2024年高考物理第一轮复习课件：第二章 专题突破2　受力分析　共点力的平衡

这是一份2024年高考物理第一轮复习课件：第二章 专题突破2　受力分析　共点力的平衡，共58页。PPT课件主要包含了物体的受力分析，受力分析的方法，答案A，物体的动态平衡问题，答案D，答案B等内容，欢迎下载使用。
1．研究对象的选取方法——整体法和隔离法
【例1】　如图所示，三米跳板跳水运动员在跳板的外端静止站立时，受到力的个数是(　　)A．1个　　　　　　　B．2个C．3个 D．4个[解析]　三米跳板跳水运动员在跳板的外端静止站立时受重力和跳板的支持力，由于跳板向下弯曲，运动员有向下滑动的趋势，所以还受到静摩擦力作用，所以运动员受到3个力的作用，故C正确。
【例2】　(2020·浙江卷)矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力F1、与速度方向垂直的升力F2和与速度方向相反的空气阻力Ff。下列受力分析示意图可能正确的是(　　)
[解析]　由题意可知，战斗机所受重力竖直向下，F2方向与速度方向垂直，Ff方向与速度方向相反，故选项A正确。
受力分析的4个易错点 (1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。(2)每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有。(3)合力和分力不能重复考虑。(4)对整体进行受力分析时，组成整体的几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出。 　
1．(单个物体的受力分析)如图所示，一个质量m＝0.4 kg的小球穿在水平直杆上处于静止状态。现对小球施加一个大小为5 N的拉力F，F与杆的夹角为53°，小球与杆之间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 N/kg，则 (　　)A．小球受到4个力B．小球受到3个力C．若F＝10 N，则小球受4个力D．若F＝10 N，则小球受3个力
解析：如图所示，在沿杆和垂直杆方向上建立直角坐标系，F在y轴上的分力Fy＝F sin 53°＝4 N，F与重力在y轴上的合力刚好为0，所以杆与小球只接触不挤压，无弹力和摩擦力，只受重力和拉力F作用，A、B错误；当F＝10 N时，Fy＝8 N，它与重力沿杆方向的合力为4 N，垂直于杆向上，此时杆对小球的弹力垂直于杆向下，且F在水平方向上有分力，因此杆对小球还有摩擦力，小球一共受4个力，C正确，D错误。
2．(多个物体的受力分析)(2022·天津南开中学高三月考)如图所示，固定的斜面上叠放着A、B两木块，木块A与B的接触面水平，水平力F作用于木块A，使木块A、B保持静止，且F≠0，则下列描述正确的是 (　　)A．B可能受到3个或4个力作用B．斜面对木块B的摩擦力方向可能沿斜面向下C．A对B的摩擦力可能为零D．A、B整体不可能受三个力作用
解析：对木块A受力分析，受水平力、重力、B对A的支持力和静摩擦力，根据平衡条件，B对A的静摩擦力与水平力F平衡，根据牛顿第三定律，A与B的摩擦力水平向左，大小为F，故C错误；对B受力分析，木块B受重力、A对B的压力、A对B水平向左的静摩擦力、斜面对B垂直于斜面向上的支持力、斜面对B可能有静摩擦力(当A对B向左的静摩擦力平行斜面方向的分力与木块A对B的压力与木块B重力的合力沿斜面方向的分力平衡时，斜面对B没有静摩擦力)作用，故B受4个力或者5个力作用，故A错误；当A对B向左的静摩擦力平行斜面方向的分力大于木块A
对B的压力与木块B重力的合力沿斜面方向的分力时，木块B有上滑趋势，此时木块B受到平行斜面向下的静摩擦力，故B正确；对A、B整体受力分析，受重力、斜面对整体的支持力和水平力，可能不受静摩擦力(当推力沿斜面方向的分力与A、B整体重力沿斜面方向的分力平衡时，斜面对A、B整体的静摩擦力为零)，所以A、B整体可能受三个力作用，故D错误。
1．共点力平衡的条件及推论(1)平衡条件：F合＝0或Fx＝0，Fy＝0。(2)常用推论①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反。②若三个不共线的共点力合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形。
　共点力作用下物体的静态平衡问题
2．分析物体静态平衡的三种常用方法
【例3】　如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心。一质量为m的小滑块在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ。下列关系式正确的是(重力加速度为g) (　　)
4．(合成法)(2022·江苏盐城模拟)如图甲为一种门后挂钩的图片，相邻挂钩之间的距离为10 cm，图乙斜挎包的宽度约为20 cm，在斜挎包质量一定的条件下，为了使悬挂时包带受力最小，不计包带与挂钩间的摩擦，下列措施正确的是(　　)A．随意挂在一个钩子上B．使包带跨过两个挂钩C．使包带跨过三个挂钩D．使包带跨过四个挂钩
1．动态平衡(1)所谓动态平衡问题，是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，常利用图解法解决此类问题。(2)基本思路化“动”为“静”，“静”中求“动”。
2．分析动态平衡问题的方法及其步骤
【例4】　(2022·广东东莞模拟)如图所示，人和物体均处于静止状态。人拉着轻绳在水平地面上后退一步后，人和物体仍保持静止。不计绳与滑轮的摩擦。下列说法中正确的是(　　)A．绳的拉力变小B．人所受合力变小C．地面对人的摩擦力变小D．人对地面的压力变大
[解析]　因人后退后人和物体仍保持静止，故此时人所受合力仍为零，绳的拉力FT大小仍等于物体所受重力，绳的拉力FT大小不变，故A、B错误。对人受力分析如图所示，水平方向根据平衡条件有FTcs θ＝Ff，人后退后，轻绳与水平方向的夹角θ增大，则地面对人的摩擦力减小；竖直方向根据平衡条件有mg＝FN＋FTsin θ，得FN＝mg－FTsin θ，则地面对人的支持力减小，根据牛顿第三定律可知，人对地面的压力减小，故C正确，D错误。
【例5】　如图所示，细线一端固定在横梁上，另一端系着一个小球。给小球施加一力F，小球平衡后细线与竖直方向的夹角为θ。现保持θ不变，将F由图示位置逆时针缓慢转至与细线垂直的过程中，则下列说法正确的是(　　)A．F一直变小B．F先变小后变大C．细线的拉力一直变大D．细线的拉力先变小后变大
[解析]　对小球受力分析，如图所示，将F由图示位置逆时针缓慢转至与细线垂直的过程中，在力的平行四边形中，可以看到F和细线的拉力均一直变小，故选项A正确。
【例6】　如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定，杆的A端用铰链固定，光滑轻质小滑轮在A点正上方，B端吊一重力为G的重物。现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢上拉，在AB杆达到竖直前(均未断)，关于绳子的拉力F和杆受的弹力FN的变化，下列判断正确的是(　　)A．F变大　　　　　　　B．F变小C．FN变大 D．FN变小
5．(解析法的应用)(2022·湖南师范大学附属中学模拟)如图，斜面体a放置在水平地面上。一根跨过光滑定滑轮的轻绳，左侧平行于斜面且与斜面上的物块b相连，另一端与小球c相连，整个系统处于静止状态。现对c施加一水平力F，使小球缓慢上升一小段距离，整个过程中a、b保持静止状态，则该过程中(　　)
A．轻绳的拉力先减小后增大B．b受到的摩擦力方向一定不变C．地面对a的摩擦力可能不变D．地面对a的弹力减小
大，如果开始时物块b受到的摩擦力方向沿斜面向上，随着绳子拉力的增大，摩擦力方向可能变为沿斜面向下，所以物块b受到的摩擦力方向可能变化，故B错误；以物块b和斜面体a整体为研究对象，水平方向根据平衡条件可得地面对斜面体a的摩擦力Ff＝FTcs θ，由于绳子拉力FT逐渐增大，则地面对斜面体a的摩擦力一定变大，在竖直方向根据平衡条件可得FN＝(ma＋mb)g－FTsin θ，由于绳子拉力FT逐渐增大，所以水平地面对斜面体a的弹力减小，故C错误，D正确。
6．(相似三角形法的应用)如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔，质量为m的小球套在圆环上。一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力FN的大小变化情况是(　　)A．F不变，FN 增大B．F减小，FN 不变C．F不变，FN 减小D．F增大，FN 减小
7．(2021·湖南卷)质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块。用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略。下列说法正确的是(　　)A．推力F先增大后减小B．凹槽对滑块的支持力先减小后增大C．墙面对凹槽的压力先增大后减小D．水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
8．(2022·江苏泰州模拟)如图所示，在竖直平面内用甲、乙两根筷子夹一个小球，甲倾斜，乙始终竖直。甲与竖直方向的夹角为θ(0°