMg。

13、 方法二：整體法方法二：整體法 直角劈對(duì)地面的壓力和地面對(duì)直角劈的支持力是一對(duì)作用力和直角劈對(duì)地面的壓力和地面對(duì)直角劈的支持力是一對(duì)作用力和反作用力，大小相等、方向相反。而地面對(duì)直角劈的支持力、地面反作用力，大小相等、方向相反。而地面對(duì)直角劈的支持力、地面對(duì)直角劈的摩擦力是直角劈和物體整體的外力，所以要討論這兩個(gè)對(duì)直角劈的摩擦力是直角劈和物體整體的外力，所以要討論這兩個(gè)問(wèn)題，可以以整體為研究對(duì)象。整體在豎直方向上受到重力和支持問(wèn)題，可以以整體為研究對(duì)象。整體在豎直方向上受到重力和支持力，因物體在斜面上勻速下滑、直角劈靜止不動(dòng)，即整體處于平衡力，因物體在斜面上勻速下滑、直角劈靜止不動(dòng)，即整體處于

14、平衡狀態(tài)，所以豎直方向上地面對(duì)直角劈的支持力等于物體和直角劈整狀態(tài)，所以豎直方向上地面對(duì)直角劈的支持力等于物體和直角劈整體的重力。水平方向上地面若對(duì)直角劈有摩擦力，無(wú)論摩擦力的方體的重力。水平方向上地面若對(duì)直角劈有摩擦力，無(wú)論摩擦力的方向向左還是向右，水平方向上整體都不能處于平衡狀態(tài)，所以整體向向左還是向右，水平方向上整體都不能處于平衡狀態(tài)，所以整體在水平方向上不受摩擦力，整體受力如圖丙所示。在水平方向上不受摩擦力，整體受力如圖丙所示。 答案答案AC 六、臨界問(wèn)題的常用處理方法六、臨界問(wèn)題的常用處理方法假設(shè)法假設(shè)法 運(yùn)用假設(shè)法解題的基本步驟是：運(yùn)用假設(shè)法解題的基本步驟是： (1)明確研究對(duì)象；

15、明確研究對(duì)象； (2)畫(huà)受力圖；畫(huà)受力圖； (3)假設(shè)可發(fā)生的臨界現(xiàn)象；假設(shè)可發(fā)生的臨界現(xiàn)象； (4)列出滿足所發(fā)生的臨界現(xiàn)象的平衡方程求解。列出滿足所發(fā)生的臨界現(xiàn)象的平衡方程求解。 典例典例6傾角為傾角為37的斜面與水平面保持靜止，斜面的斜面與水平面保持靜止，斜面上有一重為上有一重為G的物體的物體A，物體，物體A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5。現(xiàn)給現(xiàn)給A施以一水平力施以一水平力F，如圖，如圖211所示。設(shè)最大靜摩擦力與滑所示。設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等動(dòng)摩擦力相等(sin 370.6，cos 370.8)，如果物體，如果物體A能在能在斜面上靜止，水平推力斜面上靜止，水平推

16、力F與與G的比值可能是的比值可能是()圖圖211A3 B2C1 D0.5答案答案BCD 七、相似三角形法七、相似三角形法 物體受到三個(gè)共點(diǎn)力的作用而處于平衡狀態(tài)，畫(huà)出其中任物體受到三個(gè)共點(diǎn)力的作用而處于平衡狀態(tài)，畫(huà)出其中任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等值反向的平行四邊形中，可能有意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等值反向的平行四邊形中，可能有力三角形與題設(shè)圖中的幾何三角形相似，進(jìn)而得到力三角形與力三角形與題設(shè)圖中的幾何三角形相似，進(jìn)而得到力三角形與幾何三角形對(duì)應(yīng)邊成比例，根據(jù)比值便可計(jì)算出未知力的大小幾何三角形對(duì)應(yīng)邊成比例，根據(jù)比值便可計(jì)算出未知力的大小與方向。與方向。 典例典例7如圖如圖212所示，一個(gè)重

17、為所示，一個(gè)重為G的小球套的小球套在豎直放置的半徑為在豎直放置的半徑為R的光滑圓環(huán)上，一個(gè)勁度系的光滑圓環(huán)上，一個(gè)勁度系數(shù)為數(shù)為k，自然長(zhǎng)度為，自然長(zhǎng)度為L(zhǎng)(LF2BF1F2CF1F2 D無(wú)法確定無(wú)法確定解析：解析：以以B為研究對(duì)象，做受力分析如圖所為研究對(duì)象，做受力分析如圖所示，示，B球受到重力、彈簧的彈力和繩的拉力，球受到重力、彈簧的彈力和繩的拉力， OABBDE，由于，由于OAOB，則繩的拉力等于則繩的拉力等于B球的重力，所以球的重力，所以F1F2mg。答案：答案：B圖圖217答案：答案：B 3(2012南昌調(diào)研南昌調(diào)研)在上海世博會(huì)最佳實(shí)踐區(qū)，江在上海世博會(huì)最佳實(shí)踐區(qū)，江蘇城市案例館中

18、穹形門(mén)窗充滿了濃郁的地域風(fēng)蘇城市案例館中穹形門(mén)窗充滿了濃郁的地域風(fēng)情和人文特色。如圖情和人文特色。如圖218所示，在豎直放置的所示，在豎直放置的穹形光滑支架上，一根不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)光滑的輕質(zhì)滑穹形光滑支架上，一根不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)光滑的輕質(zhì)滑輪懸掛一重物輪懸掛一重物G。現(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的?，F(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的A點(diǎn)，另點(diǎn)，另一端從一端從B點(diǎn)沿支架緩慢地向點(diǎn)沿支架緩慢地向C點(diǎn)靠近點(diǎn)靠近(C點(diǎn)與點(diǎn)與A點(diǎn)等高點(diǎn)等高)。則繩。則繩中拉力大小變化的情況是中拉力大小變化的情況是 ()圖圖218A先變小后變大先變小后變大 B先變小后不變先變小后不變C先變大后不變先變大后不變 D先變大后變小先變大后變小解析：在繩另一端由解析：在繩另一端由B點(diǎn)向點(diǎn)向C點(diǎn)靠近的過(guò)程中，在滑過(guò)半圓支點(diǎn)靠近的過(guò)程中，在滑過(guò)半圓支架直徑端點(diǎn)前，滑輪兩側(cè)的繩子夾角逐漸變大，滑輪兩側(cè)繩架直徑端點(diǎn)前，滑輪兩側(cè)的繩子夾角逐漸變大，滑輪兩側(cè)繩子拉力的合力始終等于物體的重力，故繩子上的張力變大；子拉力的合力始終等于物體的重力，故繩子上的張力變大；繩端滑過(guò)圓弧端之后向繩端滑過(guò)圓弧端之后向C點(diǎn)靠近過(guò)程中，滑輪兩側(cè)繩子的