2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第7講 受力分析 共點(diǎn)力的平衡課件 新人教版.ppt

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考點(diǎn)分階突破 高考模擬演練 教師備用習(xí)題 考綱解讀 第7講 學(xué)會(huì)進(jìn)行受力分析的一般步驟與方法 掌握共點(diǎn)力的平衡條件及推論 掌握整體法與隔離法 學(xué)會(huì)用圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題和極值問(wèn)題 考點(diǎn)一受力分析的步驟與原則 知能必備 1 受力分析把指定物體 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(lái) 并畫(huà)出受力示意圖的過(guò)程 2 受力分析的一般步驟和原則 考向探究 1 受力分析 2017 內(nèi)蒙古集寧一中月考 如圖7 1所示 A和B兩物塊的接觸面是水平的 A與B保持相對(duì)靜止一起沿固定粗糙斜面勻速下滑 在下滑過(guò)程中B的受力個(gè)數(shù)為 A 3個(gè)B 4個(gè)C 5個(gè)D 6個(gè) 圖7 1 答案 B 解析 先以A為研究對(duì)象 分析受力情況 A受重力 B的豎直向上的支持力 B對(duì)A沒(méi)有摩擦力 否則A不會(huì)勻速運(yùn)動(dòng) 再對(duì)B研究 B受到重力 A對(duì)B豎直向下的壓力 斜面的支持力和滑動(dòng)摩擦力 共4個(gè)力 選項(xiàng)B正確 2 整體與隔離法的定性分析 2017 河北望都中學(xué)月考 如圖7 2所示 物體A B疊放在物體C上 C置于水平地面上 水平力F作用于B 使A B C一起勻速運(yùn)動(dòng) 各接觸面間摩擦力的情況是 A B對(duì)C有向左的摩擦力B C對(duì)A有向左的摩擦力C 物體C受到三個(gè)摩擦力作用D C對(duì)地面有向右的摩擦力 圖7 2 答案 D 3 整體法與隔離法的定量計(jì)算 2018 鄭州聯(lián)考 如圖7 3所示 一長(zhǎng)木板靜止在傾角為 的斜面上 長(zhǎng)木板上一人用力推長(zhǎng)木板上物塊 使物塊與長(zhǎng)木板間的摩擦力剛好為零 已知人 物塊 長(zhǎng)木板的質(zhì)量均為m 人 物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 1 長(zhǎng)木板與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 2 重力加速度為g 系統(tǒng)始終保持靜止 則下列說(shuō)法正確的是 A 斜面對(duì)長(zhǎng)木板的摩擦力為mgsin B 斜面對(duì)長(zhǎng)木板的摩擦力為3 2mgcos C 長(zhǎng)木板對(duì)人的摩擦力為2 1mgcos D 長(zhǎng)木板對(duì)人的摩擦力為2mgsin 圖7 3 答案 D 答案 D 特別提醒 考點(diǎn)二三力及動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的分析 知能必備 靜止 勻速直線運(yùn)動(dòng) 2 0 3 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 方向 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) 則其中任意一個(gè)力與其余兩個(gè)力的合力一定大小相等 方向相反 并且這三個(gè)力的矢量可以構(gòu)成一個(gè)封閉的矢量三角形 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) 則其中任意一個(gè)力與其余幾個(gè)力的合力大小相等 方向相反 相等 相反 考向探究 例1 2017 貴州遵義模擬 如圖7 5所示 在粗糙水平地面上放著一個(gè)截面為四分之一圓弧的柱狀物體A A的左端緊靠豎直墻 A與豎直墻之間放一光滑圓球B 整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài) 若把A向右移動(dòng)少許后 它們?nèi)蕴幱陟o止?fàn)顟B(tài) 則 A B對(duì)墻的壓力增大B A與B之間的作用力增大C 地面對(duì)A的摩擦力減小D A對(duì)地面的壓力減小 圖7 5 答案 A 變式2 矢量三角形法 2018 襄陽(yáng)四中月考 如圖7 7所示 AB BD為兩段輕繩 其中BD段水平 BC為處于伸長(zhǎng)狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧 且AB和CB與豎直方向的夾角均為45 現(xiàn)將BD繩繞B點(diǎn)緩慢向上轉(zhuǎn)動(dòng) 保持B點(diǎn)不動(dòng) 則在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中作用于BD繩的拉力F的變化情況是 A 變大B 變小C 先變大后變小D 先變小后變大 圖7 7 答案 B 變式3 相似三角形法 2017 河北武邑中學(xué)模擬 如圖7 8所示 A B兩球用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連 B球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸于O點(diǎn) A球固定在O點(diǎn)正下方 且O A間的距離恰為L(zhǎng) 此時(shí)繩子所受的拉力為F1 現(xiàn)把A B間的彈簧換成勁度系數(shù)為k2的輕彈簧 仍使系統(tǒng)平衡 此時(shí)繩子所受的拉力為F2則F1與F2之間的大小關(guān)系為 A F1F2C F1 F2D 無(wú)法確定 圖7 8 答案 C 特別提醒 對(duì)于動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題 要深刻理解和熟練掌握以下三種常用方法 1 解析法 對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析 先畫(huà)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一般函數(shù)表達(dá)式 最后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化 2 圖解法 對(duì)研究對(duì)象在動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中的若干狀態(tài)進(jìn)行受力分析 在同一圖中作出物體在若干狀態(tài)下所受的力的平行四邊形 由各邊的長(zhǎng)度變化及角度變化來(lái)確定力的大小及方向的變化 此即為圖解法 它是求解動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的基本方法 優(yōu)點(diǎn)是能將各力的大小 方向等變化趨勢(shì)形象 直觀地反映出來(lái) 大大降低了解題難度和計(jì)算強(qiáng)度 此法常用于求解三力平衡且有一個(gè)力是恒力 另一個(gè)力方向不變的問(wèn)題 3 相似三角形法 在三力平衡問(wèn)題中 如果有一個(gè)力是恒力 另外兩個(gè)力方向都變化 且題目給出了空間幾何關(guān)系 多數(shù)情況下力的矢量三角形與空間幾何三角形相似 可利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例進(jìn)行計(jì)算 考點(diǎn)三四力及多力平衡問(wèn)題的分析 知能必備 當(dāng)物體受到四個(gè)或四個(gè)以上的共點(diǎn)力作用而平衡時(shí) 一般采用正交分解法 即把物體受到的各個(gè)力沿互相垂直的兩個(gè)方向分解 當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí) x方向的合力Fx 0 y方向的合力Fy 0 如果物體在某一方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止 則物體在該方向上所受的合力為零 考向探究 例2 2017 南京三摸 小明家閣樓頂有一扇傾斜的天窗 天窗與豎直面的夾角為 如圖7 9所示 小明用質(zhì)量為m的刮擦器擦天窗玻璃 當(dāng)對(duì)刮擦器施加豎直向上大小為F的推力時(shí) 刮擦器恰好沿天窗玻璃向上勻速滑動(dòng) 已知玻璃與刮擦器之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 則刮擦器受到的摩擦力大小是 重力加速度為g A F mg cos B F mg sin C F mg cos D F mg sin 圖7 9 特別提醒 正交分解法在多力平衡中的應(yīng)用1 適用情況 1 在四個(gè)或四個(gè)以上力作用下平衡時(shí) 應(yīng)用合成法解題需要進(jìn)行兩次以上合成 且第二次的合力大小和方向不容易確定 此種情況下應(yīng)使用正交分解法 2 已知信息有明確的運(yùn)動(dòng)方向時(shí) 如斜面問(wèn)題中 垂直斜面和平行斜面是兩個(gè)明確的方向 往往將力向這兩個(gè)方向進(jìn)行正交分解 3 當(dāng)力分布在三維空間內(nèi)時(shí) 需要應(yīng)用正交分解法將力轉(zhuǎn)化到兩個(gè)平面進(jìn)行研究 考點(diǎn)四平衡中的臨界與極值問(wèn)題 知能必備 求解平衡問(wèn)題中的臨界問(wèn)題常用的方法1 解析法根據(jù)物體的平衡條件列方程 在解方程時(shí)采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值 通常用到的數(shù)學(xué)知識(shí)有二次函數(shù)求極值 討論分式求極值 三角函數(shù)求極值以及幾何法求極值等 2 圖解法根據(jù)平衡條件作出力的矢量圖 若只受三個(gè)力 則這三個(gè)力構(gòu)成封閉的矢量三角形 然后根據(jù)矢量圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析 確定最大值和最小值 3 極限法極限法是一種處理臨界問(wèn)題的有效方法 它是指通過(guò)恰當(dāng)選取某個(gè)變化的物理量將問(wèn)題推向極端 極大 極小 極右 極左 等 從而把比較隱蔽的臨界現(xiàn)象暴露出來(lái) 使問(wèn)題明朗化 便于分析求解 變式 2017 四川雙流中學(xué)月考 如圖7 12所示 一個(gè)重力為5N的大砝碼 用細(xì)線懸掛在O點(diǎn) 現(xiàn)在用力F拉砝碼 使懸線偏離豎直方向30 角時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài) 此時(shí)所用拉力F的最小值為 A 5 0NB 2 5NC 8 65ND 4 3N 圖7 12 答案 B 解析 以砝碼為研究對(duì)象 分析受力情況 其受重力G 細(xì)線的拉力T和力F 當(dāng)F與細(xì)線垂直時(shí)F最小 由數(shù)學(xué)知識(shí)得F的最小值為F Gsin 2 5N 選項(xiàng)B正確 特別提醒 解決臨界問(wèn)題的基本思路臨界狀態(tài)可理解為 恰好出現(xiàn) 和 恰好不出現(xiàn) 某種現(xiàn)象的狀態(tài) 求解平衡中的臨界問(wèn)題時(shí) 一般是采用假設(shè)推理法 即先假設(shè)怎樣 然后再根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)列方程求解 解題的關(guān)鍵是要注意 恰好出現(xiàn) 或 恰好不出現(xiàn) 求解平衡中的極值問(wèn)題時(shí) 要找準(zhǔn)平衡問(wèn)題中某些物理量變化時(shí)出現(xiàn)最大值或最小值對(duì)應(yīng)的狀態(tài) 解決這類(lèi)問(wèn)題的基本思路為 高考真題 1 2016 全國(guó)卷 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7 13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(guò)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 圖7 13 答案 A 2 多選 2017 天津卷 如圖7 14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 擋衣架靜止時(shí) 下列說(shuō)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 圖7 14 答案 AB 答案 AD 精選模擬 4 2017 河北武邑中學(xué)周考 如圖7 16所示 套在兩光滑豎直桿上質(zhì)量分別為mA mB的小球A B由跨過(guò)定滑輪的輕細(xì)繩連接 靜止時(shí)繩與豎直方向的夾角分別為 和 不計(jì)一切摩擦 則下列關(guān)系正確的是 A mAsin mBsin B mAsin mBsin C mAcos mBcos D mAcos mBcos 答案 D 圖7 16 5 多選 2017 廣西桂林模擬 如圖7 17所示 一根繩子一端固定于豎直墻上的A點(diǎn) 另一端繞過(guò)動(dòng)滑輪P懸掛一重物B 其中繩子的PA段處于水平狀態(tài) 另一根繩子一端與動(dòng)滑輪P的軸相連 繞過(guò)光滑的定滑輪Q后在其端點(diǎn)O施加一水平向左的外力F 使整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 滑輪均光滑 輕質(zhì) 且均可看作質(zhì)點(diǎn) 現(xiàn)拉動(dòng)繩子的端點(diǎn)O使其向左緩慢移動(dòng)一小段距離 在此過(guò)程中 A 拉力F增大B 拉力F減小C 角 不變D 角 減小 圖7 17 1 2017 長(zhǎng)春質(zhì)量檢測(cè) 射電望遠(yuǎn)鏡是觀測(cè)和研究來(lái)自天體的射電波的基本設(shè)備 可以測(cè)量天體射電的強(qiáng)度 頻譜及偏振 如圖甲所示 假設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡模型為球冠 用三個(gè)完全相同的鐵塊支起 球冠邊緣水平 小鐵塊呈正三角形放在水平支架上 鐵塊到球心的連線與豎直方向的夾角均為30 已知球冠的質(zhì)量為18kg 不計(jì)球冠與鐵塊間的摩擦 重力加速度g取10m s2 則下列說(shuō)法正確的是 A 水平支架對(duì)每個(gè)鐵塊的作用力均豎直向上B 每個(gè)鐵塊與球冠之間的彈力大小為40NC 水平支架受到每個(gè)鐵塊的壓力大小為180ND 水平支架對(duì)每個(gè)鐵塊的摩擦力為20N 甲乙 答案 AD 解析 小球受力如圖甲所示 因擋板是緩慢移動(dòng)的 所以小球處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài) 在移動(dòng)過(guò)程中 重力G 支持力FN1 擋板的彈力FN2組合成一矢量三角形的變化情況如圖乙所示 重力大小 方向均不變 斜面對(duì)其支持力方向始終不變 由圖可知此過(guò)程中斜面對(duì)小球的支持力FN1減小 擋板對(duì)小球彈力FN2減小 選項(xiàng)A D正確 3 多選 在一塊固定的傾角為 的木板上疊放質(zhì)量均為m一本英語(yǔ)詞典和一本漢語(yǔ)詞典 圖甲中英語(yǔ)詞典在上 圖乙中漢語(yǔ)詞典在上 均由靜止釋放 發(fā)現(xiàn)圖甲中兩本書(shū)恰好一起勻速下滑 圖乙中兩本書(shū)一起加速下滑 已知兩本書(shū)的封面材料不同 但每本書(shū)的上 下兩面材料都相同 近似認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力與最大靜摩擦力相等 設(shè)英語(yǔ)詞典和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 1 漢語(yǔ)詞典和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 2 英語(yǔ)詞典和漢語(yǔ)詞典之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 3 則下列說(shuō)法正確的是 答案 BD A 1 3B 1 2C 圖乙中漢語(yǔ)詞典受到的摩擦力大小是 3mgcos D 圖甲中英語(yǔ)詞典受到的摩擦力大小是 2mgcos 4 2017 云南臨滄一中月考 一個(gè)底面粗糙 質(zhì)量為M的劈放在粗糙的水平面上 劈的斜面光滑且與水平面成30 角 現(xiàn)用一端固定的輕繩系一質(zhì)量為m的小球 小球放在斜面上 小球靜止時(shí)輕繩與豎直方向的夾角也為30 如圖所示 重力加速度為g 試求 1 當(dāng)劈靜止時(shí)繩子的拉力大小 2 地面對(duì)劈的支持力大小 3 若地面對(duì)劈的最大靜摩擦力等于地面對(duì)劈支持力的k倍 為使整個(gè)系統(tǒng)靜止 k值必須滿足什么條件 5 2017 山西懷仁一中月考 在水平地面上放一木板B 其重力為G2 100N 再在木板上放一貨箱A 其重力為G1 500N 設(shè)貨箱與木板 木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 均為0 5 先用繩子把貨箱與墻拉緊 如圖所示 已知sin 0 6 cos 0 8 然后在木板B上施一水平力F 想把木板從貨箱下抽出來(lái) F至少應(yīng)為多大 答案 850N 解析 對(duì)A B進(jìn)行受力分析如圖所示 由受力平衡知對(duì)A