南方新高考2018版高考物理大一轮复习专题二相互作用与物体平衡第3讲共点力的平衡及其应用课时作业

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(统考版)高考物理一轮复习 第二章 相互作用 第3讲 共点力作用下物体的平衡学生用书

(统考版)高考物理一轮复习 第二章 相互作用 第3讲 共点力作用下物体的平衡学生用书

第3讲共点力作用下物体的平衡一、受力分析1.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________的过程.2.受力分析的一般顺序先画已知力,其次分析场力(________、电场力、磁场力),再分析接触力(弹力、________),最后分析其他力.如图所示对A受力分析.二、共点力的平衡1.平衡状态物体处于________状态或________________状态.2.平衡条件F合=0或者{F x=0F y=0则小球F合=____;即F-mg=0.物块F x=____,F y=____;即F cos θ-F f=0,F sin θ+F N-mg=0.3.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________,方向________.(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,其中任何一个力与另外两个力的合力大小________,方向________,并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量________.(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,其中任何一个力与另外几个力的合力大小________,方向________.,生活情境1.一个小朋友从滑梯的最高点由静止向下滑动的情景,如下图所示,在分析小朋友受力情况时,判断下列正误.(1)小朋友在下滑过程中,受重力、支持力、滑动摩擦力和下滑力.( )(2)小朋友在滑梯最高点静止时,受力平衡.( )(3)小朋友从最高点向下滑动的瞬间,因速度为零,所以她处于平衡状态.( )(4)小朋友对滑梯的压力和摩擦力,都作用在滑梯上.( )教材拓展2.[人教版必修1P91T1改编]如图所示,光滑竖直墙壁上有一颗钉子,分两次用长短不同的轻绳将同一个足球挂在该钉子上,足球分别静止在A、B两点;绳子拉力分别为T A和T B,墙对足球的支持力分别为N A 和N B,则下列说法正确的是( )A.T A<T B,N A<N BB.T A>T B,N A<N BC.T A<T B,N A>N BD.T A>T B,N A>N B考点一受力分析1.研究对象的选取方法整体法和隔离法(1)采用整体法进行受力分析时,要注意系统内各个物体的状态应该相同.(2)当直接分析一个物体的受力不方便时,可转移研究对象,先分析另一个物体的受力,再根据牛顿第三定律分析该物体的受力,此法叫“转移研究对象法”.2.受力分析中的“2分析”“2注意”(1)“2分析”:①只分析研究对象受的力,不分析研究对象给其他物体的力;②只分析性质力(六种常见力),不分析效果力,如向心力等.(2)“2注意”:①合力与分力不可同时作为物体受的力;②物体的受力情况与运动情况相对应.例1 (多选)如图所示,地面上固定一个斜面体,上面叠放着A、B两个物块并均处于静止状态,现对物块A施加一斜向上的力F,A、B两个物块始终处于静止状态.则物块B的受力个数可能是( )A.3个B.4个C.5个D.6个跟进训练1.[2021·浙江6月,4]2021年5月15日,天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中,经大气层290 s的减速,速度从4.9×103 m/s减为4.6×102 m/s;打开降落伞后,经过90 s速度进一步减为1.0×102 m/s;与降落伞分离,打开发动机减速后处于悬停状态;经过对着陆点的探测后平稳着陆.若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动,则着陆器( ) A.打开降落伞前,只受到气体阻力的作用B.打开降落伞至分离前,受到的合力方向竖直向上C.打开降落伞至分离前,只受到浮力和气体阻力的作用D.悬停状态中,发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力2.体育游乐项目滑索也称“速滑”“速降”“空中飞人”等.游客可跨越草地、湖泊、河流、峡谷,借助高度差从高处以较高的速度向下滑行,在有惊无险的快乐中感受刺激和满足.若忽略空气阻力,在最后一段游客缓慢下滑的过程中,下列有关游客的受力分析图象正确的是( )考点二共点力作用下物体的平衡解答静态平衡问题的思路:例2如图所示是一竖直固定的光滑圆环,中央有孔的小球P和Q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Q的质量为m,OQ连线水平,PQ细绳连线与水平线夹角为30°.则( )A.细绳对Q球的拉力大小为mgmgB.环对Q球的支持力大小为√33C.P球的质量为2mD.环对P球的支持力大小为√3mg跟进训练3. [2022·河南九师联盟高三模拟]如图所示,将一个质量为m的半球形物体放在倾角为37°的斜面上,用通过球心且水平向左的力F作用在物体上使其静止.已知物体与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.要使半球体刚好沿斜面上滑,则力F的大小是( )A.mg B.2mg C.3mg D.4mg4.[2022·四川四市调研]如图所示,两个相同的木模质量均为m,靠三根竖直细线连接,在水平面上按一个“互”字形静置,上方木模呈现悬浮效果,这是利用了建筑学中的“张拉整体”(Tensegrity)结构原理.图中短线a上的张力F1和水平面所受压力F2满足( )A.F1>mg,F2<2mg B.F1>mg,F2=2mgC.F1<mg,F2<2mg D.F1<mg,F2=2mg考点三动态平衡问题1.解决动态平衡问题的一般思路:把“动”化为“静”,“静”中求“动”.2.分析动态平衡问题方法的选取技巧(1)解析法①列平衡方程,列出未知量与已知量的关系表达式.②根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况.(2)图解法(3)相似三角形法①根据已知条件画出对应的力的三角形和空间几何相似三角形,确定对应边,利用三角形相似法列出比例式;②确定未知量的变化情况.例1. [2021·湖南卷,5]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跟进训练5.[2022·郑州一模]如图所示,足够长的光滑平板AP与BP用铰链连接,平板AP与水平面成53°角固定不动,平板BP可绕水平轴在竖直面内自由转动,将小球O放在两板间.在使BP板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中,下列说法正确的是( ) A.当BP沿水平方向时,BP板受到的压力最大B.当BP沿竖直方向时,AP板受到的压力最大C.当BP沿竖直方向时,BP板受到的压力最小D.当BP板与AP板垂直时,AP板受到的压力最小6.如图所示,竖直墙壁上固定有一个光滑的半圆形支架(AB为直径),支架上套着一个小球,轻绳的一端P悬于墙上某点,另一端与小球相连.已知半圆形支架的半径为R,轻绳长度为L,且R<L<2R.现将轻绳的上端点P沿墙壁缓慢下移至A点,此过程中轻绳对小球的拉力F1及支架对小球的支持力F2的大小变化情况为( )A.F1和F2均增大B.F1保持不变,F2先增大后减小C.F1先减小后增大,F2保持不变D.F1先增大后减小,F2先减小后增大考点四平衡中的临界、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.2.极值问题平衡中的极值问题,一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题.3.解决极值问题和临界问题的方法(1)图解法:根据物体的平衡条件,作出力的矢量图,通过对物理过程的分析,利用平行四边形定则进行动态分析,确定最大值与最小值.(2)数学解法:通过对问题的分析,依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(或画出函数图象),用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值).例4 [2022·广西南宁一模]某位同学用筷子将一质量分布均匀的球夹起悬停在空中,如图所示.已知球心O与两根筷子在同一竖直面内,球质量为0.1 kg,筷子与竖直方向之间的夹角均为θ=37°,筷子与球表面间的动摩擦因数为0.875,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.则每根筷子对球的压力至少为( )A.5 N B.7.5 NC.10 N D.12.5 N跟进训练7.如图所示,三根不可伸长的轻绳一端共同系于O点,A端和B端分别固定在墙壁和地面上.某同学现用水平方向的力拉绳OC,三绳绷紧后,OB绳竖直,OC绳水平,OA绳与竖直墙面夹角θ=30°.三根绳能承受的最大拉力均为300 N,为保证三根轻绳都不被拉断,则人对OC绳的水平拉力不能超过( )A.100 N B.150 NC.150√3 N D.300 N8.如图所示,某同学用拖把直行拖地,沿推杆方向对拖把施加推力F,推力与水平面的夹角为θ,随着θ逐渐减小直到水平的过程中,拖把始终沿水平面做匀速直线运动.关于拖把受到的外力,下列判断正确的是( )A.推力F先增大后减小B.推力F一直减小C.拖把受到的摩擦力先减小后增大D.拖把受到的摩擦力一直不变第3讲共点力作用下物体的平衡必备知识·自主排查一、1.示意图 2.重力摩擦力二、1.静止匀速直线运动2.0 0 03.(1)相等相反(2)相等相反三角形(3)相等相反生活情境1.(1)×(2)√(3)×(4)√教材拓展2.答案:D关键能力·分层突破例1 解析:对A、B物块整体受力分析,整体受到重力、拉力、支持力,可能有静摩擦力;对物块A受力分析,物块A受拉力、重力、支持力和向右的静摩擦力,处于平衡状态;最后分析物块B的受力情况,物块B受重力、物块A对物块B的压力、物块A对物块B向左的静摩擦力、斜面的支持力,斜面对物块B可能有静摩擦力,也可能没有静摩擦力,故物块B受4个力或者5个力.故B、C正确,A、D错误.答案:BC1.解析:着陆器打开降落伞前受火星引力和气体阻力作用,A错误;打开降落伞至分离前,着陆器受火星引力以及气体阻力作用和浮力作用,C错误;由题意知,打开降落伞至分离前,着陆器处于竖直方向上的减速运动状态,向上的气体阻力和浮力大于向下的火星引力,故着陆器受到的合力方向与运动方向在同一条直线上且竖直向上,B正确;着陆器处于悬停状态时,发动机喷火的反作用力的方向向上,气体阻力的方向也向上,故二者不是平衡力,D错误.答案:B2.解析:由题意可知,游客在缓慢下滑的过程中做匀速运动,合力为零,对游客进行受力分析,有垂直于倾斜绳索斜向上的支持力F T、与速度方向相反的摩擦力F f和游客的重力mg,故选D.答案:D例2 解析:对Q球,受力分析如图所示.分解拉力T,可知竖直方向有T sin 30°=mg,水平方向有T cos 30°=N Q,解得细绳对Q球的拉力大小为T=2mg,选项A错误;环对Q球的支持力大小为N Q=√3mg,选项B错误;对P球,受力分析如图所示.在水平方向T cos 30°=N P sin 30°,在竖直方向N P cos 30°=m P g+T sin 30°,解得m P=2m,N P=2√3mg,选项C正确,D错误.答案:C3.解析:分析半球形物体的受力,如图所示,物体刚好沿斜面上滑时,由平衡条件得F cos 37°-mg sin 37°=μN,N=F sin 37°+mg cos 37°,联立两式解得F=2mg,故只有选项B正确.答案:B4.解析:以两个木模组成的整体为研究对象,受力分析可知,其受重力和地面的支持力,则支持力的大小等于两个木模重力大小之和,结合牛顿第三定律得水平面所受压力为F2=2mg;以上面的木模为研究对象,受力分析可知,其受重力、左侧两段细线向下的拉力、右侧短线a向上的拉力,则由力的平衡条件得F1=mg+2F T,即F1>mg.故B正确,A、C、D 错误.答案:B例3解析:对小滑块受力分析,如图所示,由题意可知,推力F与凹槽对滑块的支持力F N 始终垂直,即α+β始终为90°,在小滑块由A点向B点缓慢移动的过程中,α减小,β增大,而F=mg cos α、F N=mg sin α,可知推力F一直增大,凹槽对滑块的支持力F N一直减小,A、B错误;对小滑块和凹槽整体根据平衡条件可得,墙面对凹槽的压力大小F N1=Fmg sin 2α,水平地面对凹槽的支持力F N2=Mg+mg-F sin α,在小滑块由A点cos α=12向B点缓慢移动的过程中,α由π逐渐减小到零,根据数学知识可知墙面对凹槽的压力先增2大后减小,水平地面对凹槽的支持力一直减小,C正确,D错误.答案:C5.解析:小球受重力、平板AP弹力F1和平板BP弹力F2,将F1与F2合成为F=mg,如图:小球一直处于平衡状态,三个力中的任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线,故F1和F2的合力F一定与重力等值、反向、共线.从图中可以看出,当平板BP逆时针缓慢地转向竖直位置的过程中,F1越来越大,F2先变小,后变大;当BP沿水平方向时,BP板受到的压力不是最大,选项A错误;当BP沿竖直方向时,AP板受到的压力最大,选项B正确;当BP与AP垂直时,BP板受到的压力最小,选项C错误;当BP板水平时,AP板受到的压力为零,最小,选项D错误.答案:B6.解析:小球受重力、绳的拉力和支架提供的支持力,由于平衡,三个力可以构成矢量三角形,如图所示.根据平衡条件,该矢量三角形与几何三角形POC相似,故GPO =F1L=F2R,解得F1=LPO G,F2=RPOG,当P点下移时,PO减小,L、R不变,故F1增大,F2增大,A正确.答案:A例 4 解析:球在重力、筷子的压力、静摩擦力的作用下保持平衡.根据对称性可知,在竖直方向上有2F f cos θ-2F N sin θ=mg,而F f≤F fmax=μF N,解得F N≥mg2(μcos θ-sin θ)=0.1×102×(0.875×0.8-0.6)N=5 N,选项A正确.答案:A7.解析:如图所示对结点受力分析,由边角关系可知OA绳中的拉力最大,由平衡条件得F A=F=F Csin θ,只要OA不被拉断,则三根轻绳都不被拉断,则F A≤300 N,解得F C≤150 N,选项B正确.11 答案:B8.解析:物体受力如图所示,由平衡条件得,水平方向F cos θ-F f =0,竖直方向有F N -(mg +F s in θ)=0,又F f =μF N ,联立可得F =μmg cos θ-μsin θ.可见,当θ减小时,F 一直减小,故B 正确.答案:B。

南方新高考2018版高考物理大一轮复习专题提升二共点力平衡问题的分析课件

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专题提升二 共点力平衡问题的分析
突破一 知识突破 1.平衡状态:物体处于静止状态或匀速直线运动状态. 2.共点力的平衡条件 F 合=0 或者FFyx= =00
3.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.


图 Z2-4
mgsin θ=Fcos θ+f ①
N=mgcos θ+Fsin θ ②
f=μN ③
由①②③解得 Fmin=
sin θ-μcos θ μsin θ+cos θ
mg
若物体在力 F 的作用下刚好不上滑,则物体受沿斜面向下 的最大静摩擦力,且此时 F 最大,对物体受力分析,如图乙所 示,由平衡条件得:
2019/8/13
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答案:B
图 Z2-2
突破二 共点力平衡问题的分析方法
1.处理平衡问题的常用方法
方法 合成法
分解法 正交分 解法
力的三 角形法
内容 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
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
D.水平面对楔形木块的摩擦力不变
图 Z2-1

高考物理一轮总复习专题2相互作用第3讲共点力的平衡及其应用课件

高考物理一轮总复习专题2相互作用第3讲共点力的平衡及其应用课件

• 1.物体受三个力平衡时,利用力的分解法或合成法比较简 单.
• 2.解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重 合,需要分解的力尽可能少.物体受四个以上的力作用时一 般要采用正交分解法.
•考点3 整体法和隔离法在多体平衡中的应用
• 1.确定研究对象的方法——整体法与隔离法
方法
概念
选用 原则 注意 问题 说明
•考点1 物体的受力分析
• 1.受力分析的基本步骤
• 2.受力分析的常用方法
• (1)整体法和隔离法.
• (2)假设法:在不确定某力是否存在时,可先对其作出存在 或不存在的假设,然后再就该力存在与不存在对物体运动状 态是否产生影响来判断该力是否存在.
例 1 (多选)(2017 届山东潍坊检测)重 150 N 的光滑球 A 悬空靠在墙和木块 B
止间.正压Ff表力示的木大块小与.挡若板挡间板摩间擦的力距的离大稍小许,增F大N表后示,木系块统与仍挡静板止
且O1,O2始终等高,则( )
• A.Ff变小
B.Ff不变
• C.FN变小
D.FN变大
• 思向路的剖FN析采:用(整1)体分法析能竖否直计方算向出的来Ff采?用若整采体用法隔是离否法更研简究单呢??(2)分析水平方 • 【答案】BD
• 练1 (2017届河北沧州检测)物块M在静止的传送带上匀速下 滑时,若传送带突然转动且转动的方向如图中箭头所示,则 传送带转动后( )
• A.M将匀速下滑 B.M将减速下滑 • C.M受到的摩擦力变小 D.M受到的摩擦力变大 • 【答案】A
【解析】在传送带突然转动前后,对物块进行受力分析:物块受 重力、支持力、沿斜面向上的滑动摩擦力.所有力都没有发生变化, 故运动形式也不变化.传送带突然转动前物块匀速下滑,对物块进行 受力分析:物块受重力、支持力、沿斜面向上的滑动摩擦力.传送带 突然转动后,对物块进行受力分析,物块受重力、支持力,由于上面的传送带斜向 上运动,而物块斜向下运动,所以物块所受到的摩擦力不变仍然斜向上,所以物块 仍匀速下滑.只有选项 A 正确.

高考物理一轮复习讲义 第二章 相互作用 第3讲 共点力作用下物体的平衡 教科版

高考物理一轮复习讲义 第二章 相互作用 第3讲 共点力作用下物体的平衡 教科版

第3讲 共点力作用下物体的平衡一、共点力几个力都作用在物体的同一点上,或者虽不作用在同一点上,但它们的延长线交于一点,则这几个力称为共点力.二、共点力的平衡1.平衡状态:物体保持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⎩⎪⎨⎪⎧F x =0.F y =0.3.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,作用在一条直线上. (2)三力平衡如果物体在三个互不平行的共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上.(3)多力平衡如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力大小相等、方向相反、作用在一条直线上.1.如图所示,放在水平面上的物体受到一个水平向右的拉力F 作用而处于静止状态,下列说法中正确的是( )A .物体对水平面的压力就是物体的重力B .拉力F 和水平面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C .物体受到四对平衡力的作用D .物体受到的合外力为零解析:物体对水平面的压力与物体的重力是不同性质的力,A 错误;拉力F 和水平面对物体的摩擦力是一对平衡力,B 错误;物体受到两对平衡力的作用,C 错误.答案:D2.(2013·山东济南模拟)如图所示,物体A 在竖直向上的拉力F 的作用下能静止在斜面上,关于A 受力的个数,下列说法中正确的是( )A .A 一定受两个力作用B .A 一定受四个力作用C .A 可能受三个力作用D .A 受两个力或者四个力作用解析:当F 等于A 的重力mg 时,物体A 仅受这两个力;当F 小于A 的重力mg 时,还受斜面的支持力和静摩擦力作用,物体A 受四个力.答案:D3.如图所示,一个质量为m 的小物体静止在固定的、半径为R 的半圆形槽内,距最低点高为R2处,则它受到的摩擦力大小为( )A.12mgB.32mgC.⎝ ⎛⎭⎪⎫1-32mg D.22mg 解析: 物体的受力情况如图所示,由平衡条件可知:F f =mg cos 30°=32mg ,所以B 正确. 答案: B4.如图所示,一斜面体静止在粗糙的水平地面上,一物体恰能在斜面体上沿斜面匀速下滑,可以证明此时斜面体不受地面的摩擦力作用.若用平行于斜面的作用力F 向下推此物体,使物体加速下滑,斜面体仍然和地面保持相对静止,则斜面体受地面的摩擦力( )A .大小为零B .方向水平向右C .方向水平向左D .无法判断大小和方向解析:加推力前后,物体对斜面的压力和滑动摩擦力大小均未发生变化,故斜面体受地面的摩擦力与不加推力前相同.即地面对斜面体的摩擦力为零.答案:A5.(2013·北京东城区模拟)如图所示,质量为m 的小球置于倾角为30°的光滑斜面上,劲度系数为k 的轻质弹簧一端系在小球上,另一端固定在墙上的P 点,小球静止时,弹簧与竖直方向的夹角为30°,则弹簧的伸长量为( )A.mg kB.3mg 2kC.3mg 3k D.3mgk解析:以小球为研究对象受力分析可知,小球静止,因此有F T cos 30°=mg sin 30°,可得弹簧弹力F T =33mg ,由胡克定律可知F T=kx,因此弹簧的伸长量x=3mg3k,C选项正确.答案: C共点力作用下物体的平衡(2012·山东卷)如图所示,两相同轻质硬杆OO 1、OO 2可绕其两端垂直纸面的水平轴O 、O 1、O 2转动,在O 点悬挂一重物M ,将两相同木块m 紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止.F f 表示木块与挡板间摩擦力的大小,F N 表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止且O 1、O 2始终等高,则( )A .F f 变小B .F f 不变C .F N 变小D .F N 变大解析: 选重物M 及两个木块m 组成的系统为研究对象,系统受力情况如图1所示,根据平衡条件有2F f =(M +2m )g ,即F f =M +2m g2,与两挡板间距离无关,故挡板间距离稍许增大后,F f 不变,所以选项A 错误,选项B正确;如图2所示,将绳的张力F 沿OO 1、OO 2两个方向分解为F 1、F 2,则F 1=F 2=F2cos θ,当挡板间距离稍许增大后,F 不变,θ变大,cos θ 变小,故F 1变大;选左边木块m 为研究对象,其受力情况如图3所示,根据平衡条件得F N =F 1sin θ,当两挡板间距离稍许增大后,F 1变大,θ变大,sin θ变大,因此F N 变大,故选项C 错误,选项D 正确.答案: BD1.整体法和隔离法的选用技巧当物理情境中涉及物体较多时,就要考虑采用整体法和隔离法.(1)整体法⎩⎪⎨⎪⎧研究外力对物体系统的作用各物体运动状态相同同时满足上述两个条件即可采用整体法.(2)隔离法⎩⎪⎨⎪⎧分析系统内各物体、各部分间的相互作用各物体的运动状态不同必须将物体从系统中隔离出来,单独地进行受力分析,列出方程. (3)整体法和隔离法的交替运用对于一些复杂问题,比如连接体问题,通常需要多次选用研究对象,这样整体法和隔离法要交替使用. 2.共点力作用下物体平衡的一般解题思路1-1:将某均匀的长方体锯成如图所示的A、B两块后,在水平桌面上并排放在一起,现用水平力F垂直于B的左边推B,使A、B整体仍保持矩形沿力F的方向匀速运动,则( ) A.物体A在水平方向上受三个力的作用,且合力为零B.物体A在水平方向上受两个力的作用,且合力为零C.B对A的作用力方向与力F的方向相同D.B对A的压力等于桌面对A的摩擦力解析:对A、B整体分析知,它们均受到桌面的滑动摩擦力,因做匀速运动,故A还应受到来自B的弹力和静摩擦力作用,它们与来自桌面的滑动摩擦力平衡,故A项正确;B对A的作用力为弹力和静摩擦力的合力,方向与滑动摩擦力方向相反,C项正确.答案:AC动态平衡问题的分析动态平衡:通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态,在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述.(2012·新课标全国卷)如图,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( )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先减小后增大解析:方法一(解析法)如图所示,由平衡条件得:F N1=mg tanθF N2=mg sinθ随θ逐渐增大到90°,tan θ、sin θ都增大,F N1、F N2都逐渐减小,所以选项B正确.方法二(图解法)对球受力分析如图所示,球受3个力,分别为重力G、墙对球的弹力F N1和板对球的弹力F N2.当板BC逐渐放至水平的过程中,球始终处于平衡状态,即F N1与F N2的合力F始终竖直向上,大小等于球的重力G,如图所示,由图可知F N1的方向不变,大小逐渐减小,F N2的方向发生变化,大小也逐渐减小,故选项B正确.答案:B解决动态平衡问题的常用方法方法步骤解析法①选某一状态对物体进行受力分析②将物体受的力按实际效果分解或正交分解③列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式④根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况图解法①选某一状态对物体进行受力分析②根据平衡条件画出平行四边形③根据已知量的变化情况,画出平行四边形的边角变化④确定未知量大小、方向的变化2-1:在固定于地面的斜面上垂直安放了一个挡板,截面为14圆的柱状物体甲放在斜面上,半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间,乙没有与斜面接触而处于静止状态,如图所示.现在从球心处对甲施加一平行于斜面向下的力F使甲沿斜面方向缓慢地移动,直至甲与挡板接触为止.设乙对挡板的压力为F1,甲对斜面的压力为F2,在此过程中( )A.F1缓慢增大,F2缓慢增大B.F1缓慢增大,F2缓慢减小C.F1缓慢减小,F2缓慢增大D.F1缓慢减小,F2保持不变解析:对乙受力分析如图所示,从图示可以看出,随着甲沿斜面方向缓慢地移动,挡板对乙的压力F′1逐渐减小,因此乙对挡板的压力F1也缓慢减小;对甲、乙整体研究,甲对斜面的压力F2始终等于两者重力沿垂直斜面方向的分力,因此大小不变,D正确.答案: D平衡中的临界、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.2.常见的临界状态(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作用力达到最大值;(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.3.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.(2013·芜湖模拟)如图所示,AC 和BC 两轻绳共同悬挂一质量为m 的物体,若保持AC 绳的方向不变,AC 绳与竖直方向的夹角为60°,改变BC 绳的方向,试求:(1)物体能达到平衡时,BC 绳与竖直方向之间所夹θ角的取值范围; (2)θ在0~90°的范围内,求BC 绳上拉力的最大值和最小值.解析: (1)改变BC 绳的方向时,AC 绳的拉力F TA 方向不变,两绳拉力的合力F 与物体的重力平衡,重力大小和方向保持不变,如图所示,经分析可知,θ最小为0°,此时F TA =0;且θ必须小于120°,否则两绳的合力不可能竖直向上.所以θ角的取值范围是0°θ<120°.(2)θ在0~90°的范围内,由图知,当θ=90°时,F TB 最大,F max =mg tan 60°=3mg .当两绳垂直时,即θ=30°时,F TB 最小,F min =mg sin 60°=32mg . 答案:(1)0°≤θ<120° (2)3mg32mg (1)解决极值问题和临界问题的方法①图解法:根据物体的平衡条件,作出力的矢量图,通过对物理过程的分析,利用平行四边形定则进行动态分析,确定最大值与最小值.②数学解法:通过对问题的分析,依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(或画出函数图象),用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值).(2)求解平衡中的临界问题的关键首先要正确受力分析和变化过程分析――→找出平衡的临界点和极值点3-1:如图所示,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2l .现在C 点上悬挂一质量为m 的重物,为使CD 绳保持水平,在D 点上可施加力的最小值为( )A .mg B.33mg C.12mg D.14mg 解析:如图所示,对C 点进行受力分析,由平衡条件可知,绳CD 对C 点的拉力F CD =mg tan 30°,对D 点进行受力分析,绳CD 对D 点的拉力F 2=F CD =mg tan 30°,F 1方向一定,则当F 3垂直于绳BD 时,F 3最小,由几何关系可知,F 3=F CD sin 60°=12mg .答案: C处理共点力平衡问题的常用方法方法内容分解法物体受到几个力的作用,将某一个力按力的效果进行分解,则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件合成法 物体受几个力的作用,通过合成的方法将它们简化成两个力,这两个力满足二力平衡条件正交分解法 将处于平衡状态的物体所受的力,分解为相互正交的两组力,每一组力都满足二力平衡条件力的封闭三角形法若三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形,则这三个力的合力必为零,利用三角形定则,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求解未知力(2011·海南高考)如图,墙上有两个钉子a 和b ,它们的连线与水平方向的夹角为45°,两者的高度差为l .一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a 点,另一端跨过光滑钉子b 悬挂一质量为m 1的重物.在绳上距a 端l 2的c 点有一固定绳圈.若绳圈上悬挂质量为m 2的钩码,平衡后绳的ac 段正好水平,则重物和钩码的质量比m 1m 2为( )A. 5 B .2 C.52D. 2 解析: 方法一:力的效果分解法 钩码的拉力F 等于钩码重力m 2g .将F 沿ac 和bc 方向分解,两个分力分别为F a 、F b ,如图甲所示,其中F b =m 1g ,由几何关系可得:cos θ=F aF b=m 2gm 1g,又有cos θ=l l 2+l 22,解得:m 1m 2=52,故C 正确. 方法二:正交分解法绳圈受到三个力作用F a 、F b 、F ,如图乙所示.将F b 沿水平方向和竖直方向正交分解,列方程得:m 1g cos θ=m 2g ,由几何关系得cos θ=l l 2+l 22,解得:m 1m 2=52,故C 正确. 方法三:力的合成法绳圈受到三个力作用F a 、F b 、F ,如图丙所示,其中F a 、F b 的合力与F 等大反向,即F 合=F =m 2g ,则:cos θ=F F b =m 2gm 1g,又有cos θ=l l 2+l 22,解得:m 1m 2=52,故C 正确.1.如图所示,一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力F 作用下,沿倾斜天花板匀速下滑,则下列判断正确的是( )A .木块一定受到4个力的作用B .木块可能受到2个力的作用C .木块与天花板之间的压力可能为零D .逐渐增大推力F ,木块仍匀速运动解析:木块匀速下滑,则木块受重力、弹力、摩擦力和F 四个力作用,A 项正确;木块与天花板之间一定有压力,C 项错;逐渐增大推力F ,木块与天花板之间的压力增大,木块将减速运动,D 项错.答案: A2.如图所示,AB 为天花板,BC 为竖直墙,用两轻绳OD 、OE 系一质量为m 的小球,使之静止于O 点,现保持小球位置不变,将水平绳OE 的E 端沿BC 上移到B 点的过程中,对两绳上的张力F TD 、F TE 的变化情况判断正确的是( )A .F TD 不断增大B.F TD不断减小C.F TE先增大后减小D.F TE先减小后增大解析:由于小球重力G不变,可知绳OD和OE的拉力的合力不变,而OD绳固定不动,即OD绳的拉力方向不变,OE绳移动时,由图可知F TD不断减小,F TE先减小后增大,故选B、D.答案: BD3.如图所示,一物块置于水平地面上.当用与水平方向成60°角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30°角的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动.关于这种情景,下列讨论正确的是( ) A.这种情况不可能发生B.若F1和F2的大小相等,这种情况不可能发生C.若F1和F2的大小相等,这种情况也可能发生D.若F1和F2的大小相等,物块与地面间的动摩擦因数为定值解析:物块受重力G=mg、支持力F N、摩擦力F f、已知力F的共同作用处于平衡状态,由平衡方程可得F1cos 60°=μ(mg-F1sin 60°),类似地,F2cos 30°=μ(mg+F2sin 30°),若F1=F2,可解得:μ=2-3,说明在动摩擦因数为特定值时题中所述情景可以发生,故C、D正确.答案: CD4.(2012·浙江卷)如图所示,与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m=1.0 kg的物体.细绳的一端与物体相连,另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连.物体静止在斜面上,弹簧秤的示数为4.9 N.关于物体受力的判断(取g=9.8 ms2),下列说法正确的是( )A.斜面对物体的摩擦力大小为零B.斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N,方向沿斜面向上C.斜面对物体的支持力大小为4.9 3 N,方向竖直向上D.斜面对物体的支持力大小为4.9 N,方向垂直斜面向上解析:选斜面上的物体为研究对象,物体受重力mg,支持力F N和绳子拉力F,因为F=4.9 N,且mg sin 30°=4.9 N,则F=mg sin 30°,所以斜面对物体的摩擦力为零,选项A正确,选项B错误;斜面对物体的支持力F N =mg cos 30°=4.9 3 N,方向垂直斜面向上,选项C、D错误.答案:A5.(2013·山东德州一模)如图所示,将两个相同的木块a、b置于固定在水平面上的粗糙斜面上,a、b中间用一轻弹簧连接,b的右端用细绳与固定在斜面上的挡板相连.开始时a、b均静止,弹簧处于压缩状态,细绳上有拉力,下列说法正确的是( )A.a所受的摩擦力一定不为零B.b所受的摩擦力一定不为零C.细绳剪断瞬间,a所受摩擦力不变D.细绳剪断瞬间,b所受摩擦力可能为零解析:弹簧处于压缩状态,由平衡条件可知,木块a一定受摩擦力的作用,且方向沿斜面向上,选项A对;木块b所受的摩擦力可能为零,也可能沿斜面向下或向上,选项B错;细绳剪断瞬间弹簧弹力不变,故a所受摩擦力不变,选项C对;设斜面倾角为θ,若弹簧弹力F弹=m b g sin θ,则细绳剪断瞬间b所受摩擦力可能为零,选项D 对.答案:ACD。

高考物理一轮复习第二章研究物体间的相互作用第3讲共点力的平衡条件和应用课件粤教版

高考物理一轮复习第二章研究物体间的相互作用第3讲共点力的平衡条件和应用课件粤教版

答案 0.02 m
图3-5-9
【拓展提升3】 如图10,重量为140 N的木箱放在水平地板上,工人用与水平方向 成53°角的绳向上牵引,拉力为50 N时就能使木箱匀速移动,则木箱与水平地板 间的动摩擦因数为( )
A.0.3
B.0.4
图10 C.0.5
D.0.6
解析 将拉力正交分解,水平分力Fx=30 N,竖直分力Fy=40 N;在竖直方向由平 衡条件有FN+Fy=G,得水平地板对木箱的支持力FN=100 N;在水平方向由平衡 条件有f=Fx=30 N;由滑动摩擦力公式f=μFN得μ=0.3,故A正确。 答案 A
图6
A.3个
B.4个
C.5个
D.6个
解析 B一定受重力、斜面的支持力、A的压力和力F,斜面对B可能有摩擦力,
也可能没有摩擦力,故B可能受4个力或5个力,选项B、C正确。
答案 BC
【拓展提升2】 在【拓展提升1】中,水平推力改为水平拉力(水平向左),如图7所 示,整个系统处于静止状态,则以下说法正确的是( )
答案 BD
受力分析的基本思路
受力分析 一题多变
【例1】 (多选)如图5所示,在水平力F作用下,A、B保持静止。若A与B的接触面 是水平的,且F≠0,则B的受力个数可能为 ( )
A.3个
B.4个
图5 C.5个
D.6个
解析 先对A、B整体受力分析,受重力、水平力F、支持力;当水平力F平行斜面 向上的分力大于重力沿斜面向下的分力时,有上滑趋势;当水平力F平行斜面向上 的分力小于重力沿斜面向下的分力时,有下滑趋势;当水平力F平行斜面向上的分 力等于重力沿斜面向下的分力时,无滑动趋势;再对A受力分析,受水平力F、重 力、支持力和向左的静摩擦力,共4个力;最后对B受力分析,受重力、A对B的压 力和向右的静摩擦力,斜面对B的支持力,若B物体相对斜面有滑动趋势,则还要 受到斜面的静摩擦力,若相对斜面无滑动趋势,则不受斜面的静摩擦力,即物体B 可能受4个力,也可能受5个力,故选项B、C正确。 答案 BC

2018版高考物理一轮复习第2章相互作用第3讲受力分析共点力的平衡课件

2018版高考物理一轮复习第2章相互作用第3讲受力分析共点力的平衡课件

(多选)(2016· 广东汕头金山中学期末)如图所示, 在 水平力 F 作用下,A、B 保持静止。若 A 与 B 的接触面是水平的, 且 F≠0,则 B 的受力个数可能为 导学号 51342192 ( BC ) A.3 个 B.4 个 C.5 个 D.6 个
解题探究:(1)B与外界有几个接触面,如何判断A对B的摩擦力方向? (2)如何判断斜面对B的摩擦力方向? 答案: (1)2 个接触面。先对 A分析,找出 B 对 A的摩擦力方向,再由牛顿第
动力学 对加速运动的物体进行受力分析时,应用牛顿运动定律进行分析求 分析法 解的方法
2.受力分析的四个步骤
特别提醒:受力分析时注意以下四点 (1)只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其他物体的作用力。 (2)只分析外力,不分析内力。 (3)只分析性质力,不分析效果力。
(4)分力、合力不要重复分析。
思维辨析: (1)物体沿光滑斜面下滑时,物体受到重力、支持力和下滑力的作用。 ( (2)速度等于零的物体一定处于平衡状态。( ) ) )
(3)物体的平衡状态是指物体处于静或速度等于零的状态。( (4)物体处于平衡状态时,加速度等于零。( (5)二力平衡时,这两个力必定等大反向。( ) )
(6)若物体受到三个力 F1、F2、F3 的作用而平衡,将 F1 转动 90° 时,三个力的 合力大小为 2F1。( 反。( ) ) (7)多个共点力平衡时,其中任何一个力与其余各力的合力大小相等、方向相
确。
3.(2016· 江苏盐城射阳二中第二次调研)如图所示,一只半径为 R 的半球形碗 4 倒扣在水平桌面上, 处于静止状态。 一质量为 m 的蚂蚁在离桌面高度为 R 时恰能 5 停在碗上,则蚂蚁受到的最大静摩擦力大小为 导学号 51342190 ( A ) A.0.6mg B.0.8mg C.0.4mg D.0.75mg

2018版高考物理(粤教版广东专用)大一轮复习讲义课件第二章相互作用验三

2018版高考物理(粤教版广东专用)大一轮复习讲义课件第二章相互作用验三
E中应说明 “把橡皮条 C中应加上“记下两条细绳的方向” 和____________________ ②遗漏的内容分别是_________________________________ ________________________ 的结点拉到同一位臵O” 。
题组阶梯突破 1.某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”
答案
(2)在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是
答案

A.标记结点O的位臵,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C.用量角器量出三段绳子之间的夹角 D.用天平测出钩码的质量
甲 选填“甲”或“乙”)是正确的. (3)在作图时,你认为图中____(
答案
3
实验拓展创新
(2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡 皮条伸长,结点到达某一位臵O.如图甲所示.
(3)用铅笔描下结点O的位臵和两个细绳套的方向,并记录弹簧测力计的 读数,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F. (4)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的 位臵O,记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向,如图乙所示. (5)比较F′与用平行四边形定则求得的合力F,看它们在实验误差允许的 范围内是否相同.
规律方法总结 1.正确使用弹簧测力计 (1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中,读数相同,可选;若 不同,应另换或调校,直至相同为止. (2)使用时,读数应尽量大些,但不能超出范围. (3)被测力的方向应与轴线方向一致. (4)读数时应正对、平视刻度.
Hale Waihona Puke 2.注意事项(1)位臵不变:在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位臵一定要相同,
为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳.根据

高考物理大一轮复习 第二章 相互作用 第3讲 共点力的平衡(2021年最新整理)

高考物理大一轮复习 第二章 相互作用 第3讲 共点力的平衡(2021年最新整理)

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第3讲共点力的平衡1.如图1所示,物体A静止在倾角为30°的斜面上,现将斜面倾角由30°增大到37°,物体仍保持静止,则下列说法中正确的是().图1A.A对斜面的压力不变B.A对斜面的压力增大C.A受到的摩擦力不变D.A受到的摩擦力增大解析物体A受力分析如下图所示,将重力沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解,则静摩擦力F f=mg sin θ,F f随θ的增大而增大,故C错、D对;斜面对物体的支持力F N=mg cos θ,由牛顿第三定律,A对斜面的压力F=mg cos θ,随θ的增大而减小,故A、B都错.答案D2.如图2所示,有一质量不计的杆AO,长为R,可绕A自由转动.用绳在O点悬挂一个重为G 的物体,另一根绳一端系在O点,另一端系在以O点为圆心的圆弧形墙壁上的C点.当点C 由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中(保持OA与地面夹角θ不变),OC绳所受拉力的大小变化情况是().图2A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小答案C3.一质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上.现对物块施加一个竖直向下的恒力F,如图3所示.则物块( )图3A.仍处于静止状态B.沿斜面加速下滑C.受到的摩擦力不变D.受到的合外力增大解析物块恰好静止在斜面上,沿斜面方向有:mg sin θ=μmg cos θ,得μ=tan θ,摩擦力f=mg sin θ。

高三物理一轮复习 第2章 相互作用 3 受力分析 共点力的平衡课件

高三物理一轮复习 第2章 相互作用 3 受力分析 共点力的平衡课件

选用 研究系统外的物体对系 研究系统内物体之间的
原则 统整体的作用力
相互作用力
注意 受力分析时不再考虑系 一般隔离受力较少的物 问题 统内物体间的相互作用 体
典例1 如图所示,木块A和B接触面水平,在水平 )
A.3个 C.5个
B.4个 D.6个

都满足平衡条件
对受三个力作用而平衡的物体,将力的矢量图 力的三角 平移使三个力组成一个首尾依次相接的矢量三
形法 角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形 等数学知识求解未知力
2.处理平衡问题的两点说明 (1)物体受三个力平衡时,利用力的分解法或合成法比较简 单. (2)解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重 合,需要分解的力尽可能少.物体受四个以上的力作用时一般 要采用正交分解法.
产生影响来判断该力是否存在.
[练一练]
如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B
保持静止,物体B的受力个数为( )
A.2
B.3
C.4
D.5
【解析】 A、B都处于静止状态,故B受到A的弹力作 用、A的摩擦力作用、重力作用、外力F作用,共4个力.
【答案】 C
知识点二 共点力作用下物体的平衡 [想一想]
【解析】 以斜劈和物块整体为研究对象,整个系统处于 平衡状态,合力为零.所以地面对斜劈没有水平方向的摩擦力 的作用,故A正确.
【答案】 A
考向一 受力分析 1.受力分析的思路
2.常用方法 整体法和隔离法
整体法
隔离法
将运动状态相同的几个 概念 物体作为一个整体来分
析的方法
将研究对象与周围物体 分隔开的方法
②_隔__离__法___分 各析 物系 体统 运内 动各 状物 态体 不相各同部分间相互作用 物体必须从系统中隔离出来,独立地进行受力分析,列 出方程.

南方新高考高考物理大一轮复习专题二相互作用与物体平衡第3讲共点力的平衡及其应用课件

南方新高考高考物理大一轮复习专题二相互作用与物体平衡第3讲共点力的平衡及其应用课件

C.2sin
α 2
图 2-3-2
α B.sin 2
D.2cos
α 2
第八页,共40页。
解析:解法(jiě fǎ)一:采取相似三角形法.对小圆环 A 受力分析,
如图 2-3-3 所示,易知 T1=m1g,T2=m2g,T2 与 N 的合力与 T1
平衡,此三力构成的三角形与△ABO 相似,可知
mR2g=
第二十五页,共40页。
》》》方法(fāngfǎ) 1 受力分析的数学方法(fāngfǎ)
平衡态受力分析的数学方法大致(dàzhì)有以下几种:
(1)正交分解法,适合(shìhé)多个力的情况,关键是选好坐标系.(见 第 2 讲方法模型)
(2)三角形法,只涉及三个力时,用它解题非常方便快捷. (3)动态平衡问题的图解法.(见考点 2)
出现”,在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语
第十六页,共40页。
3.极值问题:平衡(pínghéng)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(wèntí).
求解平衡问题中的临界问题常用的方法(fāngfǎ)
(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
第十三页,共40页。
》》》考点 2 动态平衡、临界与极值问题(wèntí) ⊙重点归纳
1.动态平衡问题:通过控制某些物理量,使物体(wùtǐ)的状态发
生缓慢的变化,而在这个过程中物体(wùtǐ)又始终处于一系列的平衡
状态.
解决动态平衡问题的三种方法(fāngfǎ) (一)解析法
对研究对象进行受力分析,先画出受力示意图,再根据物
体均保持静止(不计绳与滑轮、B 与竖直(shù zhí)杆间的摩擦).已知绳与竖

(新课标)2018高考物理一轮温习 第二章节 相互作用 第3讲 力的合成与分解讲义

(新课标)2018高考物理一轮温习 第二章节 相互作用 第3讲 力的合成与分解讲义

(1)合力及其分力不能同时作用在物体上。 ( ) (2)几个力的共同作用的效果可以用一个力来代替。 ( ) (3)在进行力的合成与分解时,可应用平行四边形定则或三角形定则。 ( ) (4)两个力的合力一定比其任何一个分力大。 ( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)✕
1.几种特殊情况的共点力的合成
3-2 电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力,但不能到 绳的自由端去直接测量。某公司制造出一种能测量绳中张力的仪器,工 作原理如图所示,将相距为L的两根固定支柱A、B(图中小圆圈表示支 柱的横截面)垂直于金属绳水平放置,在A、B的中点用一可动支柱C向 上推动金属绳,使绳在垂直于A、B的方向竖直向上发生一个偏移量d(d ≪L),这时仪器测得金属绳对支柱C竖直向下的作用力为F。 (1)试用L、d、F表示这时金属绳中的张力FT; (2)如果偏移量d=10 mm,作用力F=400 N,L=250 mm,计算金属绳中张力 的大小。
类型
作图
互相垂直
两力等大, 夹角为θ
两力等大且 夹角为120°
合力的计算 F= F12 F22 ,
tan θ= F1
F2
F=2F1 cos , 2
F与F1的夹角为
2
F'=F1
2.合力大小的确定 合力可能大于每一个分力,也可能小于每一个分力,还可能大于一个分 力而小于另一个分力。 (1)两个共点力的合力范围:|F1-F2|≤F合≤F1+F2,即两个力的大小不变时, 其合力随夹角的增大而减小。当两力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两力 同向时,合力最大,为F1+F2。 (2)三个共面共点力的合力范围: ①三个力共线且同向时,其合力最大,为F1+F2+F3。 ②以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力最小为 零,若不能组成封闭的三角形,则合力最小值的大小等于最大的一个力 减去另外两个力的和。

【南方新课堂】高考物理一轮总复习 专题二 第3讲 共点力的平衡条件及其应用课件

【南方新课堂】高考物理一轮总复习 专题二 第3讲 共点力的平衡条件及其应用课件
图7 答案:D
4.如图 2-3-4 所示,重物的质量为 m,轻绳 AO 与 BO 的 A 端、B 端是固定的,平衡时 AO 水平、BO 与水平面夹角为 θ,则绳 AO 的拉力 F1 和绳 BO 的拉力 F2 分别是多大?
图 2-3-4
解:解法一:合成法.结点 O 受 F1、F2 和 T=mg 三个力
•11、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信,人不欺我;对事以诚信,事无不成。 •12、首先是教师品格的陶冶,行为的教育,然后才是专门知识和技能的训练。 •13、在教师手里操着幼年人的命运,便操着民族和人类的命运。2022/1/172022/1/17January 17, 2022 •14、孩子在快乐的时候,他学习任何东西都比较容易。 •15、纪律是集体的面貌,集体的声音,集体的动作,集体的表情,集体的信念。 •16、一个人所受的教育超过了自己的智力,这样的人才有学问。 •17、好奇是儿童的原始本性,感知会使儿童心灵升华,为其为了探究事物藏下本源。2022年1月2022/1/172022/1/172022/1/171/17/2022 •18、人自身有一种力量,用许多方式按照本人意愿控制和影响这种力量,一旦他这样做,就会影响到对他的教育和对他发生作用的环境。 2022/1/172022/1/17

(4)相似三角形法. 物理上的矢量可用有向线段表示,矢量的合成与分解又遵 守平行四边形定则或三角形定则,这样就构成一个矢量三角形 (平行四边形可分为两个三角形),如果能找到一个由已知量作 为边构成的三角形与之相似,那么“相似三角形的对应边成比 例”,这一知识就可用于处理物理问题.
【跟踪训练】 3.如图 2-3-3 所示,细绳 AO、BO 等长,A 点固定不动,在
球 A 和 B,质量都是 m,分别悬于长为 L 的悬线的一端.今使 B 球固定不动,并使 OB 在竖直方向上,A 球可以在竖直平面内 自由摆动,由于静电斥力的作用,A 球偏离 B 球的距离为 x.如 果其他条件不变,A 球的质量要增大到原来的几倍,才会使 A、 B 两球的距离缩短为2x.
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第3讲共点力的平衡及其应用一、单项选择题1.(2015年甘肃天水甘谷一中月考)在如图K2­3­1所示的A、B、C、D四幅图中,滑轮本身所受的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上,一根轻绳ab绕过滑轮,a 端固定在墙上,b端下面挂一个质量为m的重物,当滑轮和重物都静止不动时,A、C、D图中木杆P与竖直方向的夹角均为θ,B图中木杆P竖直.假设A、B、C、D四幅图中滑轮受到木杆P的弹力的大小依次为F A、F B、F C、F D,则以下判断中正确的是( )A B C D图K2­3­1A.F A=F B=F C=F DB.F D>F A=F B>F CC.F A=F C=F D>F BD.F C>F A=F B>F D2.(2016年新课标全国卷Ⅱ)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K2­3­2所示.用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中( )图K2­3­2A.F逐渐变大,T逐渐变大B.F逐渐变大,T逐渐变小C.F逐渐变小,T逐渐变大D.F逐渐变小,T逐渐变小3.(2015年广东广州一模)如图K2­3­3所示,重力大小为G的小物块,静止在球形碗内的图示位置.物块受到的支持力大小为N,摩擦力大小为f,则( ) A.G=N+f B.G=NC.G<f D.G>f图K2­3­3 图K2­3­44.如图K2­3­4所示,质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定,轻杆A端用铰链固定,滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计),轻杆B端吊一重物G,现将绳的一端拴在杆的B端,用拉力F将B端缓慢上拉(均未断),在AB杆达到竖直前,以下分析正确的是( )A.绳子越来越容易断B.绳子越来越不容易断C.AB杆越来越容易断D.AB杆越来越不容易断图K2­3­5A.推力F将增大B.竖直墙面对小球A的弹力变小C.地面对小球B的弹力一定增大D.两个小球之间的距离变小6.如图K2­3­6所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小球.当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=90°,质量为m2的小球位于水平地面上,设此时质量为m2的小球对地面压力大小为F N,细线的拉力大小为F T,则( )A.F N=(m2-m1)g B.F N=m2gC.F T=22m1g D.F T=⎝⎛⎭⎪⎫m2-22m1g图K2­3­6 图K2­3­77.(2016年新课标全国卷Ⅲ)如图K2­3­7,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球.在a和b之间的细线上悬挂一小物块.平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径.不计所有摩擦.小物块的质量为( )A.m2B.32m C.m D.2m二、多项选择题8.如图K2­3­8所示,形状和质量完全相同的两个圆柱体a、b靠在一起,表面光滑,重力为G,其中b的下半部分刚好固定在水平面MN的下方,上边露出另一半,a静止在平面上.现过a的轴心施加一水平作用力F,可缓慢地将a拉离平面一直滑到b的顶端,对该过程分析,则应有( )A.拉力F先增大后减小,最大值是GB.开始时拉力F最大为3G,以后逐渐减小为0C.a、b间的压力开始最大为2G,以后逐渐减小到GD.a、b间的压力由0逐渐增大,最大为G图K2­3­8 图K2­3­99.(2014年广东珠海一中等六校联考)如图K2­3­9所示,倾角为θ的斜面体C置于水平面上,B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行,A、B、C都处于静止状态,则( )A.B受到C的摩擦力可能为零B.C受到水平面的摩擦力一定为零C.不论B、C间摩擦力大小、方向如何,水平面对C的摩擦力方向一定向左D.水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等10.(2016年新课标全国卷Ⅰ)如图K2­3­10所示,一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态.若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则( )图K2­3­10A.绳OO′的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化三、非选择题11.(2016年辽宁朝阳三校联考)物体A的质量为2 kg,两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上,另一端系于物体A上,在物体A上另施加一个方向与水平线成θ角的拉力F,相关几何关系如图K2­3­11所示,θ=60°.若要使两绳都能伸直,求拉力F的大小范围.(g 取10 m/s2)图K2­3­1112.(2015年广东深圳五校联考)如图K2­3­12所示,小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止光滑斜面上,设小球质量m=1 kg,斜面倾角θ=30°,悬线与竖直方向夹角α=30°,光滑斜面M=3 kg置于粗糙水平面上,求:(1)悬线对小球拉力的大小.(2)地面对斜面的摩擦力的大小和方向.(g=10 m/s2)图K2­3­12第3讲共点力的平衡及其应用1.B 解析:由于两个绳子的拉力大小等于重物的重力,大小不变,即四个选项中绳子的拉力是大小相等的,根据平行四边形定则知两个力的夹角越小,则合力越大,即滑轮两边绳子的夹角越小,绳子拉力的合力越大,故D中绳子拉力合力最大,则杆的弹力最大,C中夹角最大,绳子拉力合力最小,则杆的弹力最小,顺序为F D>F A=F B>F C.2.A 解析:对O点受力分析如图所示,F与T的变化情况如图D55,由图可知在O点向左移动的过程中,F逐渐变大,T逐渐变大,故选项A正确.图D55 3.D 4.B5.B 解析:对球A 受力分析,A 受三个力的作用,即重力G A ,墙壁对A 的支持力F A 和B 对A 的静电力F BA ,F A 与F BA 的合力等于重力,它是不变的,当小球B 向左推动少许时,F BA 与竖直方向的夹角逐渐变小,则可以判断出F A 减小,F BA 也减小,故B 正确;对AB 整体分析可知,F =F A ,故推力F 也将减小,A 错误;对小球B 而言,它受四个力的作用,重力G B ,推力F ,A 对B 的静电力F AB ,地面对B 的支持力F B ,由于F AB =F BA ,F BA 减小,则F AB 也减小,故地面对小球B 的支持力也减小,C 错误;由于两球之间的静电力在减小,故两小球之间的距离在增大,D 错误.6.B 7.C8.BC 解析:要把a 拉离平面,在开始时,平面MN 对a 球的支持力应为0,因此a 球受力分析如图D56甲所示,则sin θ=R 2R =12,所以θ=30°,拉力F =G tan 30°=3G .当球a 逐渐上移时,用图解法分析F 的变化如图乙所示,在球a 上移时,拉力F 逐渐减小至0.在开始时,a 、b 间的压力F N =G sin 30°=2G ,以后逐渐减小至G ,因此正确选项为B 、C.甲 乙图D569.AC 解析:对于B 物体,当绳子的拉力等于B 物体重力沿斜面的分力时,摩擦力为零,当绳子的拉力大于B 物体重力沿斜面的分力时,有向上运动的趋势,摩擦力沿斜面向下,当绳子的拉力小于B 物体重力沿斜面的分力时,有向下运动的趋势,摩擦力沿斜面向上,故A 正确;把B 、C 看成一整体受力分析,因为绳子的拉力有竖直向上和水平向右的分量,故水平面对C 的摩擦力方向一定向左,水平面对C 的支持力总小于B 、C 的总重力,故B 错误,C 正确,D 错误.10.BD 解析:由于物体a 、b 均保持静止,各绳角度保持不变,对a 受力分析得,绳的拉力T =m a g ,所以物体a 受到绳的拉力保持不变.由滑轮性质,滑轮两侧绳的拉力相等,所以b 受到绳的拉力大小、方向均保持不变,C 选项错误;a 、b 受到绳的拉力大小、方向均不变,所以OO ′的张力不变,A 选项错误;对b 进行受力分析,如图D57所示.由平衡条件得:T cos β+f =F cos α,F sin α+F N +T sin β=m b g .其中T 和m b g 始终不变,当F 大小在一定范围内变化时,支持力在一定范围内变化,B 选项正确;摩擦力也在一定范围内发生变化,D 选项正确.图D5711.解:作出物体A 的受力分析图如图D58所示,由平衡条件得图D58F sin θ+F 1sin θ-mg =0①F cos θ-F 2-F 1cos θ=0②由①式得 F =mg sin θ-F 1③ 由②③式得,F =mg 2sin θ+F 22cos θ④ 要使两绳都伸直,则有F 1≥0,F 2≥0 所以由③式得F max =mg sin θ=40 33N 由④式得,F min =mg2sin θ=20 33 N 故F 的取值范围为20 33 N≤F ≤40 33N. 12.解:以小球为研究对象,受力分析如图D59甲所示甲 乙图D59 根据平衡条件得,T 与N 的合力F =mg ,T cos 30°=F 2得T =10 33N. (2)以小球和斜面整体为研究对象,受力分析如图乙所示.由于系统静止,合力为零,则有f =T cos 60°=5 33N ,方向水平向左.。

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