高考物理第一輪復(fù)習(xí) 2.3受力分析 共點(diǎn)力的平衡課件 新人教版.ppt

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2．3受力分析共點(diǎn)力的平衡,【學(xué)習(xí)目標(biāo)定位】,(1)從近幾年高考試題考點(diǎn)分布可以看出，高考對(duì)本章內(nèi)容的考查重點(diǎn)有：彈力、摩擦力的分析與計(jì)算，共點(diǎn)力平衡的條件及應(yīng)用，涉及的解題方法主要有力的合成法、正交分解法、整體法和隔離法的應(yīng)用等。(2)高考對(duì)本章內(nèi)容主要以選擇題形式考查，對(duì)靜摩擦力的分析、物體受力分析及平衡條件的應(yīng)用是本章的?？純?nèi)容。,近幾年高考考情分析,(1)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件的應(yīng)用，平衡條件推論的應(yīng)用；共點(diǎn)力作用下的平衡又常與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系相結(jié)合，有時(shí)還與電場(chǎng)及磁場(chǎng)中的帶電體的運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，是高考命題的熱點(diǎn)。(2)以生活中的實(shí)際問題為背景考查力學(xué)知識(shí)是今后高考命題的一大趨勢(shì)。,高考考情預(yù)測(cè),【重難點(diǎn)】1.學(xué)會(huì)進(jìn)行受力分析的一般步驟與方法.2.掌握共點(diǎn)力的平衡條件及推論.3.掌握整體法與隔離法，學(xué)會(huì)分析動(dòng)態(tài)平衡問題和極值問題．【基本概念】受力分析；共點(diǎn)力；共點(diǎn)力的平衡及平衡條件；整體法與隔離法【基本規(guī)律與公式】1.平衡狀態(tài):物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)．2.共點(diǎn)力的平衡條件：F合＝0或者,重難點(diǎn)】【基本概念】【基本規(guī)律與公式】,考點(diǎn)一物體的受力分析,知識(shí)檢索要點(diǎn)解讀,1．受力分析的基本步驟(1)明確研究對(duì)象——即確定分析受力的物體，研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是多個(gè)物體組成的系統(tǒng)．(2)隔離物體分析——將研究對(duì)象從周圍的物體中隔離出來，進(jìn)而分析周圍物體有哪些對(duì)它施加了力的作用．(3)畫受力示意圖——邊分析邊將力一一畫在受力示意圖上，準(zhǔn)確標(biāo)出力的方向，標(biāo)明各力的符號(hào)．2.受力分析的一般順序先分析場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)，再分析接觸力(彈力、摩擦力)，最后分析其他力。,3．受力分析的常用方法(1)整體法和隔離法①研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力；②研究系統(tǒng)內(nèi)部各物體之間的相互作用力．(2)假設(shè)法在受力分析時(shí)，若不能確定某力是否存在，可先對(duì)其作出存在或不存在的假設(shè)，然后再就該力存在與否對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響的不同來判斷該力是否存在．,考點(diǎn)一物體的受力分析,【例1】(多選)如圖所示，固定的斜面上疊放著A、B兩木塊，木塊A與B的接觸面是水平的，水平力F作用于木塊A，使木塊A、B保持靜止，且F≠0。則下列描述正確的是()A．B可能受到3個(gè)或4個(gè)力作用B．斜面對(duì)木塊B的摩擦力方向可能沿斜面向下C．A對(duì)B的摩擦力可能為0D．A、B整體可能受三個(gè)力作用,BD,考點(diǎn)一物體的受力分析,解析對(duì)A、B整體，一定受到重力G、斜面支持力FN、水平力F如圖(a)，這三個(gè)力可能使整體平衡，因此斜面對(duì)A、B整體的靜摩擦力可能為0，可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，B、D正確；對(duì)木塊A，受力如圖(b)，水平方向受平衡力，因此一定有靜摩擦力FfA與水平力F平衡，C錯(cuò)誤；對(duì)木塊B，受力如圖(c)，其中摩擦力Ff可能為0，因此木塊B可能受4個(gè)或5個(gè)力作用，A錯(cuò)誤。,答案BD,考點(diǎn)一物體的受力分析,【例2】如圖所示，水平地面上疊放著A、B兩物體，B物體受力F作用，A、B一起相對(duì)地面向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則B物體的受力個(gè)數(shù)為()A．4個(gè)B．5個(gè)C．6個(gè)D．7個(gè),C,考點(diǎn)一物體的受力分析,解析先用隔離法，選取A為研究對(duì)象，A必受到B對(duì)其施加的水平向左的摩擦力，所以A對(duì)B施加了水平向右的摩擦力；再運(yùn)用整體法，選取A和B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)做勻減速運(yùn)動(dòng)，合力方向向左，可知地面對(duì)系統(tǒng)(也即是地面對(duì)B物體)施加了水平向左的摩擦力；最后再選取B為研究對(duì)象，其共受到6個(gè)力的作用：豎直向下的重力，A對(duì)其豎直向下的壓力和水平向右的摩擦力，地面對(duì)它豎直向上的支持力和水平向左的摩擦力，水平拉力F，本題答案為C。答案C,考點(diǎn)一物體的受力分析,1．(多選)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,AD,考點(diǎn)一物體的受力分析,解析對(duì)A、B整體受力分析，如圖甲所示，受到向下的重力和向上的推力F，由平衡條件可知B與墻壁之間不可能有彈力，因此也不可能有摩擦力，故C錯(cuò)；對(duì)B受力分析如圖乙所示，其受到重力、A對(duì)B的彈力及摩擦力而處于平衡狀態(tài)，故B只能受到三個(gè)力，B錯(cuò)；對(duì)A受力分析，如圖丙所示，受到重力、推力、B對(duì)A的彈力和摩擦力，共四個(gè)力，A、D對(duì)。,答案AD,考點(diǎn)一物體的受力分析,D,解析對(duì)B進(jìn)行受力分析，它受重力、斜面的支持力、拉力F、輕繩沿斜面向上的拉力、物塊A對(duì)B的壓力、物塊A與B之間的滑動(dòng)摩擦力、B與斜面間的滑動(dòng)摩擦力，因此B共受7個(gè)力作用．,考點(diǎn)一物體的受力分析,,1.受力分析的基本思路,考點(diǎn)一物體的受力分析,整體法和隔離法：當(dāng)物理情景中涉及物體較多時(shí)，就要考慮采用整體法和隔離法。,考點(diǎn)一物體的受力分析,3．應(yīng)注意的問題(1)不要把研究對(duì)象所受的力與研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力混淆(2)對(duì)于分析出的物體受到的每一個(gè)力，都必須明確其來源，即每一個(gè)力都應(yīng)找出其施力物體，不能無中生有。(3)合力和分力不能重復(fù)考慮。(4)區(qū)分性質(zhì)力與效果力：研究對(duì)象的受力圖，通常只畫出按性質(zhì)命名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析進(jìn)去，受力圖完成后再進(jìn)行力的合成或分解。(5)區(qū)分內(nèi)力與外力：對(duì)幾個(gè)物體的整體進(jìn)行受力分析時(shí)，這幾個(gè)物體間的作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)；當(dāng)把某一物體單獨(dú)隔離分析時(shí)，原來的內(nèi)力變成外力，要在受力分析圖中畫出。,考點(diǎn)一物體的受力分析,靜止,勻速直線運(yùn)動(dòng),考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,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)，其中任何一個(gè)力與其余兩個(gè)力的合力大小，方向；并且這三個(gè)力的矢量可以形成一個(gè)封閉的矢量。(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，方向。,相等,相反,相等,相反,三角形,相等,相反,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,D,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,第一步：抓關(guān)鍵點(diǎn)→獲取信息,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,第二步：找突破口→構(gòu)建思路,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,答案D,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,,丙,B,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,[例3]如圖所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動(dòng)，O點(diǎn)懸掛一重物M，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)保持靜止。Ff表示木塊與擋板間摩擦力的大小，F(xiàn)N表示木塊與擋板間正壓力的大小。若擋板間的距離稍許增大后，系統(tǒng)仍靜止，且O1、O2始終等高，則()A．Ff變小B．Ff不變C．FN變小D．FN變大,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,[審題指導(dǎo)]第一步：抓關(guān)鍵點(diǎn),關(guān)鍵點(diǎn),獲取信息,兩相同輕質(zhì)硬桿可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng),兩桿與豎直方向夾角相等且桿中張力沿桿的方向,兩相同木塊,兩木塊與擋板間的摩擦力、彈力大小相等,擋板間的距離稍許增大,兩桿與豎直方向的夾角稍許增大,第二步：找突破口要確定木塊與擋板間的摩擦力Ff的變化，應(yīng)選整體為研究對(duì)象，利用平衡條件進(jìn)行分析。而分析FN的變化時(shí)，應(yīng)隔離木塊應(yīng)用平衡條件進(jìn)行分析,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,[答案]BD,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,圖10,D,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,2．如圖8所示，三個(gè)重均為100N的物塊，疊放在水平桌面上，各接觸面水平，水平拉力F＝20N作用在物塊2上，三條輕質(zhì)繩結(jié)于O點(diǎn)，與物塊3連接的繩水平，與天花板連接的繩與水平方向成45角，豎直繩懸掛重為20N的小球P。整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。則(),圖8,A．物塊1和2之間的摩擦力大小為20NB．與物塊3相連的輕質(zhì)繩的拉力大小為20NC．桌面對(duì)物塊3的支持力大小為320ND．物塊3受4個(gè)力的作用,B,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,解析以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，由平衡條件可求出與物塊3相連的輕質(zhì)繩的拉力大小為F1＝GP＝20N，再以物塊1、2、3為研究對(duì)象，由平衡條件可知，物塊3與桌面之間的摩擦力為零，所以物塊3受5個(gè)力的作用，且桌面對(duì)物塊3的支持力FN＝300N，故選項(xiàng)B對(duì)，C、D均錯(cuò)；以物塊1為研究對(duì)象，由平衡條件可知Ff＝0，選項(xiàng)A錯(cuò)。答案B,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,圖13,AC,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,,1、共點(diǎn)力作用下物體平衡的一般解題思路,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,2、處理平衡問題的常用方法,考點(diǎn)二共點(diǎn)力作用下的物體平衡,考點(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問題的分析,1．動(dòng)態(tài)平衡是指平衡問題中的一部分力是變力，是動(dòng)態(tài)力，力的大小和方向均要發(fā)生變化，所以叫動(dòng)態(tài)平衡。2．基本思路化“動(dòng)”為“靜”，“靜”中求“動(dòng)”。3．基本方法：圖解法和解析法．,4．用圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問題的一般步驟(1)選某一狀態(tài)對(duì)物體進(jìn)行受力分析；(2)根據(jù)平衡條件畫出平行四邊形；(3)根據(jù)已知量的變化情況，畫出平行四邊形的邊角變化；(4)確定未知量大小、方向的變化。,考點(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問題的分析,[例1]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N1，球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镹2。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始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。不計(jì)摩擦，在此過程中()A．N1始終減小，N2始終增大B．N1始終減小，N2始終減小C．N1先增大后減小，N2始終減小D．N1先增大后減小，N2先減小后增大,B,考點(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問題的分析,[審題指導(dǎo)](1)小球緩慢移動(dòng)過程中處于平衡狀態(tài)。(2)墻對(duì)球的壓力方向不變，而木板對(duì)球的壓力方向改變。[嘗試解題]以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，畫出小球受力的矢量三角形，由力的矢量三角形很直觀地可看出：N1始終減小，N2始終減小，故選項(xiàng)B正確。[答案]B,考點(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問題的分析,考點(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問題的分析,解析(圖解法)如圖所示，把mg按它的兩個(gè)效果進(jìn)行分解如圖所示。在木板緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)N1的方向不變，mg、FN1、FN2應(yīng)構(gòu)成一個(gè)閉合的三角形。FN2始終垂直于木板，隨木板的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，由圖可知，在木板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)N2變小，F(xiàn)N1也變小，選項(xiàng)B正確。答案B,考點(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問題的分析,,甲,B,考點(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問題的分析,,B,乙,考點(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問題的分析,考點(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問題的分析,,考點(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問題的分析,甲乙,答案BD,B,解析作出球在某位置時(shí)的受力分析圖，如圖所示．在小球運(yùn)動(dòng)的過程中，F(xiàn)1的方向不變，F(xiàn)2與豎直方向的夾角逐漸變大，畫力的動(dòng)態(tài)平行四邊形，由圖可知F1、F2均增大，選項(xiàng)B正確．,答案BC,D,答案D,,1、解析動(dòng)態(tài)平衡問題的常用方法,,考點(diǎn)四平衡問題中的臨界(極值)問題,,B,解析以a、b為整體，整體受重力2mg、懸繩OA的拉力FT及拉力F三個(gè)力而平衡，如圖所示，三力構(gòu)成的矢量三角形中，當(dāng)力F垂直于懸繩拉力FT時(shí)有最小值，且最小值F＝2mgsinθ＝mg，B項(xiàng)正確。答案B,【例3】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?，F(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D點(diǎn)上可施加力的最小值為(),C,[答案]C,A,答案A,2、如圖所示，用輕繩吊一個(gè)重為G的小球，欲施一力F使小球在圖示位置平衡(θ<30)，下列說法正確的是()A．力F最小值為GsinθB．若力F與繩拉力大小相等，力F方向與豎直方向必成θ角C．若力F與G大小相等，力F方向與豎直方向可能成θ角D．若力F與G大小相等，力F方向與豎直方向可能成2θ角,ABD,解析：根據(jù)力的平行四邊形定則可知，當(dāng)力F與輕繩垂直斜向上時(shí)，力F有最小值，根據(jù)物體的平衡條件可知，其值為Gsinθ，A正確。若力F與繩拉力大小相等，則力F的方向與輕繩中拉力的方向應(yīng)該相對(duì)于過小球的豎直線對(duì)稱，所以力F方向與豎直方向必成θ角，故B正確。若力F與G大小相等，則有兩種情況，一種情況是力F與G是一對(duì)平衡力；另一種情況是力F與G的合力與輕繩中拉力是一對(duì)平衡力，此時(shí)力F方向與豎直方向成2θ角斜向下。C錯(cuò)，D正確。答案：ABD,解決臨界問題的基本思路是(1)認(rèn)真審題，詳細(xì)分析問題中變化的過程(包括分析整體過程中有幾個(gè)階段)；(2)尋找過程中變化的物理量(自變量與因變量)；(3)探索因變量隨自變量變化時(shí)的變化規(guī)律，要特別注意相關(guān)物理量的變化情況；(4)確定臨界狀態(tài)，分析臨界條件，找出臨界關(guān)系。,求解平衡問題中的臨界問題常用的方法1．解析法分析研究對(duì)象的受力情況，將力按作用效果分解或正交分解，根據(jù)平衡條件列出方程，并推導(dǎo)出未知量的函數(shù)表達(dá)式，再根據(jù)已知量的變化情況結(jié)合函數(shù)關(guān)系確定未知量的大小或方向的變化情況；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。,求解平衡問題中的臨界問題常用的方法2．圖解法當(dāng)物體所受的力變化時(shí)，根據(jù)物體的受力特點(diǎn)進(jìn)行受力分析，畫出平行四邊形或三角形，注意明確各個(gè)力的變化量和不變量，結(jié)合數(shù)學(xué)規(guī)律對(duì)比分析，使動(dòng)態(tài)問題靜態(tài)化、抽象問題形象化，問題將變得易于分析處理；根據(jù)平衡條件作出力的矢量圖，如只受三個(gè)力，則這三個(gè)力構(gòu)成封閉矢量三角形，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。,求解平衡問題中的臨界問題常用的方法3．極限法極限法是一種處理臨界問題的有效方法，它是指通過恰當(dāng)選取某個(gè)變化的物理量將問題推向極端(“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，使問題明朗化，便于分析求解。,特別提醒：(1)求解平衡中的臨界問題和極值問題時(shí)，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)。(2)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，而是把某個(gè)物理量推向極端，即極大和極小，并依此做出科學(xué)的推理分析，從而給出判斷或?qū)С鲆话憬Y(jié)論。,(3)求解平衡中的臨界問題和極值問題時(shí)，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)。(4)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，而是把某個(gè)物理量推向極端，即極大和極小，并依此做出科學(xué)的推理分析，從而給出判斷或?qū)С鲆话憬Y(jié)論。,