高中物理基礎復習共同點的平衡省公開課一等獎全國示范課微課金獎

考點1物體受力分析共點力平衡

怎樣對物體進行受力分析

1.隔離法和整體法將研究對象與周圍物體分隔或?qū)⒂啥鄠€物體組成系作為一個整體來分析。

2.假設法在未知某力是否存在時，可先對其作出存在或不存在假設，然后分析該力存在與不存在對物體運動狀態(tài)是否產(chǎn)生影響是否與事實相符來判斷該力是否存在。第1頁

整體法、隔離法、假設法在受力分析時，要靈活選取，有時為了處理問題方便，這些方法要交叉使用。3.注意關(guān)鍵點

(1)研究對象受力圖，通常只畫出依據(jù)力性質(zhì)命名力，不要把按力分解分力或合成協(xié)力分析進去，受力圖完成后再進行力合成與分解。

(2)區(qū)分內(nèi)力和外力，對幾個物體整體進行受力分析時，物體間作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)，當把某一物體單獨隔離分析時，原來內(nèi)力則變成外力，要畫在受力圖上。

(3)在難以確定物體一些受力情況時，可先分析物體運動狀態(tài)，再利用牛頓運動定律或力平衡來判斷未知力。第2頁典例一物體受力分析【例1】［年高考安徽理綜卷］L型木板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滑塊Q相連，如圖所表示。若P、

Q一起沿斜面勻速下滑，不計空氣阻力。則木板P受力個數(shù)為()A.3B.4C.5D.6考查整體法、隔離法應用及連接體受力平衡問題。C【解析】設木板P質(zhì)量為M，滑塊Q質(zhì)量為m，則選P、Q及彈簧作為一個整體進行受力分析，如圖1所表示，因為受力平衡有(M+m)gsin

=f

然后隔離P進行受力分析，如圖2所表示，其中FN1為斜面對P支持力，F(xiàn)N1′為Q對P壓力，Mg為P重力，f為斜面對P摩擦力，F(xiàn)為彈簧對P彈力(未知)

因為受力平衡f=F+Mgsin

，因為f=(M+m)gsin

，則

F=mgsin

>0，故彈簧彈力存在，P受力個數(shù)為5個。圖1圖2第3頁如圖所表示，物體M在豎直向上拉力F作用下能靜止在斜面上，關(guān)于M受力個數(shù)，以下說法中正確是()A.M一定受兩個力作用B.M一定受四個力作用C.M可能受三個力作用D.M不是受兩個力作用就是受四個力作用D第4頁考點2共點力作用下物體平衡1.共點力平衡問題處理方法方法內(nèi)容分解法物體受到幾個力作用，將某一個力按力效果進行分解，則其分力和其它力在所分解方向上滿足平衡條件。合成法物體受幾個力作用，經(jīng)過合成方法將它們簡化成兩個力。這兩個力滿足二力平衡條件。正交分解法將處于平衡狀態(tài)物體所受力，分解為相互正交兩組，每一組力都滿足二力平衡條件。力三角形法物體受同一平面內(nèi)三個互不平行力作用平衡時，這三個力矢量箭頭首尾相接，組成一個矢量三角形，反之，若三個力矢量箭頭首尾相接恰好組成三角形，則這三個力協(xié)力必為零，利用三角形定則，依據(jù)正弦定理、余弦定理或相同三角形等數(shù)學知識可求解未知力。(1)處理共點力平衡問題慣用方法第5頁方法步驟解析法①選某一狀態(tài)對物體受力分析②將物體受力按實際效果分解或正交分解③列平衡方程求出未知量與已知量關(guān)系表示式④依據(jù)已知量改變情況來確定未知量改變情況圖解法①選某一狀態(tài)對物體受力分析②依據(jù)平衡條件畫出平行四邊形③依據(jù)已知量改變情況，畫出平行四邊形邊角改變④確定未知量大小、方向改變(2)處理動態(tài)平衡、臨界與極值問題慣用方法2.應用平衡條件解題普通步驟

(1)選取研究對象依據(jù)題目要求,選取某物體(整體或局部)作為研究對象，在平衡問題中，研究對象常有三種情況：第6頁①單個物體。若是相關(guān)共點力平衡問題，能夠?qū)⑽矬w受到各個力作用點全部畫到物體幾何中心上；不然各個力作用點不能隨便移動，應畫在實際作用位置上。②多個物體(系統(tǒng))。在分析外力對系統(tǒng)作用時，用整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體間相互作用時，用隔離法，其關(guān)鍵是找物體之間聯(lián)絡，相互作用力是它們相互聯(lián)絡紐帶。③幾個物體結(jié)點。幾根繩或繩和棒之間結(jié)點經(jīng)常是平衡問題研究對象。

(2)分析研究對象受力情況，并作出受力圖①確定物體受到哪些力作用，不能添力，也不能漏力，受力分析通常按重力、彈力、摩擦力等力次序來分析。②準確畫出受力示意圖，力示意圖關(guān)鍵是力方向要確定，要養(yǎng)成準確畫圖習慣。

(3)在解題中采取合成法還是分解法應視詳細問題而定，通常利用正交分解法求解平衡問題。

(4)利用平衡條件建立方程并求解①利用合成法分解問題時，其平衡方程為：F合=0。②利用分解法尤其是正交分解法分析平衡問題時，其平衡方程為：Fx=0，F(xiàn)y=0。③關(guān)于坐標軸選取，普通選外力多方向為坐標軸，使力分解個數(shù)少，計算簡化。第7頁“靜止”滿足兩個條件，加速度和速度都為零，缺一不可。要注意“保持”某狀態(tài)與“瞬時”某狀態(tài)有區(qū)分。比如，豎直上拋物體運動到最高點時，這一瞬時速度為零，但這一狀態(tài)不可能保持，因而上拋物體在最高點不能稱為靜止。也就是說，保持靜止與速度為零不是一回事。第8頁典例二整體法與隔離法應用【例2】［年高考山東理綜卷］如圖所表示，質(zhì)量分別為m1、m2兩個物體經(jīng)過輕彈簧連接，在力F作用下一起沿水平方向做勻速直線運動(m1在地面上，m2在空中)，力F與水平方向成

角。則m1所受支持力FN和摩擦力f正確是()A.FN=m1g+m2g-Fsin

B.FN=m1g+m2g-Fcos

C.f=Fcos

D.f=Fsin

【解析】方法一：將m1、m2、彈簧看作整體，受力分析如圖所表示依據(jù)平衡條件得

f=Fcos

FN+Fsin

=(m1+m2)g

FN=(m1+m2)g-Fsin

故選項A、C正確。AC第9頁

方法二：分別隔離m1、m2，受力情況如圖對m1依據(jù)平衡條件有f=Tcos

FN+Tsin

=mg

對m2，依據(jù)平衡條件，有

Fcos

=Tcos

Fsin

=m2g+Tsin

解得FN=m1g+m2g-Fsin

f=Fcos

。

靈活地選取研究對象能夠使問題簡化；對于都處于平衡狀態(tài)兩個物體組成系統(tǒng)，在不包括內(nèi)力時，優(yōu)先考慮整體法。第10頁在粗糙水平面上放著一個三角形木塊abc，在它兩個粗糙斜面上分別放有質(zhì)量為m1和m2兩個物體，m1>m2，如圖所表示，若三角形木塊和兩物體都是靜止，則粗糙水平面對三角形木塊()A.有摩擦力作用，摩擦力方向水平向右B.有摩擦力作用，摩擦力方向水平向左C.有摩擦力作用，但摩擦力方向不能確定，因m1、m2、

1、

2數(shù)值均未給出D.以上結(jié)論都不對D第11頁典例三正交分解法應用【例3】如圖所表示，一個質(zhì)量為m=8kg物體置于傾角為37°斜面上，在水平力F作用下保持靜止。求以下情況下物體與斜面之間靜摩擦力大小和方向。(g取10m/s2)(1)F=50N；(2)F=60N；(3)F=70N。

【解析】設物體所受到靜摩擦力沿斜面向下，則物體受力如圖所表示。據(jù)平衡條件可得

Fcos

-f-mgsin

=0①

FN-Fsin

-mgcos

=0②

由①得f=Fcos

-mgsin

(1)F=50N時，f=(50×0.8-80×0.6)N=-8N，負號表明f方向沿斜面向上。

(2)F=60N時，f=(60×0.8-80×0.6)N=0。

(3)F=70N時，f=(70×0.8-80×0.6)N=8N，方向沿斜面向下?！敬鸢浮?1)8N，沿斜面向上(2)0(3)8N，沿斜面向下第12頁(1)正交分解法是處理共點力平衡問題普遍方法，尤其是多力作用下物體處于平衡狀態(tài)時，用正交分解法更為簡捷方便。

(2)建立坐標系時，應以盡可能少分解力，處理問題方便為標準。

(3)物體做勻速直線運動時，經(jīng)常建立沿運動方向與垂直于運動方向坐標系。第13頁兩個可視為質(zhì)點小球a和b，用質(zhì)量可忽略剛性細桿相連，放置在一個光滑半球面內(nèi)，如圖所表示。已知小球a和b質(zhì)量之比為，細桿長度是球面半徑倍。兩球處于平衡狀態(tài)時，細桿與水平面夾角

是()A.45°B.30°C.22.5°D.15°D第14頁動態(tài)平衡問題求解【例4】如圖所表示，在一個半圓環(huán)上用兩根細線懸掛一個重為G物體，設法使OA線固定不動，將OB線從豎直位置沿半圓環(huán)緩緩移到水平位置

OB′，則OA與OB線中受到拉力FA、

FB改變情況是()A.FA、FB都增大

B.FA增大，F(xiàn)B減小

C.FA增大，F(xiàn)B先增大后減小

D.FA增大，F(xiàn)B先減小后增大D第15頁

分析動態(tài)平衡問題用圖解法比較方便。要注意以下三點：①前提是協(xié)力不變，一個分力方向不變。②正確判斷某一個分力大小和方向改變及其引發(fā)另一個力改變。③注意某一分力方向改變空間(即范圍)。

【解析】本題重力作為分解對象，它對兩繩產(chǎn)生兩個拉緊效果，即兩分力方向是沿繩所在直線，先作初始力分解平行四邊形，然后依據(jù)OB繩方向變化作出各位置平行四邊形，從圖中判斷各力改變情況。因為繩結(jié)點O受到重物拉力F，所以才使OA繩和OB繩受力，所以將拉力F分解為FA和FB(如圖所表示)。OA繩固定，則FA方向不變，從OB向下靠近OB′過程中，在B1、B2、B3三個位置，兩繩受力分別為FA1和FB1、FA2和FB2、FA3和FB3。從圖形上看出，F(xiàn)A逐步變大，而FB卻先減小后增大，當OB⊥OA時，F(xiàn)B最小。第16頁如圖所表示，小球用細繩系住放在傾角為

光滑斜面上，當細繩由水平方向逐步向上偏移時，細繩上拉力將()A.逐步增大B.逐步減小C.先增大后減小D.先減小后增大D第17頁微信紅包群/微信紅包群yrg24zua娢打了個冷顫，可能是因為冷，可能是被風吹開窗戶聲音驚醒了?？傊?，她不得不醒，不情愿揉揉眼睛起身，準備關(guān)上窗戶繼續(xù)睡覺。她迷迷糊糊走到窗前，看到了散發(fā)著微弱亮光幾片花瓣，認為自己眼花了，再向窗外看去，只剩下了驚慌——整整一樹櫻花，繁茂墜在枝頭，如同上千只匯聚在一起螢火蟲，隨風輕搖之際，偶然灑下點點熒光，下落之時，便漸漸微弱下來，熒光散盡時，就無法看清它們到底落在在了何處?！拔胰ァ蹦饺萘鑺乌s快關(guān)上了窗戶，還不忘把那幾片落在窗臺上櫻花瓣給吹出去。(古風一言)你是誰朝思暮想少年，在絕城荒途中碾轉(zhuǎn)成歌.第095章無科學所言她迷迷糊糊走到窗前，看到了散發(fā)著微弱亮光幾片花瓣，認為自己眼花了，再向窗外看去，只剩下了驚慌——整整一樹櫻花，繁茂墜在枝頭，如同上千只匯聚在一起螢火蟲，隨風輕搖之際，偶然灑下點點熒光，下落之時，便漸漸微弱下來，熒光散盡時，就無法看清它們到底落在在了何處?！拔胰ァ蹦饺萘鑺乌s快關(guān)上了窗戶，還不忘