(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=0

F 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

B．T A>T B，N A

C．T AN B

D．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mg

mg

B．环对Q球的支持力大小为√3

3

C．P球的质量为2m

D．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．4mg

4．[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＝2mg

C．F1

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