《高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題二 第3講 共點力的平衡條件及其應(yīng)用課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題二 第3講 共點力的平衡條件及其應(yīng)用課件（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第 3 講共點力的平衡條件及其應(yīng)用考點 1受力分析1受力分析步驟(1)選取對象：研究對象可以是質(zhì)點、結(jié)點、某個物體、或幾個物體組成的系統(tǒng)原則上使問題的研究處理盡量簡便(2)按順序找力：先把研究對象從周圍環(huán)境中隔離出來，再按照性質(zhì)力的順序逐一分析：一重(重力)，二彈(彈力)，三摩擦(摩擦力)，四其他(其他力，如牽引力、風(fēng)力等)(3)畫出受力示意圖：把物體所受的力一一畫在受力圖上，并標(biāo)明各力的方向，注意不要將施出的力畫在圖上(4)檢驗：防止錯畫、漏畫、多畫力2隔離法與整體法(1)整體法：以幾個物體構(gòu)成的整個系統(tǒng)為研究對象進行求解在許多問題中用整體法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)的內(nèi)力(2)隔離法：

2、從系統(tǒng)中選取一部分(其中的一個物體或兩個物體組成的整體，少于系統(tǒng)內(nèi)物體的總個數(shù))進行分析隔離法的原則是選取受力個數(shù)最少部分的來分析(3)通常在分析外力對系統(tǒng)作用時，用_法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時，用_法有時在解答一個問題時要多次選取研究對象，需要整體法與隔離法交叉使用整體隔離【跟蹤訓(xùn)練】1(雙選)如圖 231 所示，質(zhì)量分別為 m1、m2 的兩個物體通過輕彈簧連接，在力 F 的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)則關(guān)于 m1 所受支持力 FN 和摩擦力 f 的大小正確的是(圖 231AFNm1gm2gFsinCfFcosBFN

3、m1gm2gFcosDfFsin解析：將質(zhì)量為 m1、m2 的兩個物體看做整體，受力分析如圖 6 所示根據(jù)平衡條件得fFcosFNFsin(m1m2)g則 FN(m1m2)gFsin.圖 6答案：AC2如圖 232, 一固定斜面上兩個質(zhì)量相同的小物塊 A和 B 緊挨著勻速下滑，A 與 B 的接觸面光滑已知 A 與斜面之間的動摩擦因數(shù)是 B 與斜面之間動摩擦因數(shù)的 2 倍，斜面傾角)為，B 與斜面之間的動摩擦因數(shù)是(圖 2322A. tan32B. cot3CtanDcot解析：對于 A 和 B 物體進行受力分析，設(shè) B 與斜面之間的動摩擦因數(shù)為，根據(jù)受力列出方程2mgsinmgcos2mgco

4、s答案：A考點 2共點力平衡的處理方法1共點力：作用在同一點或力的作用線延長交于一點的力2共點力平衡條件：物體受到的合外力為_，物體將處于平衡狀態(tài)零靜止勻速直線等大反向(1) 一個物體在共點力作用下，如 果保持 _ 或_運動，則該物體處于平衡狀態(tài)(2)平衡條件的推論物體在多個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，則其中的一個力與其余力的合力_物體在同一平面內(nèi)的三個互不平行的力作用下處于平衡狀態(tài)時，這三個力必為共點力物體在三個互成角度共點力作用下處于平衡狀態(tài)時，表示這三個力的有向線段必構(gòu)成閉合三角形，即表示這三個力的有向線段首尾相連圍成一閉合的矢量三角形3共點力平衡的基本解題方法(1)力的合成與分解法分析物

5、體的受力，把某兩個力進行合成，將三力轉(zhuǎn)化為二力，構(gòu)成一對平衡力把重力按實際效果進行分解，將三力轉(zhuǎn)化為四力，構(gòu)成兩對平衡力(2)正交分解法物體受到三個或三個以上的力作用時，常用正交分解法列平衡方程為簡化解題步驟，坐標(biāo)系的建立應(yīng)達到盡量少分解力的要求正交分解一般按如下步驟：以力的作用點為原點作直角坐標(biāo)系，標(biāo)出 x 軸和 y 軸將與坐標(biāo)軸成角度的力分解成 x 軸和 y 軸方向的兩個分力，并在圖上標(biāo)明，用符號 Fx 和 Fy 表示在圖上標(biāo)出與 x 軸或與 y 軸的夾角，然后列出 Fx、Fy 的數(shù)學(xué)表達式，與兩軸重合的力就不需要分解列出 x 軸方向上的各分力的合力和 y 軸方向上的各分力的合力的兩個方程

6、，然后再求解(3)力的三角形法對受三力作用而平衡的物體，將力平移后，這三個力便組成一個首尾依次相接的封閉的力三角形力三角形在處理靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡問題中時常用到(4)相似三角形法物理上的矢量可用有向線段表示，矢量的合成與分解又遵守平行四邊形定則或三角形定則，這樣就構(gòu)成一個矢量三角形(平行四邊形可分為兩個三角形)，如果能找到一個由已知量作為邊構(gòu)成的三角形與之相似，那么“相似三角形的對應(yīng)邊成比例”，這一知識就可用于處理物理問題【跟蹤訓(xùn)練】3如圖 233 所示,細繩 AO、BO 等長,A 點固定不動,在)手持 B 點沿圓弧向 C 點緩慢運動過程中,繩 BO 的張力將(圖 233A不斷變大C先變大再變

7、小B不斷變小D先變小再變大解析：選 O 點為研究對象，O 點受三力作用而平衡此三力構(gòu)成一個封閉的動態(tài)三角形，如圖 7 所示很容易看出，當(dāng)FB 與FA 垂直時，即90時，F(xiàn)B 取最小值.因此，選項D正確圖 7答案：D4如圖 234 所示，重物的質(zhì)量為 m，輕繩 AO 與 BO的 A 端、B 端是固定的，平衡時 AO 水平、BO 與水平面夾角為，則繩 AO 的拉力 F1 和繩 BO 的拉力 F2 分別是多大？圖 234解：解法一：合成法結(jié)點 O 受 F1、F2 和 Tmg 三個力的作用F1、F2 的合力與 T 是平衡力，再由圖 8 甲中的三角關(guān)系可知，F(xiàn)1mgcot，F(xiàn)2mg .sin解法二：分解

8、法(如圖 8 乙)將 T 沿 F1、F2 的反方向分解得到G1、G2，然后再由平衡條件 F1G1 和 F2G2 即可求得 F1 和 F2.圖 85如圖 235 所示，物體 m 與天花板間的動摩擦因數(shù)為，當(dāng)力F與水平方向的夾角為時，物體沿天花板勻速運動求力 F 的大小圖 235sincos解：對物體 m 受力分析如圖 9 所示，則有水平方向 Fcosf豎直方向 FsinFNG又 fFN聯(lián)立解得 Fmg圖 9熱點 1共點力的平衡及受力分析【例 1】(2011 年深圳模擬)如圖 236，質(zhì)量為 m 的物體放在質(zhì)量為 M、傾角為的斜面體上，斜面體置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力 F 拉物體 m

9、使其沿斜面向下勻速運動，)M 始終靜止，則下列說法正確的是(A.M 相對地面有向右運動的趨勢B.地面對 M 的支持力為(Mm)gC.地面對 M 的摩擦力大小為 FcosD.地面對 M 的摩擦力大小為零圖 236圖 237思路點撥：當(dāng)求解的力為系統(tǒng)外的物體施加時，以整體為研究對象進行受力分析，會很容易得出答案解析：M、m 整體受力如圖 237 所示，由受力情況可得，M 相對地面有向左運動的趨勢，受地面施加的向右的靜摩擦力，大小為 Fcos，A、D 錯誤 C 正確；地面對 M 的支持力為(Mm)gFsin，B 錯誤答案：C【觸類旁通】1(珠海 2012 屆高三模擬)用輕彈簧豎直懸掛質(zhì)量為 m 的物

10、體，靜止時彈簧伸長量為 L，現(xiàn)用該彈簧沿傾角為 30的斜面拉住質(zhì)量為 2m 的物體，系統(tǒng)靜止時彈簧伸長量也為 L，如圖)A238 所示，則物體此時所受摩擦力(A等于零D大小為 mg，方向沿斜面向上圖 2382(2010 年廣東實驗中學(xué)模擬)國家大劇院外部呈橢球型假設(shè)國家大劇院的屋頂為半球形，一保潔人員為執(zhí)行保潔任務(wù)，必須在半球形屋頂上向上緩慢爬行(如圖 239 所示)，他在向上爬的過程中()A屋頂對他的摩擦力不變B屋頂對他的摩擦力變大C屋頂對他的支持力不變D屋頂對他的支持力變大圖 239解析：緩慢爬行可以看成任意位置都處于平衡狀態(tài)對保潔員進行受力分析并建立平衡方程：摩擦力 fmgsin，支持力

11、Nmgcos，向上爬時減小，所以 f 減小、N 增大，D 正確答案：D熱點 2相似三角形巧解三力動態(tài)平衡問題【例 2】(江門 2012 屆高三模擬)如圖 2310 所示，AC是上端帶定滑輪的固定豎直桿，質(zhì)量不計的輕桿 BC 一端通過鉸鏈固定在 C 點，另一端 B 懸掛一重為 G 的物體，且 B 端系有一根輕繩并繞過定滑輪 A，用力 F 拉繩，開始時BCA90，現(xiàn)使BCA 緩慢變小，直到桿 BC 接近豎直桿 AC此過程中，)輕桿 B 端所受的力(A大小不變C逐漸減小B逐漸增大D先減小后增大圖 2310圖 2311解析：以 B 點為研究對象，受力分析如圖 2311 所示由幾何知識得ABC 與矢量三

12、角形 FGFBB 相似，則有由共點力的平衡條件知 FA、FB 的合力 FGG 大小不變，又 AC、BC 均不變，故 FB 不變，可知輕桿 B 端受力不變答案：A同類延伸：本題利用“相似三角形”求解動態(tài)平衡問題這類問題的特點是：物體在三力作用下動態(tài)平衡，且其中一個力的大小和方向恒定，其他兩個力的大小和方向都可變，這些變化是由物體間距離的變化引起的，且題目還給出了有關(guān)邊的長度，這時要注意力的矢量三角形和幾何三角形相似的知識運用【觸類旁通】3如圖 2312 所示，有兩個帶有等量的同種電荷的小球 A 和 B，質(zhì)量都是 m，分別懸于長為 L 的懸線的一端今使B 球固定不動，并使 OB 在豎直方向上，A

13、球可以在豎直平面內(nèi)自由擺動，由于靜電斥力的作用，A 球偏離 B 球的距離為 x.如果其他條件不變，A 球的質(zhì)量要增大到原來的幾倍，才會使 A、圖 2312所以 m8m.易錯點平衡問題中的連帶變化【例題】有一個直角支架 AOB，AO 水平放置，表面粗糙，OB 豎直向下，表面光滑AO上套有小環(huán)P，OB 上套有小環(huán) Q，兩環(huán)質(zhì)量均為 m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細繩相連，并在某一位置平衡(圖 2313)，現(xiàn)將 P 環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO 桿對 P 環(huán)的支持力 N 和細繩上的拉力 T的變化情況是()AN 不變，T 變大CN 變大

14、，T 變大圖 2313BN 不變，T 變小DN 變大，T 變小錯解分析：對 P 環(huán)進行受力分析，如圖 2314 所示，fTsin,NTcosmg,認為物體所受的摩擦力不變,變小，則 T 變大，N 變大，選 C.圖 2314正確解析：對整體受力分析如圖 2315，其中 N 是 AO桿對系統(tǒng)的彈力，F(xiàn) 為 BO 桿對系統(tǒng)的彈力，f 為 AO 桿對系統(tǒng)的摩擦力由于系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，所以有N(mm)g2mg圖 2315圖 2316拉力，根據(jù)Q 環(huán)處于平衡狀態(tài)可得Tcosmg，可解得T ,對 Q 環(huán)：受力如圖 2316 所示，其中 T 為細繩對環(huán)的當(dāng)P 環(huán)向左移動，細繩與BO 桿的夾角變小，cos變大，

15、T 變小所以 B 正確指點迷津：解決平衡問題的關(guān)鍵是對研究對象進行正確的受力分析，靈活應(yīng)用整體法和隔離法，然后觀察實際情況，找出不變的力、變化的力和角度的變化情況，再根據(jù)關(guān)系式分析.【糾錯強化】1(雙選)如圖 2317 所示，OA 為遵從胡克定律的彈性輕繩，其一端固定于天花板上的 O 點，另一端與靜止在動摩擦因數(shù)恒定的水平地面上的滑塊 A 相連當(dāng)繩處于豎直位置時，滑塊 A 對地面有壓力作用B 為緊挨繩的一光滑水平小釘，它到天花板的距離 BO 等于彈性繩的自然長度.現(xiàn)有一水平力 F 作)用于 A，使 A 向右緩慢地沿直線運動,則在運動過程中(A水平拉力 F 保持不變B地面對 A 的摩擦力保持不變C地面對 A 的摩擦力變小D地面對 A 的支持力保持不變圖 2317 BD