2025版高考物理全程一輪復習第二章相互作用第3講受力分析共點力的平衡學案

第3講受力分析共點力的平衡課程標準能用共點力的平衡條件分析日常生活中的問題．素養(yǎng)目標物理觀念：知道什么是受力分析，知道平衡狀態(tài)和平衡條件．科學思維：(1)熟練應用整體法、隔離法進行受力分析，畫出受力示意圖．(2)能應用共點力的平衡條件結(jié)合數(shù)學知識，分析平衡問題．考點一受力分析●———【必備知識·自主落實】———●1．受力分析的定義把指定物體(研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來，并畫出受力________，這個過程就是受力分析．2．受力分析的注意事項(1)養(yǎng)成按照一定順序進行受力分析的習慣．(2)涉及彈簧彈力時，要注意拉伸或壓縮可能性分析．(3)分析摩擦力時要特別注意摩擦力的方向．(4)對于不能確定的力可以采用假設法分析．●———【關鍵能力·思維進階】———●1．受力分析的一般步驟2．整體法與隔離法例1(多選)如圖所示，兩梯形木塊A、B疊放在水平地面上，始終處于靜止狀態(tài)，A、B之間的接觸面傾斜．A通過輕彈簧連接豎直墻面，輕彈簧處于水平拉伸狀態(tài)．關于兩木塊的受力，下列說法正確的是()A．A受到B的摩擦力沿接觸面向上B．木塊A可能受三個力作用C．木塊A一定受四個力作用D．木塊B受到地面施加的水平向右的摩擦力[解題心得]例2如圖所示，a、b兩個小球穿在一根粗糙的固定桿上(球的小孔比桿的直徑大)，并且通過一條細繩跨過定滑輪連接．已知b球質(zhì)量為m，桿與水平面成θ角，不計滑輪的一切摩擦，重力加速度為g.當兩球靜止時，Oa段繩與桿的夾角也為θ，Ob段繩沿豎直方向，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．a(chǎn)一定受到4個力的作用B．b只受到2個力的作用C．繩子對a的拉力大小有可能等于mgD．a(chǎn)的質(zhì)量一定為mtanθ[解題心得]考點二共點力的平衡條件及應用●———【必備知識·自主落實】———●1．平衡狀態(tài)(1)靜止．(2)________運動．2．平衡條件(1)物體所受________為零，即F合＝0.(2)若采用正交分解法，平衡條件表達式為Fx＝0，F(xiàn)y＝0.(3)常用推論①若物體受n個作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個力與其余(n－1)個力的合力________________．②若三個共點力的合力為零，則表示這三個力的有向線段首尾相接組成一個________三角形．3．處理共點力平衡問題的基本思路確定平衡狀態(tài)(加速度為零)→巧選研究對象(整體法或隔離法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作討論．●———【關鍵能力·思維進階】———●求解共點力平衡問題的常用方法：(1)合成法：一個力與其余所有力的合力等大反向，常用于非共線三力平衡．(2)正交分解法：Fx合＝0，F(xiàn)y合＝0，常用于多力平衡．(3)矢量三角形法：把表示三個力的有向線段構(gòu)成一個閉合的三角形，常用于非特殊角的一般三角形．考向1合成法例3[2023·浙江6月]如圖所示，水平面上固定兩排平行的半圓柱體，重為G的光滑圓柱體靜置其上，a、b為相切點，∠aOb＝90°，半徑Ob與重力的夾角為37°.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則圓柱體受到的支持力Fa、Fb大小為()A．Fa＝0.6G，F(xiàn)b＝0.4GB．Fa＝0.4G，F(xiàn)b＝0.6GC．Fa＝0.8G，F(xiàn)b＝0.6GD．Fa＝0.6G，F(xiàn)b＝0.8G考向2正交分解法例4[2024·山西大同模擬]2023年1月，央視新聞報道稱，玉兔二號即將迎來小伙伴，結(jié)束單打獨斗的服役生涯，嫦娥七號將首次攜帶“飛躍探測器”登月，其中探測器的結(jié)構(gòu)形似蜘蛛，采用六足構(gòu)型(如圖)．對稱分布的六條輕質(zhì)“腿”與探測器主體通過鉸鏈連接，當探測器靜止在水平地面上時，六條“腿”的上臂與豎直方向夾角均為θ，探測器的質(zhì)量為m，重力加速度為g.則每條“腿”的上臂對探測器的彈力大小為()A．mgsinθ3B．mg3例5[2024·河南洛陽高三模擬]如圖所示，一光滑球體放在支架與豎直墻壁之間，支架的傾角θ＝60°，光滑球體的質(zhì)量為m，支架的質(zhì)量為2m，已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，整個裝置保持靜止，則支架和地面間的動摩擦因數(shù)至少為()A．39B．34C．3考向3整體法、隔離法解決靜態(tài)平衡問題例6(多選)[2024·廣東深圳質(zhì)量檢測]如圖所示，質(zhì)量M＝3kg的木塊套在固定的水平桿上，并用輕繩與小球相連．現(xiàn)用與水平方向成60°角的力F拉著小球并帶動木塊一起向右勻速運動，F(xiàn)＝103N，運動過程中木塊與小球的相對位置保持不變，輕繩與桿的夾角為30°，g取10m/s2，則()A．小球的質(zhì)量m＝1kgB．小球的質(zhì)量m＝23C．木塊與水平桿間的動摩擦因數(shù)μ＝3D．木塊與水平桿間的動摩擦因數(shù)μ＝3核心素養(yǎng)提升利用平衡條件解決實際問題聯(lián)系日常生活，創(chuàng)新試題情境化設計，滲透實驗的思想，考查學生分析解決實際問題的能力，引導學生實現(xiàn)從“解題”到“解決問題”的轉(zhuǎn)變．情境1工人推車——科學思維典例1[2024·四川成都高考專家聯(lián)測]如圖甲所示，工人用推車運送石球，到達目的地后，緩慢抬起把手將石球倒出(圖乙)．若石球與板OB、OA之間的摩擦不計，∠AOB＝60°，圖甲中BO與水平面的夾角為30°，則在抬起把手使OA變得水平的過程中，石球?qū)B板的壓力N1、對OA板的壓力N2的大小變化情況是()A．N1減小、N2先增大后減小B．N1減小、N2增大C．N1增大、N2減小D．N1增大、N2先減小后增大情境2懸索橋——科學態(tài)度與責任典例2[2024·江蘇無錫測試]圖a是一種大跨度懸索橋梁，圖b為懸索橋模型．六對輕質(zhì)吊索懸掛著質(zhì)量為M的水平橋面，吊索在橋面兩側(cè)豎直對稱排列，其上端掛在兩根輕質(zhì)懸索上(圖b中只畫了一側(cè)分布)，懸索兩端與水平方向成45°，則一根懸索水平段CD上的張力大小是()A．14MgB．16MgC．112Mg情境3瓜子破殼器——科學思維典例3[2024·福建福州檢測]有一種瓜子破殼器如圖甲所示，將瓜子放入兩圓柱體所夾的凹槽之間，按壓瓜子即可破開瓜子殼．破殼器截面如圖乙所示，瓜子的剖面可視作頂角為θ的扇形，將其豎直放入兩完全相同的水平等高圓柱體A、B之間，并用豎直向下的恒力F按壓瓜子且保持靜止，若此時瓜子殼未破開，忽略瓜子自重，不計摩擦，則()A．若僅減小A、B距離，圓柱體A對瓜子的壓力變大B．若僅減小A、B距離，圓柱體A對瓜子的壓力變小C．若A、B距離不變，頂角θ越大，圓柱體A對瓜子的壓力越大D．若A、B距離不變，頂角θ越大，圓柱體A對瓜子的壓力越小第3講受力分析共點力的平衡考點一必備知識·自主落實1．示意圖關鍵能力·思維進階例1解析：對A受力分析知，A受到重力、彈簧拉力、B對A的支持力，根據(jù)平衡條件知，一定還有B對A的沿接觸面向上的摩擦力，A、C正確，B錯誤；將A、B作為一個整體，因為整體受到彈簧水平向左的拉力，地面一定給木塊B一個向右的摩擦力，D正確．答案：ACD例2解析：對a和b受力分析可知，a可能受重力、桿的支持力、繩的拉力3個力的作用，可能還受摩擦力共4個力的作用，b受重力、繩的拉力2個力或重力、繩的拉力、桿的支持力、摩擦力4個力的作用，選項A、B錯誤；對b受力分析可知，b受繩子拉力大小可能等于mg，因此繩子對a的拉力大小可能等于mg，選項C正確；對a受力分析，如果a、b所受摩擦力均為零，則由Gasinθ＝mgcosθ可得Ga＝mgtanθ，即ma＝答案：C考點二必備知識·自主落實1．(2)勻速直線2．(1)合外力(3)大小相等、方向相反封閉關鍵能力·思維進階例3解析：對光滑圓柱體受力分析如圖由題意有Fa＝Gsin37°＝0.6GFb＝Gcos37°＝0.8G故選D.答案：D例4解析：設每條“腿”的上臂對探測器的彈力大小為F，根據(jù)共點力的平衡可知6Fcosθ＝mg得F＝mg故選D.答案：D例5解析：對光滑球體受力分析如圖所示根據(jù)平衡條件可得N2cosθ＝mg對支架受力分析如圖所示根據(jù)牛頓第三定律可知N3＝N2對支架由平衡條件可得N4＝2mg＋N3cosθ，f＝N3sinθ又f＝μN4聯(lián)立解得μ＝3可知支架和地面間的動摩擦因數(shù)至少為33答案：D例6解析：對小球受力分析，由平衡條件可知，水平方向上有Fcos60°＝FTcos30°，豎直方向上有Fsin60°＝FTsin30°＋mg，聯(lián)立解得m＝1kg，故A正確，B錯誤；以小球和木塊整體為研究對象，水平方向上有Fcos60°－μFN＝0，豎直方向上有FN＋Fsin60°－Mg－mg＝0，聯(lián)立解得μ＝35，故答案：AD核心素養(yǎng)提升典例1解析：在倒出石球的過程中，兩個支持力的夾角是個確定值，為α＝120°，根據(jù)力的示意圖可知N1sinβ＝N2sinγ＝Gsinα，在轉(zhuǎn)動過程中β從90°增大到180°，則sinβ不斷減小，N1答案：A典例2解析：對整體分析，根據(jù)平衡條件，2TACsin