高中物理基礎(chǔ)復(fù)習(xí)共同點(diǎn)的平衡省公開課一等獎(jiǎng)全國示范課微課金獎(jiǎng)

考點(diǎn)1物體受力分析共點(diǎn)力平衡

怎樣對物體進(jìn)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€(gè)物體組成系作為一個(gè)整體來分析。

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

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

(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(jìn)去，受力圖完成后再進(jìn)行力合成與分解。

(2)區(qū)分內(nèi)力和外力，對幾個(gè)物體整體進(jìn)行受力分析時(shí)，物體間作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)，當(dāng)把某一物體單獨(dú)隔離分析時(shí)，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(shí)，可先分析物體運(yùn)動狀態(tài)，再利用牛頓運(yùn)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(jì)空氣阻力。則木板P受力個(gè)數(shù)為()A.3B.4C.5D.6考查整體法、隔離法應(yīng)用及連接體受力平衡問題。C【解析】設(shè)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(gè)整體進(jìn)行受力分析，如圖1所表示，因?yàn)槭芰ζ胶庥?M+m)gsin

=f

然后隔離P進(jìn)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?yàn)槭芰ζ胶鈌=F+Mgsin

，因?yàn)閒=(M+m)gsin

，則

F=mgsin

>0，故彈簧彈力存在，P受力個(gè)數(shù)為5個(gè)。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(gè)數(shù)，以下說法中正確是()A.M一定受兩個(gè)力作用B.M一定受四個(gè)力作用C.M可能受三個(gè)力作用D.M不是受兩個(gè)力作用就是受四個(gè)力作用D第4頁考點(diǎn)2共點(diǎn)力作用下物體平衡1.共點(diǎn)力平衡問題處理方法方法內(nèi)容分解法物體受到幾個(gè)力作用，將某一個(gè)力按力效果進(jìn)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(gè)力作用，經(jīng)過合成方法將它們簡化成兩個(gè)力。這兩個(gè)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(gè)互不平行力作用平衡時(shí)，這三個(gè)力矢量箭頭首尾相接，組成一個(gè)矢量三角形，反之，若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好組成三角形，則這三個(gè)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(xué)知識可求解未知力。(1)處理共點(diǎn)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(shí)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(yīng)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(gè)物體。若是相關(guān)共點(diǎn)力平衡問題，能夠?qū)⑽矬w受到各個(gè)力作用點(diǎn)全部畫到物體幾何中心上；不然各個(gè)力作用點(diǎn)不能隨便移動，應(yīng)畫在實(shí)際作用位置上。②多個(gè)物體(系統(tǒng))。在分析外力對系統(tǒng)作用時(shí)，用整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體間相互作用時(shí)，用隔離法，其關(guān)鍵是找物體之間聯(lián)絡(luò)，相互作用力是它們相互聯(lián)絡(luò)紐帶。③幾個(gè)物體結(jié)點(diǎn)。幾根繩或繩和棒之間結(jié)點(diǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)確畫圖習(xí)慣。

(3)在解題中采取合成法還是分解法應(yīng)視詳細(xì)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(shí)，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(shí)，其平衡方程為：Fx=0，F(xiàn)y=0。③關(guān)于坐標(biāo)軸選取，普通選外力多方向?yàn)樽鴺?biāo)軸，使力分解個(gè)數(shù)少，計(jì)算簡化。第7頁“靜止”滿足兩個(gè)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(shí)”某狀態(tài)有區(qū)分。比如，豎直上拋物體運(yùn)動到最高點(diǎn)時(shí)，這一瞬時(shí)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(diǎn)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(yīng)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(gè)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(yùn)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(xiàng)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(gè)物體組成系統(tǒng)，在不包括內(nèi)力時(shí)，優(yōu)先考慮整體法。第10頁在粗糙水平面上放著一個(gè)三角形木塊abc，在它兩個(gè)粗糙斜面上分別放有質(zhì)量為m1和m2兩個(gè)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(yīng)用【例3】如圖所表示，一個(gè)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(shè)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(shí)，f=(50×0.8-80×0.6)N=-8N，負(fù)號表明f方向沿斜面向上。

(2)F=60N時(shí)，f=(60×0.8-80×0.6)N=0。

(3)F=70N時(shí)，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(diǎn)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(shí)，用正交分解法更為簡捷方便。

(2)建立坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)以盡可能少分解力，處理問題方便為標(biāo)準(zhǔn)。

(3)物體做勻速直線運(yùn)動時(shí)，經(jīng)常建立沿運(yùn)動方向與垂直于運(yùn)動方向坐標(biāo)系。第13頁兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)小球a和b，用質(zhì)量可忽略剛性細(xì)桿相連，放置在一個(gè)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(xì)桿長度是球面半徑倍。兩球處于平衡狀態(tài)時(shí)，細(xì)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(gè)半圓環(huán)上用兩根細(xì)線懸掛一個(gè)重為G物體，設(shè)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(diǎn)：①前提是協(xié)力不變，一個(gè)分力方向不變。②正確判斷某一個(gè)分力大小和方向改變及其引發(fā)另一個(gè)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(gè)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?yàn)槔K結(jié)點(diǎn)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(gè)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(dāng)OB⊥OA時(shí)，F(xiàn)B最小。第16頁如圖所表示，小球用細(xì)繩系住放在傾角為

光滑斜面上，當(dāng)細(xì)繩由水平方向逐步向上偏移時(shí)，細(xì)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(gè)冷顫，可能是因?yàn)槔?，可能是被風(fēng)吹開窗戶聲音驚醒了?？傊坏貌恍?，不情愿揉揉眼睛起身，準(zhǔn)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(rèn)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(fēng)輕搖之際，偶然灑下點(diǎn)點(diǎn)熒光，下落之時(shí)，便漸漸微弱下來，熒光散盡時(shí)，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(fēng)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(xué)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(rèn)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(fēng)輕搖之際，偶然灑下點(diǎn)點(diǎn)熒光，下落之時(shí)，便漸漸微弱下來，熒光散盡時(shí)，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