江苏专用高考物理一轮复习第2章相互作用能力课时2受力分析共点力的平衡.ppt

,随堂演练,能力课时,2,受力分析共点力的平衡,突破一整体法与隔离法的应用,1,.,受力分析的定义,把指定物体,(,研究对象,),在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力,_,，这个过程就是受力分析。,示意图,2.,受力分析的一般步骤,整体,隔离,重力,方向,3.,整体法与隔离法,【例,1,】,(2015,山东理综，,16),如图,1,，滑块,A,置于水平地面上，滑块,B,在一水平力作用下紧靠滑块,A,(,A,、,B,接触面竖直,),，此时,A,恰好不滑动，,B,刚好不下滑。已知,A,与,B,间的动摩擦因数为,1,，,A,与地面间的动摩擦因数为,2,，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。,A,与,B,的质量之比为,(,),图,1,答案,B,易错提醒,受力分析的四个易错点,(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),对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即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),区分性质力与效果力：研究对象的受力图，通常只画出按性质命名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行力的合成或分解。,【变式训练】,1.,(2016,广东茂名一模,),如图,2,所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体,A,，,A,与竖直墙之间放一光滑半圆球,B,，整个装置处于静止状态。已知,A,、,B,两物体的质量分别为,m,A,和,m,B,，则下列说法正确的是,(,),图,2,A.,A,物体对地面的压力大小为,m,A,g,B.,A,物体对地面的压力大小为,(,m,A,m,B,),g,C.,B,物体对,A,物体的压力大于,m,B,g,D.,地面对,A,物体没有摩擦力,答案,BC,【例,2,】,如图,3,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面的,(,),图,3,解析,用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力,2,mg,、水平向左的力,F,(,甲受到的,),、水平向右的力,F,(,乙受到的,),和细线,1,的拉力，两水平力相互平衡，故细线,1,的拉力一定与重力,2,mg,等大反向，即细线,1,一定竖直；再用隔离法，分析乙球受力的情况，乙球受到向下的重力,mg,，水平向右的拉力,F,，细线,2,的拉力,F,2,。要使得乙球受力平衡，细线,2,必须向右倾斜。,答案,A,【拓展延伸】,在,【例,2,】,的图,3,中，如果作用在乙球上的力大小为,F,，作用在甲球上的力大小为,2,F,，则此装置平衡时的位置可能是,(,),答案,C,【变式训练】,2.,如图,4,所示，用完全相同的轻弹簧,A,、,B,、,C,将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧,A,与竖直方向的夹角为,30,，弹簧,C,水平，则弹簧,A,、,C,的伸长量之比为,(,),图,4,解析,把两个小球看成整体，分析受力，由平衡条件可得：,F,A,sin,30,F,C,，又,F,A,kx,A,，,F,C,kx,C,，联立解得弹簧,A,、,C,的伸长量之比,x,A,x,C,1,sin 30,2,1,，选项,D,正确。,答案,D,突破二处理平衡问题常用的,“,三种,”,方法,1,.,平衡状态,物体处于,_,或,_,的状态，即,a,0,。,2,.,平衡条件,静止,匀速直线运动,3.,平衡条件的推论,如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小,_,，方向,_,。,相等,相反,0,0,4.,处理平衡问题的常用方法,方法,内容,合成法,物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反,分解法,物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件,正交分解法,物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件,受力关系：,_,受力关系：,_,F,2,m,2,g,F,1,m,1,g,(4),如何处理结点,c,的受力？,答案,C,反思总结,1.,平衡中的研究对象选取,(1),单个物体；,(2),能看成一个物体的系统；,(3),一个结点。,2.,静态平衡问题的解题,“,四步骤,”,【变式训练】,3.,正交分解法的应用,如图,6,所示，三个相同的轻质弹簧连接在,O,点，弹簧,1,的另一端固定在天花板上，且与竖直方向的夹角为,30,，弹簧,2,水平且右端固定在竖直墙壁上，弹簧,3,的另一端悬挂质量为,m,的物体且处于静止状态，此时弹簧,1,、,2,、,3,的形变量分别为,x,1,、,x,2,、,x,3,，则,(,),图,6,答案,B,4.,平衡条件的应用,如图,7,所示，质量为,m,的物体在竖直向上的力,F,(,F,mg,),的作用下沿固定在地面上倾角为,的足够长的斜面匀速下滑，现将力,F,保持大小不变，方向改为竖直向下，则以下说法正确的是,(,),图,7,A.,物体将匀加速下滑,B.,物体仍匀速下滑,C.,物体受到的摩擦力将不变,D.,物体可能匀减速下滑，最后静止在斜面上,解析,力,F,竖直向上时，对物体受力分析如图甲所示，垂直于斜面方向有,F,N1,mg,cos,F,cos,，沿斜面方向有,mg,sin,F,sin,F,f,1,，,F,f,1,F,N1,(,mg,F,)cos,，解得,tan,；力,F,竖直向下时，对物体受力分析如图乙所示，设物体以加速度,a,匀加速下滑，垂直于斜面方向有,F,N2,mg,cos,F,cos,，沿斜面方向有,mg,sin,F,sin,F,f,2,ma,，,F,f,2,F,N2,(,mg,F,)cos,，解得,a,0,，,F,f,1,F,f,2,，所以物体仍匀速下滑，物体受到的摩擦力变大。,答案,B,突破三动态平衡问题的处理技巧,1.,动态平衡,是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡。,2.,基本思路,化,“,动,”,为,“,静,”,，,“,静,”,中求,“,动,”,。,3.,“,两种,”,典型方法,【例,4,】,(,多选,),如图,8,所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体,A,，,A,的左端紧靠竖直墙，,A,与竖直墙之间放一光滑圆球,B,，已知,A,的圆半径为球,B,的半径的,3,倍，球,B,所受的重力为,G,，整个装置处于静止状态。设墙壁对,B,的压力为,F,1,，,A,对,B,的压力为,F,2,，则若把,A,向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则,F,1,、,F,2,的变化情况分别是,(,),图,8,A.,F,1,减小,B.,F,1,增大,C.,F,2,增大,D.,F,2,减小,甲乙,答案,AD,【拓展延伸】,在,【例,4,】,中若把,A,向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则地面对,A,的摩擦力变化情况是,(,),A.,减小,B.,增大,C.,不变,D.,先变小后变大,解析方法一隔离法：,隔离,A,为研究对象，地面对,A,的摩擦力,F,f,F,2,sin,，当,F,2,和,减小时，摩擦力减小，故选项,A,正确。,方法二整体法：,选,A,、,B,整体为研究对象，,A,、,B,整体受到总重力、地面的支持力、墙壁的压力和地面的摩擦力，所以摩擦力,F,f,F,1,，当把,A,向右移动少许后，随着,F,1,的减小，摩擦力也减小。故选项,A,正确。,方法三临界值分析法：,当,A,逐渐右移至,B,与,A,刚要脱离时，,B,和,A,之间没有挤压，,A,受到地面的摩擦力也变为零，所以在,A,逐渐右移的过程中，摩擦力在逐渐减小。故选项,A,正确。,答案,A,【变式训练】,5.,如图,9,所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为,F,N1,，球对木板的压力大小为,F,N2,。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中,(,),图,9,A.,F,N1,始终减小，,F,N2,始终增大,B.,F,N1,始终减小，,F,N2,始终减小,C.,F,N1,先增大后减小，,F,N2,始终减小,D.,F,N1,先增大后减小，,F,N2,先减小后增大,甲乙,方法二图解法：,如图乙所示，在木板缓慢转动时，,F,N1,的方向不变，,mg,、,F,N1,、,F,N2,应构成一个闭合的三角形。,F,N2,始终垂直于木板，随木板的转动而转动，由图可知，在木板转动时，,F,N2,变小，,F,N1,也变小，选项,B,正确。,答案,B,突破四平衡中的临界与极值问题,1.,临界问题,当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态,“,恰好出现,”,或,“,恰好不出现,”,，在问题的描述中常用,“,刚好,”,、,“,刚能,”,、,“,恰好,”,等语言叙述。,常见的临界状态有：,(1),两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为,0(,主要体现为两物体间的弹力为,0),；,(2),绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值；绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中张力为,0,；,(3),存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大。,研究的基本思维方法：假设推理法。,2.,极值问题,平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题。一般用图解法或解析法进行分析。,【例,5,】,倾角为,37,的斜面与水平面保持静止，斜面上有一重为,G,的物体,A,，物体,A,与斜面间的动摩擦因数,0.5,。现给,A,施加一水平力,F,，如图,10,所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,(sin 37,0.6,，,cos,37,0.8),，如果物体,A,能在斜面上静止，水平推力,F,与,G,的比值不可能是,(,),图,10,A.3,B.2,C.1,D.0.5,答案,A,方法提炼,掌握突破临界问题的三种方法,(1),解析法,根据物体的平衡条件列方程，在解方程时采用数学知识求极值。通常用到的数学知识有二次函数求极值、讨论分式求极值、三角函数求极值以及几何法求极值等。,(2),图解法,根据平衡条件作出力的矢量图，如只受三个力，则这三个力构成封闭矢量三角形，然后根据矢量图进行动态分析，确定最大值和最小值。,(3),极限法,极限法是一种处理临界问题的有效方法，它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题推向极端,(,“,极大,”,、,“,极小,”,、,“,极右,”,、,“,极左,”,等,),，从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来，使问题明朗化，便于分析求解。,【变式训练】,6.,图解法的应用,将两个质量均为,m,的小球,a,、,b,用细线相连后，再用细线悬挂于,O,点，如图,11,所示。用力,F,拉小球,b,，使两个小球都处于静止状态，且细线,OA,与竖直方向的夹角保持,30,，则,F,的最小值为,(,),图,11,解析,以,a,、,b,为整体，整体受重力,2,mg,、悬绳,OA,的拉力,F,T,及拉力,F,三个力而平衡，如图所示，三力构成的矢量三角形中，当力,F,垂直于悬绳拉力,F,T,时有最小值，且最小值,F,2,mg,sin,mg,，,B,项正确。,答案,B,7.,解析法的应用,(2016,安徽江淮名校联考,),如图,12,所示，轻质弹簧一端系在质量为,m,1 kg,的小物块上，另一端固定在墙上。物块在斜面上静止时，弹簧与竖直方向的夹角为,37,，已知斜面倾角,37,，斜面与小物块间的动摩擦因数,0.5,，斜面固定不动。设物块与斜面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，下列说法正确的是,(,),图,12,A.,小物块可能只受三个力,B.,弹簧弹力大小一定等于,4 N,C.,弹簧弹力大小不可能等于,3 N,D.,斜面对物块支持力可能为零,解析,假如物块受,3,个作用力，重力、斜面的支持力以及摩擦力，则,mg,sin,37,6 N,，而最大静摩擦力为,mg,cos,37,4 N,6 N,，则物块不能静止，故选项,A,错误；要使物块静止，则弹簧弹力最小为,F,，则满足,mg,sin,37,(,F,mg,cos,37),，解得,F,4 N,，故当弹力不小于,4 N,时，物块均能静止，选项,B,错误，,C,正确；若斜面对物块支持力为零，则物体与斜面之间的摩擦力为零，则物体不可能静止，选项,D,错误。,答案,C,1.,(2016,江苏盐城调研,),如图,13,所示，重力为,G,的小球用轻绳悬于,O,点，用力,F,拉住小球，使轻绳保持偏离竖直方向,60,角且不变，当,F,与竖直方向的夹角为,时,F,最小，则,、,F,的值分别为,(,),图,13,答案,B,2.,如图,14,所示，将球用细绳系住放在倾角为,的光滑斜面上，当细绳由水平方向缓慢向上偏移的过程中，细绳上的拉力将,(,),图,14,A.,逐渐增大,B.,逐渐减小,C.,先增大后减小,D.,先减小后增大,解析,作出球的受力图如图所示。由图可知，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力,F,T,将先减小后增大，故选项,D,正确。,答案,D,3.,(,多选,),如图,15,所示，水平地面上固定着一个光滑的竖直圆环，中央有孔的小球,P,和,K,套在环上，由伸直的细绳连接，它们恰好能保持静止状态，已知,K,的质量为,m,，,OK,连线水平，,PK,连线与水平线夹角为,30,。则,(,),图,15,A.,细绳对,K,球的拉力大小为,2,mg,B.,细绳对,K,球的拉力大小为,mg,C.,P,球的质量为,m,D.,P,球的质量为,2,m,解析,对,K,球受力分析，有,F,T,sin,30,mg,，得,F,T,2,mg,，故选项,A,正确，,B,错误；对,P,球受力分析，在水平方向：,F,T,cos,30,F,N,P,sin,30,，在竖直方向：,F,N,P,cos,30,m,P,g,F,T,sin,30,，解得：,m,P,2,m,，选项,D,正确，,C,错误。,答案,AD,4.,在竖直墙壁间有质量分别是,m,和,2,m,的半圆球,A,和圆球,B,，其中,B,的球面光滑，半球,A,与左侧墙壁之间存在摩擦。两球心之间连线与水平方向成,30,的夹角，两球恰好不下滑，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,(,g,为重力加速度,),，则半球,A,与左侧墙壁之间的动摩擦因数为,(,),图,16,答案,A,5.,如图,17,所示，三根长度均为,l,的轻绳分别连接于,C,、,D,两点，,A,、,B,两端被悬挂在水平天花板上，相距为,2,l,。现在,C,点上悬挂一个质量为,m,的重物，为使,CD,绳保持水平，在,D,点上可施加的力的最小值为,(,),图,17,答案,C,