1、第5讲 受力分析 共点力的平衡,-2-,-3-,考点一,考点二,考点三,受力分析 核心知识整合 1.受力分析通常要按照确定的顺序,以防止漏力、多力。第一步,确定目标;第二步,看看被分析物体周围有哪些物体;第三步,画出重力;第四步,考虑直接接触力,包括弹力和摩擦力,接触处可能有弹力,有弹力处可能有摩擦力;第五步,分析间接接触的力,如电场力、磁场力等。 2.受力分析注意事项 (1)只分析根据性质命名的力,不分析按效果命名的力(如下滑力、向心力等)。 (2)求A对B的作用力表示求A对B的合力。,-4-,考点一,考点二,考点三,(3)受力分析只分析研究对象所受的力,不分析对其他物体所施加的力。切记不要
2、把作用在其他物体上的力错误地认为“力的传递”作用在研究对象上。 (4)对几个物体的整体进行受力分析时,只分析外力,不分析物体之间的内力。 (5)有时候,选取所求力的受力物体为研究对象,却很难求出这个力,这时可以转移对象,选取这个力的施力物体为研究对象,求出它的反作用力,再根据牛顿第三定律,求出所求力。 (6)受力分析完后,要检查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,必然发生了漏力、多力或错力现象。,-5-,考点一,考点二,考点三,3.受力分析的四个方法,-6-,考点一,考点二,考点三,关键能力提升 命题点 受力分析 【例1】 我国的高铁技术在世界
3、上处于领先地位,高铁(如图甲所示)在匀速直线行驶过程中非常平稳,放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动。图乙为匀速直线行驶的高铁车厢示意图,A、B两物块相互接触放在车厢里的水平桌面上,物块与桌面间的动摩擦因数相同,A的质量比B的质量大,车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动,A、B相对于桌面始终保持静止,下列说法正确的是( ) A.A受到2个力的作用 B.B受到3个力的作用 C.A受到桌面对它向右的摩擦力 D.B受到A对它向右的弹力,答案,解析,-7-,考点一,考点二,考点三,【例2】 (多选)如图所示,用水平力F推乙物块,使甲、乙、丙、丁四个完全相同的物块一起沿水平地面以相同的速度匀速直线运动,各接触
4、面均粗糙,关于各物块受到的摩擦力,下列说法正确的是( ) A.甲物块没有受摩擦力的作用 B.乙物体受到一个摩擦力的作用 C.丙物体受到两个摩擦力的作用 D.丁物体没有受到摩擦力的作用,答案,解析,-8-,考点一,考点二,考点三,易错提醒本题考查摩擦力的判断,注意当判断不出接触面上有无摩擦力时我们可借助物体的运动状态进行分析,分析的顺序一般是从上到下,从外到里。,-9-,考点一,考点二,考点三,共点力的平衡 核心知识整合 一、定义 1.共点力:几个力都作用在物体上的同一点,或它们的作用线相交于同一点,这几个力便叫做“共点力”。 2.平衡状态:物体处于 或 运动状态。,-10-,考点一,考点二,考
5、点三,二、共点力的平衡条件,平衡条件的推论: (1)二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等,方向相反。 (2)三力平衡:如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等,方向相反;并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形。 (3)多力平衡: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相等,方向相反。,-11-,考点一,考点二,考点三,关键能力提升 命题点一 静态平衡 【例3】 (2018年6月浙江温州九校高一期末)如图所示,完全相同的质量为m的A、B两球,用两根等长的细线悬挂在O点,两球
6、之间夹着一根劲度系数为k的轻弹簧,静止不动时,弹簧处于水平方向,两根细线之间的夹角为,则弹簧的长度被压缩了( ),答案,解析,-12-,考点一,考点二,考点三,易错提醒对于三力平衡时,将三个力中的任意两个力合成,则其合力与第三个力平衡,把三力平衡问题转化为二力平衡问题。,-13-,考点一,考点二,考点三,【例4】 蹦床可简化为如图所示,完全相同的网绳构成正方形,O、a、b、ch等为网绳的结点。当网水平张紧时,质量为m的运动员站立在网中心O点,当该处下凹稳定时,网绳bOf、dOh均成120向上的张角,则此时与O点相连的每根网绳的拉力的大小为( ),B,-14-,考点一,考点二,考点三,-15-,
7、考点一,考点二,考点三,思路点拨处理平衡问题的常用方法,-16-,考点一,考点二,考点三,命题点二 动态平衡 【例5】 (2018浙江杭州高考命题预测卷)如图所示,物体A用轻质细绳与圆环B连接,圆环套在固定竖直杆MN上。现用一水平力F作用在绳上的O点,将O点缓慢向左移动,使细绳与竖直方向的夹角增大,在此过程中圆环B始终处于静止状态。下列说法正确的是( )A.水平力F逐渐增大 B.绳对圆环B的弹力不变 C.杆对圆环B的摩擦力变大 D.杆对圆环B的弹力不变,A,-17-,考点一,考点二,考点三,-18-,考点一,考点二,考点三,方法技巧对研究对象进行受力分析,先画出受力示意图,再根据物体的平衡条件
8、,得到因变量与自变量的关系表达式(通常要用到三角函数),最后根据自变量的变化确定因变量的变化。,-19-,考点一,考点二,考点三,【例6】 (2018浙江金华十校高三上学期期末)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示。用FT表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中( )A.F逐渐变大,FT逐渐变大 B.F逐渐变大,FT逐渐变小 C.F逐渐变小,FT逐渐变大 D.F逐渐变小,FT逐渐变小,答案,解析,-20-,考点一,考点二,考点三,方法技巧图解法常用于求解三力平衡且有一个力是恒力、另有一个力方向不变的问题。一般按照以下流程解题。,-21-,考
9、点一,考点二,考点三,【例7】 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不变,FN减小 C.F减小,FN不变 D.F增大,FN减小,答案,解析,-22-,考点一,考点二,考点三,方法技巧在三力平衡问题中,如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化,且题目给出了空间几何关系,多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似,可利用相似三角形对应边成比例进行计算。,-23-,考点一
10、,考点二,考点三,命题点三 合力对物体的作用 【例8】 (2018浙江萧山新高考适应性)一只蜗牛沿着弧形菜叶从右向左缓慢爬行,如图所示。下列说法中正确的是 ( )A.菜叶对蜗牛的弹力大小一定不变 B.菜叶对蜗牛的摩擦力大小一定不变 C.菜叶对蜗牛的作用力大小一定不变 D.菜叶对蜗牛的摩擦力大小一定不断减小,答案,解析,-24-,考点一,考点二,考点三,易错提醒注意审题,当题目中涉及物体对物体的作用力时,一般是指合力,而不是某个分力。,-25-,考点一,考点二,考点三,平衡中的临界与极值问题 核心知识整合 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
11、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。 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。,-26-,考点一,考点二,考点三,3.解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法 (1)解析法:利用物体受力平衡写出未知量与已知量的关系表达式,根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况,利用临界条件确定未知量的临界值。 (2)图解法:根据已知量的变化情况,画出平行四边形的边角变化,确定未知量大小、方向的变化,确定未知量的临界值。,-27-,考点一,考点二,考点三,关键能力提升 命题点一 平衡状态下的极值问题 【例9】 将两个质量均为m的小球a
12、、b用细线相连后,再用细线悬挂于O点,如图所示。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( ),答案,解析,-28-,考点一,考点二,考点三,方法技巧解决临界问题的基本思路 (1)认真审题,详细分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段); (2)寻找过程中变化的物理量(自变量与因变量); (3)探索因变量随自变量变化时的变化规律,要特别注意相关物理量的变化情况; (4)确定临界状态,分析临界条件,找出临界关系。,-29-,考点一,考点二,考点三,命题点二 与摩擦力相关的极值问题 【例10】 (2018浙江温州九校期末)如图所示,物
13、块A放在倾斜的木板上,木板的倾角为37和45时物块所受摩擦力的大小恰好相同。(sin 37=0.6,cos 37=0.8)则 ( ),答案,解析,-30-,考点一,考点二,考点三,思路点拨1.滑动摩擦力的计算方法:可用公式Ff=FN计算,注意对物体间相互挤压的弹力FN的分析,FN并不总是等于物体的重力,它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关,也与研究对象在该方向上的运动状态有关。,-31-,考点一,考点二,考点三,2.静摩擦力的计算方法 (1)最大静摩擦力Ffmax的计算:最大静摩擦力Ffmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即Ffm
14、ax=FN。 (2)一般静摩擦力的计算 物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来计算静摩擦力大小。 物体有加速度时,根据牛顿第二定律进行分析。例如,水平匀速转动的圆盘上物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度,若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力。,-32-,1,2,3,4,5,1.(2018浙江桐乡凤鸣高中期中)射箭是奥运会正式比赛项目。运动员将箭射出后,箭在空中飞行过程中受到的力有 ( )A.重力 B.重力、弓弦的弹力 C.重力、空气作用力 D.重力、弓弦的弹力、空气作用力,答案,解析,-33-,1,2,3,4,5,2.(2018浙江11月选考
15、)小明在观察如图所示的沙子堆积时,发现沙子会自然堆积成圆锥体,且在不断堆积过程中,材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的。小明测出这堆沙子的底部周长为31.4 m,利用物理知识测得沙子之间的摩擦因数为0.5,估算出这堆沙子的体积最接近( )A.60 m2 B.200 m2 C.250 m2 D.500 m2,答案,解析,-34-,1,2,3,4,5,3.如图所示,在两块相同的竖直木板之间,有质量均为m的4块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖块静止不动,则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小是 ( )A.0 B.mg C. mg D.2mg,答案,解析,-35-,1,2,3,
16、4,5,4.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。下列关系正确的是( ),答案,解析,-36-,1,2,3,4,5,5.(2018浙江金丽衢十二校联考)叠罗汉是一种体育活动或表演,由六人叠成的三层静态造型如图所示,假设每位杂技运动员的体重均为G,下面五人弯腰后背部呈水平状态,双腿伸直张开支撑,夹角均为,则( )A.当=45时,最上层的运动员单脚受到的支持力大小为G B.当增大时,最上层的运动员受到的合力最大 C.最底层三位运动员的每只脚对水平地面的压力均为G D.最底层正中间的运动员每一只脚对水平地面的压力为,答案,解析,
