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1、第5講受力分析共點(diǎn)力的平衡,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,受力分析 核心知識(shí)整合 1.受力分析通常要按照確定的順序,以防止漏力、多力。第一步,確定目標(biāo);第二步,看看被分析物體周?chē)心男┪矬w;第三步,畫(huà)出重力;第四步,考慮直接接觸力,包括彈力和摩擦力,接觸處可能有彈力,有彈力處可能有摩擦力;第五步,分析間接接觸的力,如電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等。 2.受力分析注意事項(xiàng) (1)只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力,不分析按效果命名的力(如下滑力、向心力等)。 (2)求A對(duì)B的作用力表示求A對(duì)B的合力。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,(3)受力分析只分析研究對(duì)象所受的力,不分析對(duì)其他物體所施加的力。切記不要把作用在其他物體上的力錯(cuò)誤地

2、認(rèn)為“力的傳遞”作用在研究對(duì)象上。 (4)對(duì)幾個(gè)物體的整體進(jìn)行受力分析時(shí),只分析外力,不分析物體之間的內(nèi)力。 (5)有時(shí)候,選取所求力的受力物體為研究對(duì)象,卻很難求出這個(gè)力,這時(shí)可以轉(zhuǎn)移對(duì)象,選取這個(gè)力的施力物體為研究對(duì)象,求出它的反作用力,再根據(jù)牛頓第三定律,求出所求力。 (6)受力分析完后,要檢查每一個(gè)力能否找出它的施力物體,檢查分析結(jié)果能否使研究對(duì)象處于題目所給的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),否則,必然發(fā)生了漏力、多力或錯(cuò)力現(xiàn)象。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,3.受力分析的四個(gè)方法,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)受力分析 【例1】 我國(guó)的高鐵技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位,高鐵(如圖甲所示)在勻速直線(xiàn)行

3、駛過(guò)程中非常平穩(wěn),放在桌上的水杯幾乎感覺(jué)不到晃動(dòng)。圖乙為勻速直線(xiàn)行駛的高鐵車(chē)廂示意圖,A、B兩物塊相互接觸放在車(chē)廂里的水平桌面上,物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,A的質(zhì)量比B的質(zhì)量大,車(chē)廂在平直的鐵軌上向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),A、B相對(duì)于桌面始終保持靜止,下列說(shuō)法正確的是() A.A受到2個(gè)力的作用 B.B受到3個(gè)力的作用 C.A受到桌面對(duì)它向右的摩擦力 D.B受到A對(duì)它向右的彈力,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例2】 (多選)如圖所示,用水平力F推乙物塊,使甲、乙、丙、丁四個(gè)完全相同的物塊一起沿水平地面以相同的速度勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),各接觸面均粗糙,關(guān)于各物塊受到的摩擦力,下列說(shuō)法正確的是()

4、A.甲物塊沒(méi)有受摩擦力的作用 B.乙物體受到一個(gè)摩擦力的作用 C.丙物體受到兩個(gè)摩擦力的作用 D.丁物體沒(méi)有受到摩擦力的作用,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,易錯(cuò)提醒本題考查摩擦力的判斷,注意當(dāng)判斷不出接觸面上有無(wú)摩擦力時(shí)我們可借助物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析,分析的順序一般是從上到下,從外到里。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,共點(diǎn)力的平衡 核心知識(shí)整合 一、定義 1.共點(diǎn)力:幾個(gè)力都作用在物體上的同一點(diǎn),或它們的作用線(xiàn)相交于同一點(diǎn),這幾個(gè)力便叫做“共點(diǎn)力”。 2.平衡狀態(tài):物體處于或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,二、共點(diǎn)力的平衡條件,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

5、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)力與其余兩個(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)力與其余幾個(gè)力的合力大小相等,方向相反。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一靜態(tài)平衡 【例3】 (2018年6月浙江溫州九校高一期末)如圖所示,完全相同的質(zhì)量為m的A、B兩球,用兩根等長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)懸掛在O點(diǎn),兩球之間夾著一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧,靜止不動(dòng)時(shí),彈簧處于水平方向,兩根細(xì)線(xiàn)之間的夾角為,則彈簧的長(zhǎng)度被

6、壓縮了(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,易錯(cuò)提醒對(duì)于三力平衡時(shí),將三個(gè)力中的任意兩個(gè)力合成,則其合力與第三個(gè)力平衡,把三力平衡問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二力平衡問(wèn)題。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例4】 蹦床可簡(jiǎn)化為如圖所示,完全相同的網(wǎng)繩構(gòu)成正方形,O、a、b、ch等為網(wǎng)繩的結(jié)點(diǎn)。當(dāng)網(wǎng)水平張緊時(shí),質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員站立在網(wǎng)中心O點(diǎn),當(dāng)該處下凹穩(wěn)定時(shí),網(wǎng)繩bOf、dOh均成120向上的張角,則此時(shí)與O點(diǎn)相連的每根網(wǎng)繩的拉力的大小為(),B,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,思路點(diǎn)撥處理平衡問(wèn)題的常用方法,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)二動(dòng)態(tài)平衡 【例5】 (2018浙江杭州高考命題預(yù)測(cè)卷)如

7、圖所示,物體A用輕質(zhì)細(xì)繩與圓環(huán)B連接,圓環(huán)套在固定豎直桿MN上?，F(xiàn)用一水平力F作用在繩上的O點(diǎn),將O點(diǎn)緩慢向左移動(dòng),使細(xì)繩與豎直方向的夾角增大,在此過(guò)程中圓環(huán)B始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是() A.水平力F逐漸增大 B.繩對(duì)圓環(huán)B的彈力不變 C.桿對(duì)圓環(huán)B的摩擦力變大 D.桿對(duì)圓環(huán)B的彈力不變,A,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,方法技巧對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,先畫(huà)出受力示意圖,再根據(jù)物體的平衡條件,得到因變量與自變量的關(guān)系表達(dá)式(通常要用到三角函數(shù)),最后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例6】 (2018浙江金華十校高三上學(xué)期期末)質(zhì)量為m

8、的物體用輕繩AB懸掛于天花板上。用水平向左的力F緩慢拉動(dòng)繩的中點(diǎn)O,如圖所示。用FT表示繩OA段拉力的大小,在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過(guò)程中() A.F逐漸變大,FT逐漸變大 B.F逐漸變大,FT逐漸變小 C.F逐漸變小,FT逐漸變大 D.F逐漸變小,FT逐漸變小,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,方法技巧圖解法常用于求解三力平衡且有一個(gè)力是恒力、另有一個(gè)力方向不變的問(wèn)題。一般按照以下流程解題。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例7】 如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔。質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上。一根細(xì)線(xiàn)的下端系著小球,上端穿過(guò)小孔用手拉住?，F(xiàn)拉動(dòng)細(xì)線(xiàn),使小球沿圓環(huán)緩慢上移,在移動(dòng)

9、過(guò)程中手對(duì)線(xiàn)的拉力F和軌道對(duì)小球的彈力FN的大小變化情況是() A.F不變,FN增大 B.F不變,FN減小 C.F減小,FN不變 D.F增大,FN減小,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,方法技巧在三力平衡問(wèn)題中,如果有一個(gè)力是恒力,另外兩個(gè)力方向都變化,且題目給出了空間幾何關(guān)系,多數(shù)情況下力的矢量三角形與空間幾何三角形相似,可利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例進(jìn)行計(jì)算。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)三合力對(duì)物體的作用 【例8】 (2018浙江蕭山新高考適應(yīng)性)一只蝸牛沿著弧形菜葉從右向左緩慢爬行,如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是 () A.菜葉對(duì)蝸牛的彈力大小一定不變 B.菜葉對(duì)蝸牛的摩擦力大小一定

10、不變 C.菜葉對(duì)蝸牛的作用力大小一定不變 D.菜葉對(duì)蝸牛的摩擦力大小一定不斷減小,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,易錯(cuò)提醒注意審題,當(dāng)題目中涉及物體對(duì)物體的作用力時(shí),一般是指合力,而不是某個(gè)分力。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,平衡中的臨界與極值問(wèn)題 核心知識(shí)整合 1.臨界問(wèn)題 當(dāng)某物理量變化時(shí),會(huì)引起其他幾個(gè)物理量的變化,從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”,在問(wèn)題的描述中常用“剛好”“剛能”“恰好”等語(yǔ)言敘述。 2.極值問(wèn)題 平衡物體的極值,一般指在力的變化過(guò)程中的最大值和最小值問(wèn)題。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,3.解決動(dòng)態(tài)平衡、臨界與極值問(wèn)題的常用方法 (1)解析法:利用物體

11、受力平衡寫(xiě)出未知量與已知量的關(guān)系表達(dá)式,根據(jù)已知量的變化情況來(lái)確定未知量的變化情況,利用臨界條件確定未知量的臨界值。 (2)圖解法:根據(jù)已知量的變化情況,畫(huà)出平行四邊形的邊角變化,確定未知量大小、方向的變化,確定未知量的臨界值。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一平衡狀態(tài)下的極值問(wèn)題 【例9】 將兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球a、b用細(xì)線(xiàn)相連后,再用細(xì)線(xiàn)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(xiàn)OA與豎直方向的夾角保持=30,則F的最小值為(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,方法技巧解決臨界問(wèn)題的基本思路 (1)認(rèn)真審題,詳細(xì)分析問(wèn)題中變化的過(guò)程(包括分析整

12、體過(guò)程中有幾個(gè)階段); (2)尋找過(guò)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。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)二與摩擦力相關(guān)的極值問(wèn)題 【例10】 (2018浙江溫州九校期末)如圖所示,物塊A放在傾斜的木板上,木板的傾角為37和45時(shí)物塊所受摩擦力的大小恰好相同。(sin 37=0.6,cos 37=0.8)則 (),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,思路點(diǎn)撥1.滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算方法:可用公式Ff=FN計(jì)算,注意對(duì)物體間相互擠壓的彈力FN的分析,FN并不總是等于物體的重力,

13、它與研究對(duì)象受到的垂直接觸面方向的力密切相關(guān),也與研究對(duì)象在該方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,2.靜摩擦力的計(jì)算方法 (1)最大靜摩擦力Ffmax的計(jì)算:最大靜摩擦力Ffmax只在剛好要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)這一特定狀態(tài)下才表現(xiàn)出來(lái),比滑動(dòng)摩擦力稍大些,通常認(rèn)為二者相等,即Ffmax=FN。 (2)一般靜摩擦力的計(jì)算 物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)),利用力的平衡條件來(lái)計(jì)算靜摩擦力大小。 物體有加速度時(shí),根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行分析。例如,水平勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上物塊靠靜摩擦力提供向心力產(chǎn)生向心加速度,若除靜摩擦力外,物體還受其他力,則F合=ma,先求合力再求靜摩擦力。,1,2,3,4,5

14、,1.(2018浙江桐鄉(xiāng)鳳鳴高中期中)射箭是奧運(yùn)會(huì)正式比賽項(xiàng)目。運(yùn)動(dòng)員將箭射出后,箭在空中飛行過(guò)程中受到的力有 () A.重力 B.重力、弓弦的彈力 C.重力、空氣作用力 D.重力、弓弦的彈力、空氣作用力,答案,解析,1,2,3,4,5,2.(2018浙江11月選考)小明在觀(guān)察如圖所示的沙子堆積時(shí),發(fā)現(xiàn)沙子會(huì)自然堆積成圓錐體,且在不斷堆積過(guò)程中,材料相同的沙子自然堆積成的圓錐體的最大底角都是相同的。小明測(cè)出這堆沙子的底部周長(zhǎng)為31.4 m,利用物理知識(shí)測(cè)得沙子之間的摩擦因數(shù)為0.5,估算出這堆沙子的體積最接近() A.60 m2B.200 m2 C.250 m2D.500 m2,答案,解析

15、,1,2,3,4,5,3.如圖所示,在兩塊相同的豎直木板之間,有質(zhì)量均為m的4塊相同的磚,用兩個(gè)大小均為F的水平力壓木板,使磚塊靜止不動(dòng),則第2塊磚對(duì)第3塊磚的摩擦力大小是 () A.0B.mg C. mgD.2mg,答案,解析,1,2,3,4,5,4.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(),答案,解析,1,2,3,4,5,5.(2018浙江金麗衢十二校聯(lián)考)疊羅漢是一種體育活動(dòng)或表演,由六人疊成的三層靜態(tài)造型如圖所示,假設(shè)每位雜技運(yùn)動(dòng)員的體重均為G,下面五人彎腰后背部呈水平狀態(tài),雙腿伸直張開(kāi)支撐,夾角均為,則() A.當(dāng)=45時(shí),最上層的運(yùn)動(dòng)員單腳受到的支持力大小為G B.當(dāng)增大時(shí),最上層的運(yùn)動(dòng)員受到的合力最大 C.最底層三位運(yùn)動(dòng)員的每只腳對(duì)水平地面的壓力均為G D.最底層正中間的運(yùn)動(dòng)員每一只腳對(duì)水平地面的壓力為,答案,解析,