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2022年新教材高考物理总复习第二章相互作用第4讲受力分析共点力的平衡课件
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这是一份2022年新教材高考物理总复习第二章相互作用第4讲受力分析共点力的平衡课件，共29页。
一、受力分析1.受力分析的步骤(1)明确 研究对象 ——即确定分析受力的物体。(2)隔离物体分析——将研究对象从周围物体中 隔离 出来,进而分析周围 有哪些物体对它施加了力的作用。(3)画出受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出 力的方向 。
(4)检查画出的每一个力能否找出它的 施力物体 ,检查分析结果能否使研 究对象处于题目所给的运动状态,否则,必然出现了漏力、添力或错力现象。2.受力分析的一般顺序场力( 重力 、静电力、磁场力);接触力( 弹力、摩擦力 )。
二、共点力作用下物体的平衡1.平衡状态:物体处于 静止 或 匀速直线运动 状态。2.共点力的平衡条件:F合= 0 或者
1.判断下列说法对错。(1)对物体受力分析时,只能画该物体受到的力,其他物体受到的力不能画在 该物体上。 ( )(2)物体沿光滑斜面下滑时,受到重力、支持力和下滑力的作用。 ( )(3)物体的速度为零即处于平衡状态。 ( )(4)物体处于平衡状态时,其加速度一定为零。 ( )
(5)物体受两个力作用处于平衡状态,这两个力必定等大反向。 ( )(6)物体处于平衡状态时,其所受的作用力必定为共点力。 ( )(7)物体受三个力F1、F2、F3作用处于平衡状态,若将F2转动90°,则三个力的合 力大小为 F2。 ( )
2.如图所示,玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动,若忽略摩擦,关于玻璃球的受 力情况,下列说法中正确的是 ( )A.只受重力和支持力 B.受重力、支持力和压力C.受重力、支持力和向心力 D.受重力、压力和向心力
3.如图所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间夹角固定为θ。若 此人所受重力为G,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为 ( ) A.G B.G sin θC.G cs θ D.G tan θ
一、可以从哪些角度分析受力?
二、受力分析时应注意什么?(1)养成按照一定顺序进行受力分析的习惯。(2)涉及弹簧弹力时,要注意拉伸或压缩可能性分析。(3)分析摩擦力时要特别注意摩擦力的方向。(4)对于不能确定的力可以采用假设法分析。
例1 如图所示,一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用下做匀 速直线运动,则下列说法正确的是 ( ) A.物体可能只受两个力作用B.物体可能受三个力作用C.物体可能不受摩擦力作用D.物体一定受四个力作用
解析 本题考查根据物体的运动状态分析物体的受力,摩擦力产生的条件 等知识点。物体做匀速直线运动,受力平衡,将拉力F在水平方向和竖直方向 上分解,则物体一定要受到滑动摩擦力的作用。再根据摩擦力产生的条件知, 一定有弹力。因此物体一定会受到四个力的作用。
三、什么是整体—隔离法?
例2 (多选)如图所示,在恒力F作用下,a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速 向上运动,则关于它们受力情况的说法正确的是 ( ) A.a一定受到4个力B.b可能受到4个力C.a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D.a与b之间一定有摩擦力
解析 将a、b看成整体,其受力示意图如图甲所示,说明a与墙壁之间没有 弹力和摩擦力作用;先对物体b进行受力分析,如图乙所示,b受到3个力作用,再 对物体a进行受力分析,可知a受到4个力作用。
考点二 共点力作用下的平衡问题
一、求解平衡问题的基本思路是什么?(1)明确平衡状态(加速度为零);(2)巧选研究对象(整体法和隔离法);(3)受力分析(规范画出受力示意图);(4)建立平衡方程(灵活运用力的合成法、矢量三角形法、正交分解法及数学 解析法);(5)求解或讨论(解的结果及物理意义)。
例3 如图所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向 的夹角都为45°,日光灯保持水平,所受重力为G,左右两绳的拉力大小分别为 ( )A.G和G B. G和 GC. G和 G D. G和 G
二、解答共点力平衡问题有哪些常用方法?
例4 (多选)如图所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A端、B端是固定 的。平衡时AO是水平的,BO与水平方向的夹角为θ。AO的拉力F1和BO的拉 力F2的大小是(重力加速度为g) ( ) A.F1=mg cs θ B.F1= C.F2=mg sin θ D.F2=
解析 解法一:(合成法)由平行四边形定则,作出F1、F2的合力F12,如图甲所示,又考虑到F12=mg,解直 角三角形得F1= ,F2= ,故选项B、D正确。
解法二:(分解法)用效果分解法求解。F2共产生两个作用效果,一个是水平方向沿A→O拉绳子 AO,另一个是拉着竖直方向的绳子。如图乙所示,将F2分解在这两个方向上, 结合力的平衡知识得:F1=F2'= ,F2= = 。显然,也可以按F3(或F1)产生的效果分解F3(或F1)来求解此题。解法三:(正交分解法)将O点受的力沿水平方向、竖直方向正交分解,如图丙所示。由力的平衡条 件得F2 cs θ-F1=0,F2 sin θ-mg=0,解得F2= ,F1= 。
例5 如图所示,两球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连,球B用长为l的轻质 细绳悬于O点,球A固定在O点正下方,且O、A之间的距离恰为l,系统平衡时绳 子所受的拉力为F1,现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧,仍使系统 平衡,此时绳子所受的拉力为F2,则F1与F2的大小关系为 ( )
A.F1>F2 B.F1=F2 C.F1
三、如何应用“整体—隔离法”解答共点力平衡问题?受力分析时若不涉及物体间内部相互作用,一般用整体法,即以整体为研究对 象;反之,若研究物体间内部的相互作用,则要用隔离法,选取研究对象的原则 是以受力较少物体为隔离体。
例6 如图所示,在粗糙水平地面上静止着倾角为θ、质量为M的斜面体,质量 为m的木块沿斜面匀速下滑。木块与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为 g,则下列结论不正确的是 ( )A.斜面体对木块的摩擦力等于μmg cs θB.斜面体对木块的支持力等于mg cs θC.地面对斜面体的摩擦力等于零
D.地面对斜面体的支持力小于(M+m)g
解析 木块匀速下滑,木块与斜面体整体受力平衡。对木块与斜面体整体 受力分析,其受重力、支持力且FN=(M+m)g,C正确,D错误;隔离木块,其所受支 持力和摩擦力分别为mg cs θ和μmg cs θ,A、B正确。
例7 如图所示,甲、乙两个小球的质量均为m,两球间用细线连接,甲球用细 线悬挂在天花板上。现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球,平衡 时细线都被拉紧。则平衡时两球的可能位置是下列选项中的 ( )
一、受力分析1.受力分析的步骤(1)明确 研究对象 ——即确定分析受力的物体。(2)隔离物体分析——将研究对象从周围物体中 隔离 出来,进而分析周围 有哪些物体对它施加了力的作用。(3)画出受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出 力的方向 。
(4)检查画出的每一个力能否找出它的 施力物体 ,检查分析结果能否使研 究对象处于题目所给的运动状态,否则,必然出现了漏力、添力或错力现象。2.受力分析的一般顺序场力( 重力 、静电力、磁场力);接触力( 弹力、摩擦力 )。
二、共点力作用下物体的平衡1.平衡状态:物体处于 静止 或 匀速直线运动 状态。2.共点力的平衡条件:F合= 0 或者
1.判断下列说法对错。(1)对物体受力分析时,只能画该物体受到的力,其他物体受到的力不能画在 该物体上。 ( )(2)物体沿光滑斜面下滑时,受到重力、支持力和下滑力的作用。 ( )(3)物体的速度为零即处于平衡状态。 ( )(4)物体处于平衡状态时,其加速度一定为零。 ( )
(5)物体受两个力作用处于平衡状态,这两个力必定等大反向。 ( )(6)物体处于平衡状态时,其所受的作用力必定为共点力。 ( )(7)物体受三个力F1、F2、F3作用处于平衡状态,若将F2转动90°,则三个力的合 力大小为 F2。 ( )
2.如图所示,玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动,若忽略摩擦,关于玻璃球的受 力情况,下列说法中正确的是 ( )A.只受重力和支持力 B.受重力、支持力和压力C.受重力、支持力和向心力 D.受重力、压力和向心力
3.如图所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间夹角固定为θ。若 此人所受重力为G,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为 ( ) A.G B.G sin θC.G cs θ D.G tan θ
一、可以从哪些角度分析受力?
二、受力分析时应注意什么?(1)养成按照一定顺序进行受力分析的习惯。(2)涉及弹簧弹力时,要注意拉伸或压缩可能性分析。(3)分析摩擦力时要特别注意摩擦力的方向。(4)对于不能确定的力可以采用假设法分析。
例1 如图所示,一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用下做匀 速直线运动,则下列说法正确的是 ( ) A.物体可能只受两个力作用B.物体可能受三个力作用C.物体可能不受摩擦力作用D.物体一定受四个力作用
解析 本题考查根据物体的运动状态分析物体的受力,摩擦力产生的条件 等知识点。物体做匀速直线运动,受力平衡,将拉力F在水平方向和竖直方向 上分解,则物体一定要受到滑动摩擦力的作用。再根据摩擦力产生的条件知, 一定有弹力。因此物体一定会受到四个力的作用。
三、什么是整体—隔离法?
例2 (多选)如图所示,在恒力F作用下,a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速 向上运动,则关于它们受力情况的说法正确的是 ( ) A.a一定受到4个力B.b可能受到4个力C.a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D.a与b之间一定有摩擦力
解析 将a、b看成整体,其受力示意图如图甲所示,说明a与墙壁之间没有 弹力和摩擦力作用;先对物体b进行受力分析,如图乙所示,b受到3个力作用,再 对物体a进行受力分析,可知a受到4个力作用。
考点二 共点力作用下的平衡问题
一、求解平衡问题的基本思路是什么?(1)明确平衡状态(加速度为零);(2)巧选研究对象(整体法和隔离法);(3)受力分析(规范画出受力示意图);(4)建立平衡方程(灵活运用力的合成法、矢量三角形法、正交分解法及数学 解析法);(5)求解或讨论(解的结果及物理意义)。
例3 如图所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向 的夹角都为45°,日光灯保持水平,所受重力为G,左右两绳的拉力大小分别为 ( )A.G和G B. G和 GC. G和 G D. G和 G
二、解答共点力平衡问题有哪些常用方法?
例4 (多选)如图所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A端、B端是固定 的。平衡时AO是水平的,BO与水平方向的夹角为θ。AO的拉力F1和BO的拉 力F2的大小是(重力加速度为g) ( ) A.F1=mg cs θ B.F1= C.F2=mg sin θ D.F2=
解析 解法一:(合成法)由平行四边形定则,作出F1、F2的合力F12,如图甲所示,又考虑到F12=mg,解直 角三角形得F1= ,F2= ,故选项B、D正确。
解法二:(分解法)用效果分解法求解。F2共产生两个作用效果,一个是水平方向沿A→O拉绳子 AO,另一个是拉着竖直方向的绳子。如图乙所示,将F2分解在这两个方向上, 结合力的平衡知识得:F1=F2'= ,F2= = 。显然,也可以按F3(或F1)产生的效果分解F3(或F1)来求解此题。解法三:(正交分解法)将O点受的力沿水平方向、竖直方向正交分解,如图丙所示。由力的平衡条 件得F2 cs θ-F1=0,F2 sin θ-mg=0,解得F2= ,F1= 。
例5 如图所示,两球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连,球B用长为l的轻质 细绳悬于O点,球A固定在O点正下方,且O、A之间的距离恰为l,系统平衡时绳 子所受的拉力为F1,现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧,仍使系统 平衡,此时绳子所受的拉力为F2,则F1与F2的大小关系为 ( )
A.F1>F2 B.F1=F2 C.F1
三、如何应用“整体—隔离法”解答共点力平衡问题?受力分析时若不涉及物体间内部相互作用,一般用整体法,即以整体为研究对 象;反之,若研究物体间内部的相互作用,则要用隔离法,选取研究对象的原则 是以受力较少物体为隔离体。
例6 如图所示,在粗糙水平地面上静止着倾角为θ、质量为M的斜面体,质量 为m的木块沿斜面匀速下滑。木块与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为 g,则下列结论不正确的是 ( )A.斜面体对木块的摩擦力等于μmg cs θB.斜面体对木块的支持力等于mg cs θC.地面对斜面体的摩擦力等于零
D.地面对斜面体的支持力小于(M+m)g
解析 木块匀速下滑,木块与斜面体整体受力平衡。对木块与斜面体整体 受力分析,其受重力、支持力且FN=(M+m)g,C正确,D错误;隔离木块,其所受支 持力和摩擦力分别为mg cs θ和μmg cs θ,A、B正确。
例7 如图所示,甲、乙两个小球的质量均为m,两球间用细线连接,甲球用细 线悬挂在天花板上。现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球,平衡 时细线都被拉紧。则平衡时两球的可能位置是下列选项中的 ( )
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