2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 專題2 受力分析 共點(diǎn)力的平衡課件 新人教版.ppt

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專題2受力分析共點(diǎn)力的平衡 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 一 受力分析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 受力分析的一般順序如圖甲 物體A在水平推力F作用下沿粗糙斜面上滑 則物體受力分析的順序應(yīng)如圖乙所示 1 首先分析場(chǎng)力 重力 電場(chǎng)力 磁場(chǎng)力 2 其次分析接觸力 彈力 摩擦力 3 最后分析其他力 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 二 共點(diǎn)力的平衡1 平衡狀態(tài)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 2 平衡條件 如圖所示 小球靜止不動(dòng) 物塊勻速運(yùn)動(dòng) 則 小球F合 0 物塊Fx 0 Fy 0 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 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)力必定大小相等 方向相反 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)力與另外兩個(gè)力的合力大小相等 方向相反 并且這三個(gè)力的矢量可以形成一個(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) 其中任何一個(gè)力與另外幾個(gè)力的合力大小相等 方向相反 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 三 正交分解法1 定義 將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法 2 建立坐標(biāo)軸的原則 一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn) 在靜力學(xué)中 以少分解力和容易分解力為原則 在動(dòng)力學(xué)中 習(xí)慣以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 3 方法 物體受到多個(gè)力作用F1 F2 F3 求合力F時(shí) 可把各力沿相互垂直的x軸 y軸分解 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 1 如圖所示 兩個(gè)等大 反向的水平力F分別作用在物體A和B上 A B兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài) 若各接觸面與水平地面平行 則A B兩物體各受幾個(gè)力 A 3 4B 4 4C 4 5D 4 6 答案 解析 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 2 下列說(shuō)法正確的是 A 豎直上拋的物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí) 物體處于平衡狀態(tài)B 電梯勻速上升時(shí) 電梯中的人不處于平衡狀態(tài)C 在小車的水平光滑表面上靜置一小木塊 當(dāng)小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 小物塊仍處于平衡狀態(tài)D 豎直彈簧上端固定 下端掛一重物 平衡后 用力F將它下拉一段距離后停止 當(dāng)突然撤去力F時(shí) 重物仍處于平衡狀態(tài) 答案 解析 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 3 2018 福建三明月考 如圖所示 某人靜躺在椅子上 椅子的靠背與水平面之間有固定傾斜角 若此人所受重力為G 則椅子各部分對(duì)他的作用力的合力大小為 A GB Gsin C Gcos D Gtan 答案 解析 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 4 2018 山東鄆城月考 甲 乙兩人用繩aO和bO通過(guò)裝在P樓和Q樓樓頂?shù)亩ɑ?將質(zhì)量為m的物塊由O點(diǎn)沿Oa直線緩慢地向上提升 如圖所示 aOb為銳角 則在物塊由O點(diǎn)沿Oa直線緩慢上升過(guò)程中 以下判斷正確的是 A aO繩和bO繩中的彈力逐漸減小B aO繩和bO繩中的彈力逐漸增大C aO繩中的彈力一直增大 bO繩中的彈力先減小后增大D aO繩中的彈力先減小后增大 bO繩中的彈力一直增大 答案 解析 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 5 如圖所示 一個(gè)重10N的光滑小球被一根細(xì)繩掛在豎直墻壁上的A點(diǎn) 繩子和墻壁的夾角 為37 取cos37 0 8 sin37 0 6 求 1 畫(huà)出小球的受力示意圖 2 繩子對(duì)小球的拉力FT的大小 3 墻壁對(duì)小球的支持力FN的大小 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 答案 1 受力示意圖如解析圖所示 2 12 5N 3 7 5N解析 1 如圖所示 小球受到重力G 繩子的拉力FT 墻壁的支持力FN 力的示意圖如圖 2 據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 物體的受力分析1 受力分析的三個(gè)常用判據(jù) 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 2 受力分析的一般思路 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例1 多選 2017 安徽安慶模擬 如圖所示 兩個(gè)相似的斜面體A B在豎直向上的力F的作用下靜止靠在豎直粗糙墻壁上 關(guān)于斜面體A和B的受力情況 下列說(shuō)法正確的是 A A一定受到四個(gè)力B B可能受到四個(gè)力C B與墻壁之間一定有彈力和摩擦力D A與B之間一定有摩擦力 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥對(duì)A B整體受力分析 對(duì)B受力分析 對(duì)A受力分析 受力分析要注意以下幾點(diǎn) 1 注意研究對(duì)象的合理選取 在分析系統(tǒng)內(nèi)力時(shí) 必須把受力對(duì)象隔離出來(lái) 而在分析系統(tǒng)受到的外力時(shí) 一般采取整體法 有時(shí)也采用隔離法 2 養(yǎng)成按照一定順序進(jìn)行受力分析的習(xí)慣 3 涉及彈簧彈力時(shí) 要注意可能性分析 4 對(duì)于不能確定的力可以采用假設(shè)法分析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練1 多選 如圖所示 工作人員將小車和冰球推進(jìn)箱式吊車并運(yùn)至冰雕頂部安裝 先后經(jīng)歷了向右勻速 向右勻減速 向上勻加速 向上勻減速直線運(yùn)動(dòng)四個(gè)過(guò)程 冰球與水平底板和右側(cè)斜擋板始終保持接觸但摩擦不計(jì) 關(guān)于冰球的受力情況 下列判斷正確的是 A 向右勻速過(guò)程 冰球一定受到三個(gè)力B 向右勻減速過(guò)程 冰球可能受到兩個(gè)力C 向上勻加速過(guò)程 冰球一定受到兩個(gè)力D 向上勻減速過(guò)程 冰球可能受到一個(gè)力 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 2 如圖所示 小車內(nèi)一根輕質(zhì)彈簧沿豎直方向和一條與豎直方向成 角的細(xì)繩拴接一小球 當(dāng)小車和小球相對(duì)靜止 一起在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí) 下列說(shuō)法正確的是 A 細(xì)繩一定對(duì)小球有拉力的作用B 輕彈簧一定對(duì)小球有彈力的作用C 細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力的作用 但是輕彈簧對(duì)小球一定有彈力D 細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力的作用 輕彈簧對(duì)小球也不一定有彈力 D 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解析 當(dāng)小車處于勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 彈簧的彈力等于重力 即F mg FT 0 當(dāng)小車和小球向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 根據(jù)牛頓第二定律得水平方向有 FTsin ma 豎直方向有 F FTcos mg 由 知 細(xì)繩一定對(duì)小球有拉力的作用 當(dāng)mg macot 即a gtan 時(shí) F 0 所以細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力的作用 輕彈簧對(duì)小球也不一定有彈力的作用 D符合題意 A B C不符合題意 故答案為D 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解決平衡問(wèn)題常用的四種方法 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例2 2018 江西贛州月考 如圖所示 斜面上放有兩個(gè)完全相同的物體a b 兩物體間用一根細(xì)線連接 在細(xì)線的中點(diǎn)加一與斜面垂直的拉力F 使兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài) 則下列說(shuō)法正確的是 A a b兩物體的受力個(gè)數(shù)一定相同B a b兩物體對(duì)斜面的壓力不相同C a b兩物體受到的摩擦力大小可能不相等D 當(dāng)逐漸增大拉力F時(shí) 物體b先開(kāi)始滑動(dòng) 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn) 1 由對(duì)稱性確定左右兩段細(xì)線拉力的大小關(guān)系 2 兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài) 所受合力均為零 3 當(dāng)拉力F增大時(shí) 最先達(dá)到最大靜摩擦力的物體先滑動(dòng) 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例3 2017 寧夏沙坡頭區(qū)月考 如圖所示 光滑半球形容器固定在水平面上 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 下列關(guān)系正確的是 A 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解析 解法一合成法滑塊受力分析如圖甲 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解法二效果分解法將重力按產(chǎn)生的效果分解 如圖乙所示 解法三正交分解法將滑塊受的力在水平 豎直方向上分解 如圖丙所示 有mg FNsin F FNcos 解法四力的三角形法如圖丁所示 滑塊受到的三個(gè)力組成封閉三角形 利用直角三角形得 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 靜態(tài)平衡問(wèn)題的解題 四步驟 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練3 2017 全國(guó)卷 如圖 一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng) 若保持F的大小不變 而方向與水平面成60 角 物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng) 物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 4 如圖所示 光滑的大圓環(huán)固定在豎直平面上 圓心為O點(diǎn) P為環(huán)上最高點(diǎn) 輕彈簧的一端固定在P點(diǎn) 另一端拴連一個(gè)套在大環(huán)上的小球 小球靜止在圖示位置平衡 則 A 彈簧可能處于壓縮狀態(tài)B 大圓環(huán)對(duì)小球的彈力方向可能指向O點(diǎn)C 小球受到彈簧的彈力與重力的合力一定指向O點(diǎn)D 大圓環(huán)對(duì)小球的彈力大小可能小于球的重力 也可能大于球的重力 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 5 多選 2018 廣西欽州月考 如圖所示 質(zhì)量為m0的木板C放在水平地面上 固定在C上的豎直輕桿的頂端分別用細(xì)繩a和b連接小球A和小球B 小球A B的質(zhì)量分別為mA和mB 當(dāng)與水平方向成30 角的力F作用在小球B上時(shí) A B C剛好相對(duì)靜止一起向右勻速運(yùn)動(dòng) 且此時(shí)繩a b與豎直方向的夾角分別為30 和60 則下列判斷正確的是 A 力F的大小為mBgB 地面對(duì)C的支持力等于 m0 mA mB g D mA mB 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題1 動(dòng)態(tài)平衡 動(dòng)態(tài)平衡就是通過(guò)控制某一物理量 使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢的變化 但變化過(guò)程中的每一個(gè)狀態(tài)均可視為平衡狀態(tài) 所以叫動(dòng)態(tài)平衡 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 2 分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的方法 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例4 多選 2017 全國(guó)卷 如圖 柔軟輕繩ON的一端O固定 其中間某點(diǎn)M拴一重物 用手拉住繩的另一端N 初始時(shí) OM豎直且MN被拉直 OM與MN之間的夾角為 現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起 并保持夾角 不變 在OM由豎直被拉到水平的過(guò)程中 A MN上的張力逐漸增大B MN上的張力先增大后減小C OM上的張力逐漸增大D OM上的張力先增大后減小 AD 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解析 方法一 受力分析如圖 設(shè)OM與豎直方向夾角為 M點(diǎn)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng) 沿切線方向 FMNcos 90 mgsin 沿半徑方向 FOM FMNsin 90 mgcos 當(dāng) 90 時(shí)存在極大值 故FOM先增大再減小 D項(xiàng)正確 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 方法二 利用矢量圓 如圖重力保持不變 是矢量圓的一條弦 FOM與FMN夾角即圓心角保持不變 由圖知FMN一直增大到最大 FOM先增大再減小 當(dāng)OM與豎直夾角為 90 時(shí)FOM最大 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥重物受三個(gè)力中只有重力恒定不變 且要求OM MN兩力的夾角不變 兩力的大小 方向都在變 方法一 正交分解列方程 解出力隨夾角變化的函數(shù) 然后由函數(shù)討論 方法二 利用矢量圓 三力合力為零 能構(gòu)成封閉的三角形 再借助圓 同一圓弧對(duì)應(yīng)圓周角不變 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 三種 典型方法 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練6 如圖所示 一小球放置在木板與豎直墻面之間 設(shè)墻面對(duì)球的壓力大小為FN1 球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镕N2 以木板與墻連接點(diǎn)所形成的水平直線為軸 將木板從圖示位置開(kāi)始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置 不計(jì)摩擦 在此過(guò)程中 A FN1始終減小 FN2始終增大B FN1始終減小 FN2始終減小C FN1先增大后減小 FN2始終減小D FN1先增大后減小 FN2先減小后增大 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 7 多選 2018 甘肅白銀月考 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(guò)小孔用力拉住 開(kāi)始時(shí)繩與豎直方向夾角為 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 則下列關(guān)系正確的是 A 繩與豎直方向的夾角為 時(shí) F 2mgcos B 小球沿光滑圓環(huán)上升過(guò)程中 輕繩拉力逐漸增大C 小球沿光滑圓環(huán)上升過(guò)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(guò)程中 小球所受支持力大小不變 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 平衡中的臨界與極值問(wèn)題1 問(wèn)題特點(diǎn) 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 2 突破臨界問(wèn)題的三種方法 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 例1質(zhì)量為m0的木楔傾角為 在水平面上保持靜止 當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時(shí) 它正好勻速下滑 如果用與木楔斜面成 角的力F拉著木塊勻速上升 如圖所示 已知木楔在整個(gè)過(guò)程中始終靜止 1 當(dāng) 時(shí) 拉力F有最小值 求此最小值 2 當(dāng) 時(shí) 木楔對(duì)水平面的摩擦力是多大 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 答案 1 mgsin2 2 mgsin4 解析 木塊在木楔斜面上勻速向下運(yùn)動(dòng)時(shí) 有mgsin mgcos 即 tan 1 木楔在力F作用下沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng) 有Fcos mgsin FfFsin FN mgcos Ff FN 則當(dāng) 時(shí) F有最小值 為Fmin mgsin2 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 2 因?yàn)槟緣K及木楔均處于平衡狀態(tài) 整體受到地面的摩擦力等于F的水平分力 即Ffm Fcos 當(dāng)F取最小值mgsin2 時(shí) Ffm Fmincos2 mg sin2 cos2 mgsin4 思維點(diǎn)撥 1 對(duì)物塊進(jìn)行受力分析 根據(jù)共點(diǎn)力平衡 利用正交分解 在沿斜面方向和垂直于斜面方向都平衡 進(jìn)行求解 2 采用整體法 對(duì)m m0構(gòu)成的整體列平衡方程 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 例2 2017 江蘇如皋期末 物體的質(zhì)量為2kg 兩根輕細(xì)繩AB和AC的一端連接于豎直墻上 另一端系于物體上 在物體上另施加一個(gè)方向與水平線成 角的拉力F 相關(guān)幾何關(guān)系如圖所示 60 若要使繩都能伸直 求拉力F的大小范圍 g取10m s2 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 解析 作出物體A受力如圖所示 由平衡條件Fy Fsin F1sin mg 0 Fx Fcos F2 F1cos 0 要使兩繩都能繃直 則有F1 0 F2 0 由 式得F有最大值 由 式得F有最小值 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 思維點(diǎn)撥對(duì)A物體受力分析 受到拉力F 重力mg 兩根細(xì)繩的拉力F1 F2 根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列方程 然后根據(jù)兩根細(xì)線的拉力都要大于或等于零分析判斷 命題分析高中物理中的臨界與極值問(wèn)題 雖然沒(méi)有在教學(xué)大綱或考試說(shuō)明中明確提出 但近年高考試題中卻頻頻出現(xiàn) 從以往的試題形式來(lái)看 有些直接在題干中常用 恰好 最大 至少 不相撞 不脫離 等詞語(yǔ)對(duì)臨界狀態(tài)給出了明確的暗示 審題時(shí) 要抓住這些特定的詞語(yǔ)發(fā)掘其內(nèi)含的物理規(guī)律 找出相應(yīng)的臨界條件 也有一些臨界問(wèn)題具有一定的隱蔽性 解題靈活性較大 審題時(shí)應(yīng)力圖還原習(xí)題的物理情景 周密討論狀態(tài)的變化 綜合得F的取值范圍 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 總結(jié)提升解決共點(diǎn)力平衡中的臨界 極值問(wèn)題 四字訣 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 1 2017 湖北黃岡模擬 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 30 則F達(dá)到最小值時(shí)Oa繩上的拉力為 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 2 傾角為 37 的斜面體與水平面保持靜止 斜面上有一重為G的物體A 物體A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 5 現(xiàn)給A施加一水平力F 如圖所示 設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等 sin37 0 6 cos37 0 8 如果物體A能在斜面上靜止 水平推力與G的比值不可能是 A 3B 2C 1D 0 5 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 3 多選 2017 江蘇啟東月考 如圖所示 形狀和質(zhì)量完全相同的兩個(gè)圓柱體a b靠在一起 表面光滑 重力為G 其中b的下半部剛好固定在水平面MN的下方 上邊露出另一半 a靜止在平面上 現(xiàn)過(guò)a的軸心施加一水平作用力F 可緩慢地將a拉離平面一直滑到b的頂端 對(duì)該過(guò)程分析 則應(yīng)有 A 拉力F先增大后減小 最大值是GB 開(kāi)始時(shí)拉力F最大為G 以后逐漸減小為0C a b間的壓力開(kāi)始最大為2G 而后逐漸減小到GD a b間的壓力由0逐漸增大 最大為G 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 4 2017 四川雙流月考 一個(gè)底面粗糙 質(zhì)量為m0 5kg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 3kg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 g取10m s2 試求 1 當(dāng)劈靜止時(shí)繩子的拉力大小 2 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 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 解析 對(duì)小球進(jìn)行受力分析如圖1FTcos30 FN1cos30 mgFTsin30 FN1sin30 FT FN1 Ff FN1sin30 要使整體不滑動(dòng) 則有Ff kFN2