2021高考物理一輪復(fù)習(xí)-第2章-相互作用-第3講-受力分析-共點(diǎn)力的平衡學(xué)案

2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡學(xué)案2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡學(xué)案PAGE18-2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡學(xué)案2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡學(xué)案年級(jí)：姓名：第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡知識(shí)點(diǎn)受力分析1．定義把指定物體(研究對(duì)象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來，并畫出eq\x(\s\up1(01))受力示意圖的過程。2．受力分析的一般順序先分析場(chǎng)力(eq\x(\s\up1(02))重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)，再分析接觸力(彈力、eq\x(\s\up1(03))摩擦力)，最后分析其他力。知識(shí)點(diǎn)共點(diǎn)力的平衡Ⅱ1．共點(diǎn)力作用于物體的eq\x(\s\up1(01))同一點(diǎn)或作用線的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)的力。2．平衡狀態(tài)物體處于eq\x(\s\up1(02))靜止?fàn)顟B(tài)或eq\x(\s\up1(03))勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3．共點(diǎn)力的平衡條件(1)F合＝0或者eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Fx＝0，,Fy＝0。))(2)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)力必定大小eq\x(\s\up1(04))相等，方向eq\x(\s\up1(05))相反。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)力與其余兩個(gè)力的合力大小eq\x(\s\up1(06))相等，方向eq\x(\s\up1(07))相反；并且這三個(gè)力的矢量可以形成一個(gè)封閉的矢量eq\x(\s\up1(08))三角形。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)力與其余幾個(gè)力的合力大小eq\x(\s\up1(09))相等，方向eq\x(\s\up1(10))相反。一堵點(diǎn)疏通1．對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，只能畫該物體受到的力，該物體對(duì)別的物體施加的力不能畫在該物體上。()2．物體的速度為零即處于平衡狀態(tài)。()3．物體在緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的狀態(tài)不屬于平衡狀態(tài)。()4．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，加速度等于零。()5．若物體受三個(gè)力F1、F2、F3的作用而平衡，將F2轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)，三個(gè)力的合力大小為eq\r(2)F2。()6．物體沿斜面下滑時(shí)，物體受重力、支持力和下滑力的作用。()答案1.√2.×3.×4.√5.√6.×二對(duì)點(diǎn)激活1.(人教版必修1·P91·T1改編)(多選)一根輕繩一端系小球P，另一端系于光滑墻壁上的O點(diǎn)，在墻壁和小球P之間夾有一長(zhǎng)方體物塊Q，如圖所示，在小球P、物塊Q均處于靜止?fàn)顟B(tài)的情況下，下列有關(guān)說法正確的是()A．物塊Q受3個(gè)力B．小球P受4個(gè)力C．若O點(diǎn)下移，物塊Q受到的靜摩擦力將增大D．若O點(diǎn)上移，繩子的拉力將變小答案BD解析對(duì)P和Q進(jìn)行受力分析可知，P受重力、繩子的拉力、Q對(duì)P的彈力、Q對(duì)P的摩擦力，Q受重力、墻壁的彈力、P對(duì)Q的彈力、P對(duì)Q的摩擦力，因此A錯(cuò)誤，B正確；分析Q的受力情況可知，若O點(diǎn)下移，Q處于靜止?fàn)顟B(tài)，其受到的靜摩擦力等于重力不變，C錯(cuò)誤；對(duì)P進(jìn)行受力分析可知，若O點(diǎn)上移，繩子的拉力將變小，D正確；故選B、D。2．如圖所示，光滑半球形槽固定在水平面上，O為球心。一質(zhì)量為m的小滑塊在水平力F的作用下靜止于P點(diǎn)。設(shè)滑塊所受支持力為FN，OP與水平方向的夾角為θ，重力加速度為g。下列關(guān)系正確的是()A．F＝eq\f(mg,tanθ) B.F＝mgtanθC．FN＝eq\f(mg,tanθ) D.FN＝mgtanθ答案A解析以小滑塊為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，如圖所示，將FN與F合成，由三角函數(shù)得tanθ＝eq\f(mg,F)，即F＝eq\f(mg,tanθ)，A正確，B錯(cuò)誤；sinθ＝eq\f(mg,FN)，即FN＝eq\f(mg,sinθ)，C、D均錯(cuò)誤。考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu)考點(diǎn)1物體的受力分析受力分析的方法步驟例1如圖所示，物體A靠在豎直墻面上，在豎直向上的力F作用下，A、B共同向上勻速運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．物體A受到物體B對(duì)它的作用力的大小等于物體A的重力B．物體B受到的作用力F的大小要小于物體A、B的重力之和C．墻面對(duì)物體A的滑動(dòng)摩擦力方向向下D．物體A對(duì)物體B的靜摩擦力方向沿接觸面斜向上(1)墻壁對(duì)A有摩擦力嗎？提示：把A、B看做一個(gè)整體對(duì)A、B分析受力，可知，A、B整體水平方向上不受力，故墻與A之間無正壓力，所以墻壁對(duì)A無摩擦力。(2)A物體受幾個(gè)力？提示：重力、B對(duì)A的彈力、B對(duì)A的摩擦力共三個(gè)力。嘗試解答選A。A、B共同向上做勻速運(yùn)動(dòng)，則A和B均處于受力平衡狀態(tài)，A、B整體水平方向不受外力，故墻面對(duì)A、B無彈力作用，墻面對(duì)物體A沒有摩擦力，F(xiàn)大小等于A、B的重力之和，B、C錯(cuò)誤；物體A在其重力和B對(duì)它的作用力的作用下處于平衡狀態(tài)，故A正確；A受到B斜向上的摩擦力，所以物體A對(duì)物體B的靜摩擦力方向沿接觸面斜向下，D錯(cuò)誤。受力分析的基本技巧(1)要善于轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，尤其是對(duì)于摩擦力不易判定的情形，可以先分析與之相接觸、受力較少的物體的受力情況，再應(yīng)用牛頓第三定律判定。(2)假設(shè)法是判斷彈力、摩擦力的存在及方向的基本方法。[變式1](多選)如圖為一位于墻腳的斜面，其傾角θ＝37°，一輕質(zhì)彈簧一端系在質(zhì)量為m的物體上，另一端固定在墻上，彈簧水平放置，物體在斜面上靜止時(shí)，彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，則()A．物體一定受四個(gè)力作用B．彈簧彈力可能是eq\f(4,3)mgC．物體受到的摩擦力一定沿斜面向上D．斜面對(duì)物體的作用力方向一定豎直向上答案AC解析首先可以確定物體受向下的重力、彈簧水平向右的拉力、垂直斜面的支持力，由平衡知識(shí)可知，物體還受到沿斜面向上的摩擦力的作用，A、C正確；斜面對(duì)物體的作用力與物體的重力和彈簧的水平拉力的合力等大反向，不可能豎直向上，D錯(cuò)誤；若彈力為eq\f(4,3)mg，則彈力垂直斜面向上的分力為eq\f(4,3)mg·sin37°＝0.8mg，等于重力垂直于斜面的分力，這樣物體對(duì)斜面沒有壓力，不可能平衡，B錯(cuò)誤。考點(diǎn)2共點(diǎn)力的平衡求解共點(diǎn)力的平衡問題的常用方法方法內(nèi)容合成法物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，則任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等，方向相反分解法物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，將某一個(gè)力按力的效果分解，則其分力和其他兩個(gè)力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用而平衡，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件力的三角形法對(duì)受三力作用而平衡的物體，將力的矢量圖平移，使三力組成一個(gè)首尾依次相接的矢量三角形，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)求解未知力例2如圖所示，質(zhì)量為m的物體分別置于水平地面和傾角為θ的固定斜面上。物體與地面、物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，用與水平地面夾角為θ的推力F1作用于物體上，使其沿地面勻速向右滑動(dòng)；用水平推力F2作用于物體上，使其沿斜面勻速向上滑動(dòng)，則推力之比eq\f(F1,F2)為()A.eq\f(μ,sinθ＋μcosθ) B.eq\f(μ,sinθ－μcosθ)C.eq\f(sinθ＋μcosθ,μ) D.eq\f(sinθ－μcosθ,μ)(1)圖中兩物體分別受幾個(gè)力的作用？提示：都是4個(gè)。(2)適合選哪種處理平衡問題的方法？提示：正交分解法。嘗試解答選A。分別對(duì)物體進(jìn)行受力分析，如圖甲、乙所示，物體在地面上勻速向右滑動(dòng)，則水平方向上有F1x＝Ff1＝F1cosθ，豎直方向上有FN1＝F1sinθ＋mg，且Ff1＝μFN1′，F(xiàn)N1＝FN1′，則可得F1＝eq\f(μmg,cosθ－μsinθ)；物體在斜面上勻速向上滑動(dòng)時(shí)，在沿斜面方向上有F2x＝mgsinθ＋Ff2＝F2cosθ，在垂直斜面方向上有FN2＝F2sinθ＋mgcosθ，且有Ff2＝μFN2′，F(xiàn)N2＝FN2′，可得F2＝eq\f(mgsinθ＋μcosθ,cosθ－μsinθ)，則eq\f(F1,F2)＝eq\f(μ,sinθ＋μcosθ)，A正確。應(yīng)用平衡條件解題的步驟(1)選取研究對(duì)象：根據(jù)題目要求，選取一個(gè)平衡體(單個(gè)物體或系統(tǒng)，也可以是結(jié)點(diǎn))作為研究對(duì)象。(2)畫受力示意圖：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，畫出受力示意圖。(3)合成或分解：三個(gè)力直接合成或正交分解，四個(gè)及四個(gè)以上的力正交分解。(4)列方程求解：根據(jù)平衡條件列出平衡方程，解平衡方程，對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。[變式2－1](2019·東北三省三校二模)如圖所示，左側(cè)是半徑為R的四分之一圓弧，右側(cè)是半徑為2R的一段圓弧。二者圓心在一條豎直線上，小球a、b通過一輕繩相連，二者恰好于等高處平衡。已知θ＝37°，不計(jì)所有摩擦，則小球a、b的質(zhì)量之比為()A．3∶4 B.3∶5C.4∶5 D.1∶2答案A解析設(shè)b球與右側(cè)圓弧圓心的連線和豎直方向的夾角為α，如圖所示，則cosα＝eq\f(R＋Rsinθ,2R)＝0.8，則α＝37°。對(duì)a、b兩個(gè)小球受力分析，由平衡條件有T＝magcosθ，T＝mbgsinα，聯(lián)立解得eq\f(ma,mb)＝eq\f(3,4)，A正確。[變式2－2]如圖所示，輕彈簧兩端分別固定質(zhì)量為ma、mb的小球a、b，通過兩根細(xì)線將小球吊在水平天花板上，已知兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩細(xì)線與水平方向的夾角均為α，彈簧軸線沿水平方向，以下說法正確的是()A．a(chǎn)球所受細(xì)線的拉力大小為magsinαB．a(chǎn)、b兩球所受細(xì)線的拉力大小不一定相等C．b球所受彈簧彈力的大小為mbgtanαD．a(chǎn)、b球的質(zhì)量大小關(guān)系一定滿足ma＝mb答案D解析如圖所示，對(duì)a球進(jìn)行受力分析，運(yùn)用共點(diǎn)力平衡條件得：細(xì)線的拉力為Ta＝eq\f(mag,sinα)，彈簧的彈力Fa＝eq\f(mag,tanα)；對(duì)b球進(jìn)行受力分析，結(jié)論相同，即Tb＝eq\f(mbg,sinα)，F(xiàn)b＝eq\f(mbg,tanα)，又Fa＝Fb，故ma＝mb，Ta＝Tb，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確?？键c(diǎn)3動(dòng)態(tài)平衡問題分析1.動(dòng)態(tài)平衡問題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”等語言敘述。2．解決動(dòng)態(tài)平衡問題的常用方法(1)解析法對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，先畫出受力示意圖，再根據(jù)物體的平衡條件列式求解，得到因變量與自變量的函數(shù)表達(dá)式(通常為三角函數(shù)關(guān)系)，最后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化。(2)圖解法此法常用于求解三力平衡問題中，已知一個(gè)力是恒力、另一個(gè)力方向不變的情況。一般按照以下流程解題。受力分析eq\o(→,\s\up7(化“動(dòng)”為“靜”))畫不同狀態(tài)下的平衡圖eq\o(→,\s\up7(“靜”中求“動(dòng)”))確定力的變化(3)相似三角形法正確作出力的三角形后，如能判定力的三角形與圖形中已知長(zhǎng)度的三角形(線、桿、壁等圍成的幾何三角形)相似，則可用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例求出三角形中力的比例關(guān)系，從而達(dá)到求未知量的目的。往往涉及三個(gè)力，其中一個(gè)力為恒力，另兩個(gè)力的大小和方向均發(fā)生變化，則此時(shí)用相似三角形分析。相似三角形法是解平衡問題時(shí)常用到的一種方法，解題的關(guān)鍵是正確的受力分析，尋找力三角形和幾何三角形相似。例3光滑斜面上固定著一根剛性圓弧形細(xì)桿，小球通過輕繩與細(xì)桿相連，此時(shí)輕繩處于水平方向，球心恰位于圓弧形細(xì)桿的圓心處，如圖所示。將懸點(diǎn)A緩慢沿桿向上移動(dòng)，直到輕繩處于豎直方向，在這個(gè)過程中，輕繩的拉力()A．逐漸增大 B.大小不變C．先減小后增大 D.先增大后減小(1)懸點(diǎn)A緩慢沿桿向上移動(dòng)的過程中，小球受力是否平衡？提示：小球一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球受力平衡。(2)懸點(diǎn)A緩慢沿桿向上移動(dòng)的過程中，小球受哪幾個(gè)力作用？提示：小球受重力、斜面的支持力和繩的拉力三個(gè)力作用。嘗試解答選C。解法一(圖解法)：在懸點(diǎn)A緩慢向上移動(dòng)的過程中，小球始終處于平衡狀態(tài)，小球所受重力mg的大小和方向都不變，支持力的方向不變，對(duì)小球進(jìn)行受力分析如圖甲所示，由圖可知，拉力T先減小后增大，C正確。解法二(解析法)：如圖乙所示，由正弦定理得eq\f(T,sinα)＝eq\f(mg,sinβ)，得T＝eq\f(mgsinα,sinβ)，由于mg和α不變，而sinβ先增大，后減小，可得T先減小后增大，C正確。圖解法處理動(dòng)態(tài)平衡問題圖解法就是在對(duì)物體進(jìn)行受力分析(一般受3個(gè)力)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)，畫出這3個(gè)力的封閉矢量三角形來分析力的變化情況的方法。如例3中mg的大小、方向均不變，F(xiàn)N方向不變，大小變化，三力平衡構(gòu)成一矢量三角形，由T大小、方向的變化，引起FN的變化，且當(dāng)T垂直FN時(shí)，T有最小值。[變式3]如圖所示，質(zhì)量為m的小球套在豎直固定的光滑圓環(huán)上，在圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑小孔，一根輕繩的下端系著小球，上端穿過小孔用力F拉住，開始時(shí)繩與豎直方向的夾角為θ，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)緩慢拉動(dòng)輕繩，使小球沿光滑圓環(huán)上升一小段距離，重力加速度大小為g，則下列說法正確的是()A．繩與豎直方向的夾角為θ時(shí)，F(xiàn)＝mgcosθB．小球沿光滑圓環(huán)上升過程中，輕繩拉力逐漸增大C．小球沿光滑圓環(huán)上升過程中，小球所受支持力逐漸增大D．小球沿光滑圓環(huán)上升過程中，小球所受支持力大小不變答案D解析繩與豎直方向的夾角為θ時(shí)，小球受到豎直向下的重力mg、圓環(huán)對(duì)小球沿半徑向外的支持力FN以及沿繩方向的拉力F，畫出力的示意圖如圖所示，F(xiàn)＝2mgcosθ，A錯(cuò)誤；小球沿光滑圓環(huán)上升過程中，由三角形相似得：eq\f(FN,R)＝eq\f(mg,R)＝eq\f(F,L)，所以FN＝mg不變，L變短，F(xiàn)則變小，故D正確，B、C錯(cuò)誤。考點(diǎn)4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”等語言敘述。2．極值問題平衡中的極值問題，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題。3．解決極值問題和臨界問題的方法(1)極限法：首先要正確地進(jìn)行受力分析和變化過程分析，找出平衡的臨界點(diǎn)和極值點(diǎn)；臨界條件必須在變化中去尋找，不能停留在一個(gè)狀態(tài)來研究臨界問題，而要把某個(gè)物理量推向極端，即極大和極小。(2)數(shù)學(xué)分析法：通過對(duì)問題的分析，依據(jù)物體的平衡條件寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系(或畫出函數(shù)圖象)，用數(shù)學(xué)方法求極值(如求二次函數(shù)極值、公式極值、三角函數(shù)極值)。(3)物理分析法：根據(jù)物體的平衡條件，作出力的矢量圖，通過對(duì)物理過程的分析，利用平行四邊形定則進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定最大值與最小值。例4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。(1)當(dāng)斜面傾角為30°時(shí)，物體恰能沿斜面勻速下滑，說明什么？提示：說明物體這時(shí)恰好受力平衡。(2)當(dāng)斜面傾角為θ0時(shí)，不論水平恒力F多大，物體都處于什么狀態(tài)？提示：物體都受力平衡，處于靜止?fàn)顟B(tài)。嘗試解答(1)eq\f(\r(3),3)(2)60°(1)如圖甲所示，未施加力F時(shí)，對(duì)物體受力分析，由平衡條件得mgsin30°＝μmgcos30°解得μ＝tan30°＝eq\f(\r(3),3)。(2)設(shè)斜面傾角為α?xí)r，受力情況如圖乙所示，由平衡條件得：Fcosα＝mgsinα＋Ff′FN′＝mgcosα＋FsinαFf′＝μFN′解得F＝eq\f(mgsinα＋μmgcosα,cosα－μsinα)當(dāng)α增大到使cosα－μsinα＝0，即tanα＝eq\r(3)時(shí)，F(xiàn)→∞，即“不論水平恒力F多大，都不能使物體沿斜面向上滑行”，此時(shí)，臨界角θ0＝α＝60°。(1)受力分析中的臨界與極值問題常與動(dòng)態(tài)平衡問題結(jié)合起來考查，應(yīng)用圖解法進(jìn)行分析，作出力的平行四邊形或矢量三角形，常常有助于直觀地得到結(jié)果。(2)由靜摩擦力變?yōu)閯?dòng)摩擦力、摩擦力方向改變、彈力有無及方向改變常常是臨界極值問題中要特別注意的。[變式4－1]將兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球a、b用細(xì)線相連后，再用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，如圖所示。用力F拉小球b，使兩個(gè)小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，且細(xì)線Oa與豎直方向的夾角保持θ＝30°，則F達(dá)到最小值時(shí)Oa線上的拉力為()A.eq\r(3)mg B.mgC.eq\f(\r(3),2)mg D.eq\f(1,2)mg答案A解析以兩個(gè)小球組成的整體為研究對(duì)象，分析受力，作出F在三個(gè)方向時(shí)整體的受力圖，根據(jù)平衡條件得知：F與T的合力與重力2mg總是大小相等、方向相反的，由力的合成圖可知，當(dāng)F與細(xì)線Oa垂直時(shí)，F(xiàn)有最小值，即圖中2位置，根據(jù)平衡條件得：F＝2mgsin30°＝mg，T＝2mgcos30°＝eq\r(3)mg，A正確。[變式4－2]如圖所示，三根長(zhǎng)度均為l的輕繩分別連接于C、D兩點(diǎn)，A、B兩端被懸掛在水平天花板上，相距2l。現(xiàn)在C點(diǎn)上懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重物，為使CD繩保持水平，在DA．mg B.eq\f(\r(3),3)mgC.eq\f(1,2)mg D.eq\f(1,4)mg答案C解析對(duì)C點(diǎn)進(jìn)行受力分析，由平衡條件可知，繩CD對(duì)C點(diǎn)的拉力FCD＝mgtan30°，對(duì)D點(diǎn)進(jìn)行受力分析，繩CD對(duì)D點(diǎn)的拉力F2＝FCD＝mgtan30°，故F2是恒力，F(xiàn)1方向一定，則F1與F3的合力與F2等值反向，如圖所示，由圖知當(dāng)F3垂直于繩BD時(shí)，F(xiàn)3最小，由幾何關(guān)系可知，F(xiàn)3＝FCDsin60°＝eq\f(1,2)mg，C正確。思想方法2整體法與隔離法在平衡問題中的應(yīng)用1.方法概述整體法是指將相互關(guān)聯(lián)的各個(gè)物體看成一個(gè)整體的方法，整體法的優(yōu)點(diǎn)在于只需要分析整個(gè)系統(tǒng)與外界的關(guān)系，避開了系統(tǒng)內(nèi)部繁雜的相互作用。隔離法是指將某物體從周圍物體中隔離出來，單獨(dú)分析該物體的方法，隔離法的優(yōu)點(diǎn)在于能把系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體所處的狀態(tài)、物體狀態(tài)變化的原因以及物體間的相互作用關(guān)系表達(dá)清楚。2．解題思路【典題例證】(2019·重慶調(diào)研)如圖所示，傾角為α的粗糙斜劈放在粗糙水平地面上，物體a放在斜劈上，輕質(zhì)細(xì)線一端固定在a上，另一端繞過兩個(gè)光滑的滑輪固定在c點(diǎn)，滑輪2下懸掛物體b，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將懸掛點(diǎn)c向右移動(dòng)少許，而a與斜劈始終保持靜止。下列說法正確的是()A．地面對(duì)斜劈的摩擦力一定增大B．斜劈對(duì)a的摩擦力一定增大C．細(xì)線對(duì)a的拉力一定減小D．斜劈對(duì)地面的壓力一定減小[解析]若將懸掛點(diǎn)c向右移動(dòng)少許，則滑輪2兩側(cè)細(xì)線之間的夾角增大。對(duì)滑輪2受力分析，由平衡條件可得細(xì)線中拉力增大，細(xì)線對(duì)a的拉力一定增大，C錯(cuò)誤。由于不能判斷出初始狀態(tài)a與斜劈之間摩擦力的大小和方向，因此若將懸掛點(diǎn)c向右移動(dòng)少許，斜劈對(duì)a的摩擦力不一定增大，B錯(cuò)誤。把滑輪2和物體b看成整體分析受力，由平衡條件可知，兩側(cè)細(xì)線中拉力在豎直方向的分力的合力等于滑輪2和物體b的重力之和。若將懸掛點(diǎn)c向右移動(dòng)少許，細(xì)線中拉力增大，但在豎直方向上分力不變，在水平方向上分力增大，把滑輪2、物體b、滑輪1、粗糙斜劈和物體a看成整體，分析受力，如圖所示，根據(jù)平衡條件N＝G總－Tcosθ＝G總－eq\f(mbg,2)，N與角度θ無關(guān)，恒定不變，根據(jù)牛頓第三定律，斜劈對(duì)地面的壓力也不變，故D錯(cuò)誤；f＝Tsinθ＝eq\f(mbg,2)tanθ，θ變大，f增大，故A正確。[答案]A名師點(diǎn)睛(1)用整體法進(jìn)行受力分析時(shí)不要再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用。(2)用隔離法時(shí)一般隔離受力較少的物體，比如典例中分析細(xì)線上的拉力時(shí)往往以懸空的滑輪2為研究對(duì)象分析?！踞槍?duì)訓(xùn)練】如圖所示，兩個(gè)相同的固定斜面上分別放有一個(gè)處于靜止?fàn)顟B(tài)的三角形木塊A、B，它們的質(zhì)量相等。A木塊左側(cè)面沿豎直方向，B木塊左側(cè)面垂直于斜面，在兩斜面上分別放上一個(gè)相同的光滑球后，木塊仍保持靜止，則放上球后()A．A木塊受到的摩擦力等于B木塊受到的摩擦力B．A木塊受到的摩擦力小于B木塊受到的摩擦力C．A木塊對(duì)斜面的壓力等于B木塊對(duì)斜面的壓力D．A木塊對(duì)斜面的壓力大于B木塊對(duì)斜面的壓力答案A解析設(shè)球的質(zhì)量為m，A、B的質(zhì)量為M，斜面的傾角為α。以球與A整體為研究對(duì)象，由平衡條件可得，A木塊受到的摩擦力FfA＝(M＋m)gsinα，同理，以球與B整體為研究對(duì)象，B木塊受到的摩擦力FfB＝(M＋m)·gsinα，則FfA＝FfB，A正確，B錯(cuò)誤。以A為研究對(duì)象，受力分析如圖甲所示，由平衡條件得，斜面對(duì)A的支持力FNA＝Mgcosα－FN1·sinα，以B為研究對(duì)象，受力分析如圖乙所示，由平衡條件得，斜面對(duì)B的支持力FNB＝Mgcosα，故FNA<FNB，由牛頓第三定律可知，A木塊對(duì)斜面的壓力小于B木塊對(duì)斜面的壓力，C、D錯(cuò)誤。高考模擬隨堂集訓(xùn)1．(2019·江蘇高考)如圖所示，一只氣球在風(fēng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，風(fēng)對(duì)氣球的作用力水平向右。細(xì)繩與豎直方向的夾角為α，繩的拉力為T，則風(fēng)對(duì)氣球作用力的大小為()A.eq\f(T,sinα) B.eq\f(T,cosα)C.Tsinα D.Tcosα答案C解析對(duì)氣球受力分析，如圖所示，將繩的拉力T分解，在水平方向：風(fēng)對(duì)氣球的作用力大小F＝Tsinα，C正確。2．(2019·全國(guó)卷Ⅱ)物塊在輕繩的拉動(dòng)下沿傾角為30°的固定斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，輕繩與斜面平行。已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),3)，重力加速度取10m/s2。若輕繩能承受的最大張力為1500N，則物塊的質(zhì)量最大為()A．150kg B.100eq\r(3)kgC．200kg D.200eq\r(3)kg答案A解析物塊沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，受力如圖，根據(jù)平衡條件有F＝Ff＋mgsinθ①Ff＝μFN②FN＝mgcosθ③由①②③式得F＝mgsinθ＋μmgcosθ所以m＝eq\f(F,gsinθ＋μgcosθ)故當(dāng)Fmax＝1500N時(shí)，有mmax＝150kg，A正確。3.(2019·全國(guó)卷Ⅰ)(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)?，F(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答案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)誤，B正確。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，可能會(huì)出現(xiàn)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，則T＝GMsinθ＋f，當(dāng)T逐漸增大時(shí)，f逐漸增大，C錯(cuò)誤，D正確。4.(2017·天津高考)(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)，懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，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)右移答案AB解析設(shè)繩長(zhǎng)為l，兩桿間距離為d，選O點(diǎn)為研究對(duì)象，因aOb為同一根繩，故aO、bO對(duì)O點(diǎn)的拉力大小相等，因此平衡時(shí)aO、bO與水平方向的夾角相等，設(shè)為θ。對(duì)于O點(diǎn)受力情況如圖所示，根據(jù)平衡條件，得2Tsinθ＝mg，而sinθ＝eq\f(\r(l2－d2),l)，所以T＝eq\f(mg,2)·eq\f(l,\r(l2－d2))。由以上各式可知，當(dāng)l、d不變時(shí)，θ不變，故換掛質(zhì)量更大的衣服時(shí)，懸掛點(diǎn)不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。若衣服質(zhì)量不變，改變b的位置或繩兩端的高度差，繩子拉力不變，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。當(dāng)N桿向右移一些時(shí)，d變大，則T變大，選項(xiàng)B正確。5．(2016·全國(guó)卷Ⅱ)質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上。用水平向左的力F緩慢拉動(dòng)繩的中點(diǎn)O，如圖所示。用T表示繩OA段拉力的大小，在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過程中()A．F逐漸變大，T逐漸變大B．F逐漸變大，T逐漸變小C．F逐漸變小，T逐漸變大D．F逐漸變小，T逐漸變小答案A解析以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象，設(shè)繩OA與豎直方向的夾角為θ，