高考物理一輪復(fù)習(xí)課件第2章第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡

序高考物理一輪復(fù)習(xí)課件第二章相互作用第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡1知識(shí)梳理·雙基自測(cè)2核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破3名師講壇·素養(yǎng)提升42年高考·1年模擬1知識(shí)梳理·雙基自測(cè)1．受力分析把研究對(duì)象(指定物體)在特定的物理環(huán)境中受到的所有力都找出來，并畫出_____________的過程。知識(shí)點(diǎn)1受力分析受力示意圖2．受力分析的一般順序若物體A在水平推力F作用下沿粗糙斜面上滑，則物體受力分析的順序應(yīng)如圖乙所示。(1)先畫出_______。(2)其次分析_______。(3)再分析_________。(4)最后分析_________。特別提醒：彈力、摩擦力的產(chǎn)生條件之一都是接觸，因此在分析這兩種力時(shí)先找接觸面，在每個(gè)接觸面上逐一分析這兩種力。重力彈力摩擦力電磁力1．平衡狀態(tài)物體處于_______狀態(tài)或___________運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。知識(shí)點(diǎn)2共點(diǎn)力的平衡靜止勻速直線F′－G＝0

F1－Ff＝0

F2＋FN－G＝0

3．平衡條件的推論(1)二力平衡：如果物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，這兩個(gè)力必定_____________________。(2)三力平衡：如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個(gè)力與___________________大小相等，方向相反。(3)多力平衡：如果物體在多個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個(gè)力與___________________大小相等，方向相反。大小相等，方向相反其余兩個(gè)力的合力其余幾個(gè)力的合力思考：速度等于零的物體一定處于平衡狀態(tài)嗎？為什么？[答案]

物體速度等于零，合外力不一定等于零。合外力等于零時(shí)物體才處于平衡狀態(tài)。一、堵點(diǎn)疏通1．物體沿光滑斜面下滑時(shí)，物體受到重力、支持力和下滑力的作用。

(

)2．速度等于零的物體一定處于平衡狀態(tài)。 (

)3．物體的平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或速度等于零的狀態(tài)。

(

)4．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，加速度等于零。 (

)5．二力平衡時(shí)，這兩個(gè)力必定等大反向。 (

)×

×

×

√

√

√

√

二、對(duì)點(diǎn)激活1．如圖所示是運(yùn)動(dòng)員在冬奧會(huì)比賽中滑雪的情景，此時(shí)運(yùn)動(dòng)員和滑板組成的系統(tǒng)受到的力有

(

)A．推力

B．重力、推力C．重力、空氣阻力

D．重力、推力、空氣阻力[解析]

本題考查受力分析。由題圖中的情景可知，運(yùn)動(dòng)員處于騰空狀態(tài)中，運(yùn)動(dòng)員和滑板組成的系統(tǒng)受到重力和空氣阻力的作用，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。C

2．如圖所示，某質(zhì)點(diǎn)在共點(diǎn)力F1、F2、F3作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將F1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°，其他力均保持不變，那么該質(zhì)點(diǎn)所受合力大小為

(

)A．F1

B．F2＋F1C．F3

D．F1＋F3A

[解析]

本題考查已知分力大小和方向計(jì)算合力大小。三力平衡時(shí)任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向、共線，故除F1外的兩個(gè)力F2、F3的合力大小等于F1，方向與F1相反；現(xiàn)將F1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°，根據(jù)平行四邊形定則可知，兩個(gè)大小均為F1且互成120°角的力合成時(shí)，合力在兩個(gè)分力的角平分線上，大小等于分力F1，故此時(shí)質(zhì)點(diǎn)所受到的合力大小為F1，故選A。C

2核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破1．受力分析的四個(gè)方法考點(diǎn)一受力分析、整體法與隔離法的應(yīng)用方法內(nèi)容假設(shè)法在未知某力是否存在時(shí)，先對(duì)其做出存在的假設(shè)，然后根據(jù)該力存在對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響來判斷該力是否存在整體法將加速度相同的幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體作為一個(gè)整體進(jìn)行受力分析的方法隔離法將所研究的對(duì)象從周圍的物體中分離出來，單獨(dú)進(jìn)行受力分析的方法動(dòng)力學(xué)分析法對(duì)加速運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力分析時(shí)，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行分析求解的方法2．受力分析的四個(gè)步驟特別提醒：受力分析時(shí)注意以下四點(diǎn)(1)只分析研究對(duì)象所受的力，不分析研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力。(2)只分析外力，不分析內(nèi)力。(3)只分析性質(zhì)力，不分析效果力。(4)分力、合力不要重復(fù)分析。

(2021·河北大名一中月考)L形木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖所示。若P、Q一起沿斜面勻速下滑，不計(jì)空氣阻力。則木板P的受力個(gè)數(shù)為

(

)A．3

B．4C．5

D．6例1C

[解析]

本題考查受力分析問題。由于P、Q一起勻速下滑，受力平衡，對(duì)Q進(jìn)行受力分析可知彈簧彈力不為零，所以木板P受到自身的重力、斜面的摩擦力、斜面的支持力、彈簧的彈力及滑塊Q的壓力5個(gè)力的作用，選項(xiàng)C正確?！沧兪接?xùn)練1〕如圖所示，物體A靠在豎直的墻面C上，在豎直向上的力F作用下，A，B物體保持靜止，則物體A受力分析示意圖正確的是

(

)A

[解析]

以A，B組成的整體為研究對(duì)象，水平方向不可能受力，整體和墻面C間沒有彈力，故A與墻面C間無摩擦力，以A物體為研究對(duì)象，A受重力，B對(duì)A的垂直接觸面的彈力和平行接觸面的摩擦力，故選項(xiàng)A正確。處理平衡問題的常用方法考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的靜態(tài)平衡方法基本思路求解方法條件正交分解法變矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算將各力分解到x軸和y軸上，運(yùn)用兩坐標(biāo)軸上的合力等于零的條件列方程求解，即∑Fx＝0，∑Fy＝0三個(gè)或三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下物體的平衡方法基本思路求解方法條件矢量三角形法構(gòu)建矢量三角形，利用幾何知識(shí)求解物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形；反之，若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)力的合力必為零，利用有關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)可求出未知力三力平衡力的合成法通過平行四邊形定則，構(gòu)建矢量三角形，利用幾何知識(shí)求解物體受到三個(gè)力平衡時(shí)，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向，可以應(yīng)用三角函數(shù)、相似三角形等知識(shí)求解三力平衡例2A

整體法是以幾個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對(duì)象進(jìn)行求解的方法，在許多問題中用整體法比較方便，但用整體法不能求解系統(tǒng)內(nèi)力；隔離法是把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開來，分別以每一部分為研究對(duì)象進(jìn)行分析。若分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí)，用整體法；若分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時(shí)，用隔離法。通常解答問題時(shí)，需要多次選取研究對(duì)象，即整體法與隔離法交替使用。整體法與隔離法的選用技巧方法技巧C

1．動(dòng)態(tài)平衡：通過控制某些物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢的變化，而在這個(gè)過程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài)，在問題的描述中常用“緩慢”等語(yǔ)言敘述。2．分析動(dòng)態(tài)平衡問題的常用方法(1)圖解法：物體受到三個(gè)力的作用，其中一個(gè)力的大小、方向均不變，另一個(gè)力的方向不變，此時(shí)可用圖解法，畫出不同狀態(tài)下力的矢量圖，判斷各個(gè)力的變化情況?？键c(diǎn)三共點(diǎn)力作用下的動(dòng)態(tài)平衡(2)解析法：物體受到多個(gè)力的作用，可進(jìn)行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化。(3)相似三角形法：物體受到三個(gè)力的作用，其中的一個(gè)力大小、方向均不變，另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，可以用力三角形與幾何三角形相似的方法。(4)轉(zhuǎn)圓法：物體受到三個(gè)力的作用，其中的一個(gè)力大小、方向都不變，另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，但之間的夾角保持不變，可利用圓中弦確定，對(duì)應(yīng)的圓周角也確定的方法解題。例3D

一力不變，兩力方向都變的三力動(dòng)態(tài)平衡〔變式訓(xùn)練3〕(2021·山東濰坊中學(xué)月考)(多選)如圖所示是一個(gè)簡(jiǎn)易起吊設(shè)施的示意圖，AC是撐桿，質(zhì)量不計(jì)，A端與豎直墻用鉸鏈連接，一滑輪固定在A點(diǎn)正上方，現(xiàn)施一拉力F拉繞過滑輪系在C點(diǎn)的輕繩BC，使重物P緩慢上升，在AC桿達(dá)到豎直前 (

)A．BC繩中拉力FT越來越大B．BC繩中拉力FT越來越小C．AC桿中的支持力FN越來越大D．AC桿中的支持力FN不變BD

[解析]

本題為相似三角形法在動(dòng)態(tài)平衡中的應(yīng)用。以C點(diǎn)為研究對(duì)象，分析受力情況：重物的拉力(等于重物的重力G)、輕桿的支持力FN和繩子的拉力FT，作出受力情況如圖所示。一力不變，兩力方向都變但兩力大小相等的三力動(dòng)態(tài)平衡〔變式訓(xùn)練4〕(2020·湖南師大附中月考)(多選)如圖所示，輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn)，懸掛衣服的衣架鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個(gè)條件，當(dāng)衣架靜止時(shí)，下列說法正確的是

(

)A．繩的右端上移到b′，繩子拉力不變B．將桿N向右移一些，繩子拉力變大C．繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小D．若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣架懸掛點(diǎn)右移AB

AD

[解析]

由題意可知，重物在運(yùn)動(dòng)過程中受重力，MN繩拉力TMN，OM繩拉力TOM，TMN與TOM夾角保持不變。在某一時(shí)刻所受三個(gè)力示意圖如圖(甲)所示，將此三個(gè)力平移為矢量三角形如圖(乙)所示。因?yàn)閙g大小、方向不變，TMN與TOM的夾角不變，故可將三個(gè)力平移入圓中，如圖(丙)所示，mg為一條固定的弦(固定的弦所對(duì)應(yīng)的圓周角為定值)，在OM由豎直拉到水平的過程中，可得TMN從0逐漸增大，OM水平時(shí)TMN最大。TOM先增大后減小，故A，D正確。3名師講壇·素養(yǎng)提升平衡中的臨界與極值問題1．臨界問題當(dāng)某物理量變化時(shí)，會(huì)引起其他幾個(gè)物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題的描述中常用“剛好”“剛能”“恰好”等語(yǔ)言敘述。常見的臨界狀態(tài)有：(1)兩接觸物體脫離與不脫離的臨界條件是相互作用力為0(主要體現(xiàn)為兩物體間的彈力為0)；(2)繩子斷與不斷的臨界條件為繩中張力達(dá)到最大值；繩子繃緊與松弛的臨界條件為繩中張力為0；(3)存在摩擦力作用的兩物體間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)或相對(duì)靜止的臨界條件為靜摩擦力達(dá)到最大。研究的基本思維方法：假設(shè)推理法。2．極值問題平衡物體的極值，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題。一般用圖解法或解析法進(jìn)行分析。3．策略方法(1)做好受力分析的基礎(chǔ)上，搞清各力夾角。(2)難以確定方向和是否存在的力，用假設(shè)法分析各力變化趨勢(shì)，判斷可能情況。(3)正交分解列方程，寫出解析式。(4)根據(jù)題中隱含的條件“恰好”“最大”“最小”，用數(shù)學(xué)方法結(jié)合物理實(shí)際討論其臨界和極值的情況。

(2021·福建泉洪一中月考)如圖所示，質(zhì)量為m(可以看成質(zhì)點(diǎn))的小球P，用兩根輕繩OP和O′P在P點(diǎn)拴接后再分別系于豎直墻上相距0.4m的O、O′兩點(diǎn)上，繩OP長(zhǎng)0.5m，繩O′P長(zhǎng)0.3m，今在小球上施加一方向與水平成θ＝37°角的拉力F，將小球緩慢拉起。繩O′P剛拉直時(shí)，OP繩拉力為FT1，繩OP剛松馳時(shí)，O′P繩拉力為FT2，則FT1∶FT2為(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8) (

)A．3︰4

B．4︰3C．3︰5

D．4︰5例4C

(1)圖解法根據(jù)平衡條件作出力的矢量圖，如只受三個(gè)力，則這三個(gè)力構(gòu)成封閉矢量三角形，然后根據(jù)矢量圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定最大值和最小值。(2)假設(shè)推理法先假設(shè)某種臨界情況成立，然后根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)進(jìn)行論證、求解。涉及極值的臨界問題的三種解答方法名師點(diǎn)撥(3)數(shù)學(xué)方法根據(jù)物體的平衡條件列方程，在解方程時(shí)采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值，通常用到的數(shù)學(xué)知識(shí)有二次函數(shù)求極值、討論公式求極值、三角函數(shù)求極值以及幾何法求極值等?！沧兪接?xùn)練6〕如圖所示，質(zhì)量為m的物體放在一固定斜面上，當(dāng)斜面傾角為30°時(shí)恰能沿斜面勻速下滑。對(duì)物體施加一大小為F水平向右的恒力，物體可沿斜面勻速向上滑行。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，當(dāng)斜面傾角增大并超過某一臨界角θ0時(shí)，不論水平恒力F多大，都不能使物體沿斜面向上滑行，試求：(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)這一臨界角θ0的大小。42年高考·1年模擬1．(2020·課標(biāo)Ⅲ，17)如圖，懸掛甲物體的細(xì)線拴牢在一不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩上O點(diǎn)處；繩的一端固定在墻上，另一端通過光滑定滑輪與物體乙相連。甲、乙兩物體質(zhì)量相等。系統(tǒng)平衡時(shí)，O點(diǎn)兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為α和β。若α＝70°，則β等于 (

)A．45°

B．55°C．60°

D．70°B

C

3．(2019·全國(guó)卷Ⅰ，19)(多選)如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N，另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動(dòng)N，直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止，則在此過程中

(

)A．水平拉力的大小可能保持不變B．M所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D．M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加BD

[解析]

選N為研究對(duì)象，受力情況如圖甲所示，用水平拉力F緩慢拉動(dòng)N的過程中，水平拉力F逐漸增大，細(xì)繩的拉力T逐漸增大，A錯(cuò)，B對(duì)；對(duì)于M，受重力GM、支持力FN、繩的拉力T以及斜面對(duì)它的摩擦力f。如圖乙所示，若開始時(shí)斜面對(duì)M的摩擦力f沿斜面向上，則T＋f＝GMsinθ，T逐漸增大，f逐漸減小，當(dāng)f減小到零后，再反向增大。若開始時(shí)斜面對(duì)M的摩擦力沿斜面向下，此時(shí)T＝GMsinθ＋f，當(dāng)T逐漸增大時(shí)，f逐漸增大，C錯(cuò)，D對(duì)。

甲 乙

D

5．(2020·河北