高中物理【受力分析 共点力的平衡】课件
高考物理复习第2章相互作用能力课时2受力分析共点力的平衡市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件
突破二 处理平衡问题惯用“三种”方法 1.平衡状态
物体处于_静__止__或_匀__速__直__线__运__动__状态，即a＝0。 2.平衡条件
0 0 3.平衡条件推论 假如物体在多个共点力作用下处于平衡状态，其中任何一个力 与其余几个力协力大小_____相，等方向_____相。反
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解析 力F竖直向上时，对物体受力分析如图甲所表示，垂直于斜 面方向有FN1＝mgcos θ－Fcos θ，沿斜面方向有mgsin θ＝Fsin θ＋ Ff1，Ff1＝μFN1＝μ(mg－F)cos θ，解得μ＝tan θ；力F竖直向下时， 对物体受力分析如图乙所表示，设物体以加速度a匀加速下滑，垂 直于斜面方向有FN2＝mgcos θ＋Fcos θ，沿斜面方向有mgsin θ＋ Fsin θ－Ff2＝ma，Ff2＝μFN2＝μ(mg＋F)cos θ，解得a＝0，Ff1＜ Ff2，所以物体仍匀速下滑，物体受到摩擦力变大。
4.处理平衡问题惯用方法
方法
内容
合成法
• 物体受三个共点力作用而平衡，则任意两个力协力一 定与第三个力大小相等，方向相反
分解法
• 物体受三个共点力作用而平衡，将某一个力按力效果 分解，则其分力和其它两个力满足平衡条件
• 物体受到三个或三个以上力作用而平衡，将物体所受
正交分解法
力分解为相互垂直两组，每组力都满足平衡条件
图6
23/55
A.x1∶x2∶x3＝ 3∶1∶2
B.x1∶x2∶x3＝2∶1∶ 3
C.x1∶x2∶x3＝1∶2∶ 3
D.x1∶x2∶x3＝ 3∶2∶1
解析 对弹簧的结点受力分析可知：kx1cos 30°＝kx3，kx1sin 30° ＝kx2，联立解得 x1∶x2∶x3＝2∶1∶ 3。 答案 B
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2．两个共点力，大小都是50 N，如果要 使这两个力的合力也是50 N，这两个力之 间的夹角应为（ C ） A．300 B．600
思考与讨论：位移的合成方法
三角形定则
x1
· x2 B
x
平行四边形定则
x1
x2
x
x2
两个力的合成是否也满足三角形定则或平行四边形定则呢？
丁
Fˊ
求两个力的合力时，可分别用表示这两个力的线段为邻边作 平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向， 这叫做力的平行四边形定则。
实验结论：两个力的合成遵循平行四边形定则。
合力F与两个分
力F1、F2有什么 关系呢？
③实验探究：演示实验
实验器材： 橡皮条1根、细绳套2个、钩码若干、滑轮2个、铅笔、
三角板。 实验步骤：
④以F1、F2为邻边做平行四边形，则F1、F2之间的 对角线就是理论合力Fˊ（图丁）。 ⑤比较实际合力F和理论合力Fˊ（图丁）。
⑥得出实验结论：在实验误差允许范围内，两个互成 角度的力的合成遵循平行四边形定则（图丁）。
连，那么由第一个力的始端到
最后一个力的末端的有向线段
F4
就是这些力的合力
思考2：
⑺合力与分力的大小关系：
讨论1：两个分力F1、F2大小不变，合力随夹角如何变化？
①合力最大: F=F1+F2(夹角为0, 即方向相同) ②合力最小: F=︱F1 - F2︱(夹角为180,即方向相反) ③合力的大小范围: ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2 F ④合力可能大于、等于、小于任一分力
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作者编号：43999
新知学习
【例题】如图，半径为R的光滑半球的正上方，离球面顶端距离为h的O点，
用一根长为l的细线悬挂质量为m的小球，小球靠在半球面上．试求小球对球
面压力的大小．
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新知学习
01 物体的平衡状态
1.平衡状态：如果一个物体保持静止或做匀速直线运动,我们就 说这个物体是处于平衡状态
静止的石头
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匀速运动的电梯
新知学习
起飞阶段 平稳飞行阶段
降落阶段
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飞机从起飞到以一定速度平稳飞行，再 到降落，最后停在机场的停机坪上。在这个 过程中，飞机经历了哪些阶段？在各阶段飞 机处于什么样的状态？
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课堂练习 2.在如图所示的甲、乙、丙、丁四图中，滑轮光滑且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，甲、丙、丁图中木杆P与竖直方向的夹 角均为θ，乙图中木杆P竖直。假设甲、乙、丙、丁四图中滑轮受到木杆P的弹力的大 小依次为FA、FB、FC、FD，则以下判断正确的是 ( B ) A.FA＝FB＝FC＝FD B.FD>FA＝FB>FC C.FA＝FC＝FD>FB D.FC>FA＝FB>FD
力的三 角形法
对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组 成一个首尾依次相接的矢量三角形，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
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受力分析 高中物理课件 第二章 力学 第3讲
第3讲 受力分析 共点力的平衡必备知识新学法基础落实一、受力分析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．[主干知识·填一填]示意图2．受力分析的一般步骤整体隔离接触二、共点力作用下物体的平衡1．平衡状态(1)静止：物体的速度和___________都等于零的状态．(2)匀速直线运动：物体的加速度为零、速度不为零的状态．2．平衡条件(1)物体所受合外力为零，即F 合＝0.(2)若采用正交分解法，平衡条件表达式为F x ＝0，F y ＝0.加速度3．物体平衡条件的相关推论(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，其中任意两个力的___________一定与第三个力大小相等、方向相反．(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__________力的合力大小相等，方向相反．相等相反合力其余1．受力物体与周围物体的每个接触处最多有两个接触力——弹力、摩擦力．2．受力分析时若某个力的大小和方向不能确定，可以试一试分析该力的反作用力，再由牛顿第三定律得出该力．3．对物体受力分析时，只分析物体受到的力，不考虑物体施加的力．4．物体速度为零时，不一定处于平衡状态，如竖直上抛运动到最高点．5．物体处于平衡状态时，沿任意方向的合力均为0.6．物体受三个非平行力作用处于平衡状态，这三个力的作用线必定在同一平面内，而且这三个力必定为共点力．7．物体受多个力作用处于平衡状态时，其中几个力的合力与其余力的合力必定等大反向．[规律结论·记一记]一、易混易错判断1．对物体受力分析时，只能画该物体受到的力，其他物体受到的力不能画在该物体上．( )2．物体沿光滑斜面下滑时，受到重力、支持力和下滑力的作用．( )3．物体处于平衡状态时，其加速度一定为零．( )4．物体受两个力作用处于平衡状态，这两个力必定等大反向．( )5．物体处于平衡状态时，其所受的作用力必定为共点力．( )[必刷小题·测一测]√×√√×二、经典小题速练1.天然平衡岩带给我们的那种仿佛时间停止的静态之美成为很多艺术家的灵感源泉，他们不断尝试着复制这种不可思议的平衡之美．达莱尔·雷特便是这样一位艺术家，在其最为著名的作品中，雷特将一块大石头放在石化木顶端一块微小的基岩上．这块大石头并非呈现出直立姿态，而是倾斜着身子．则关于大石头的受力下述正确的是( )A ．大石头一定受到三个力的作用B ．基岩对大石头的支持力一定竖直向上C ．基岩对大石头的支持力等于石头重力D ．基岩对大石头的作用力一定竖直向上解析：D 由于大石头和支持它的石化木之间的接触面情形未知，可能水平也可能倾斜，但大石头处于平衡状态，基岩对大石头的作用力一定竖直向上，选项D 正确．D2.如图所示，水平面上A 、B 两物块的接触面水平，二者叠放在一起，在作用于B 上的水平恒定拉力F 的作用下沿地面向右做匀速运动，某时刻撤去力F 后，二者仍不发生相对滑动，关于撤去F 前后，下列说法正确的是( )A ．撤去F 之前A 受3个力作用B ．撤去F 之前B 受到4个力作用C ．撤去F 前后，A 的受力情况不变D ．A 、B 间的动摩擦因数μ1不小于B 与地面间的动摩擦因数μ2D解析：D 撒去F前，整体做匀速运动，B所受的地面的滑动摩擦力与F平衡，而A水平方向不受外力，A不受摩擦力，A受重力、B的支持力共2个力作用．B受重力、A的压力、拉力F、地面的支持力和滑动摩擦力，共5个力，故A、B错误；撒去拉力F后，B开始做减速运动，A相对B有向前滑动的趋势，所以B对A有静摩擦力，故A受重力、B的支持力和静摩擦力，共3个力，所以撒去F前后，A的受力情况将发生变化，故C错误；撒去力F后，二者仍不发生相对滑动，由牛顿第二定律得：对整体有μ2(m A＋m B)g＝(m A＋m B)a，对A有F f＝m A a≤μ1m A g可得μ1≥μ2，即A、B间的动摩擦因数μ1不小于B与地面间的动摩擦因数μ2，故D正确．BD关键能力新探究思维拓展命题点一 物体的受力分析(自主学习)[核心整合]1．整体法与隔离法整体法隔离法概念将加速度相同的几个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选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力2.受力分析的三个常用判据(1)条件判据：不同性质的力产生条件不同，进行受力分析时最基本的判据是其产生条件．(2)效果判据：有时候是否满足某力产生的条件是很难判定的，可先根据物体的运动状态进行分析，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力．(3)特征判据：从力的作用是相互的这个基本特征出发，通过判定其反作用力是否存在来判定该力是否存在．[题组突破]1.(整体法、隔离法的综合应用)(2022·宁夏银川市育才中学月考)如图所示，质量为M 的斜面静置在水平地面上，斜面上有一质量为m 的小物块，水平力F 作用在小物块上时，两者均保持静止，斜面受到水平地面的静摩擦力为F f1，小物块受到斜面的静摩擦力为F f2.现使F 逐渐增大，两者仍处于静止状态，则( )A ．F f1、F f2都增大B ．F f1、F f2都不一定增大C ．F f1不一定增大，F f2一定增大D ．F f1一定增大，F f2不一定增大DCD3.(转换法在受力分析时的应用)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 ．3C ．4D ．5解析：C 先以物体A 为研究对象，受力情况如图甲所示，此时，墙对物体A 没有支持力(此结论可利用整体法得出)．再以物体B 为研究对象，结合牛顿第三定律，其受力情况如图乙所示，即要保持物体B 平衡，B 应受到重力、压力、摩擦力、力F 共4个力的作用．C4.(根据运动状态判断受力情况)(多选)如图所示，一个质量m ＝0.4 kg 的小球穿在水平直杆上处于静止状态，现对小球施加一个5 N 的拉力F ，F 与杆的夹角为53°，小球与杆之间的动摩擦因数μ＝0.5，则( )A ．小球受到2个力B ．小球受到3个力C ．若F ＝10 N ，则小球受4个力D ．若F ＝10 N ，则小球受3个力AC解析：AC 如图在沿杆和垂直杆方向建立直角坐标系，F在y轴上分力F y＝F sin 53°＝4 N，F与重力在y轴上的合力刚好为0，所以杆与小球只接触不挤压，无弹力和摩擦力，A对，B错；当F＝10 N时，F y＝8 N，它与重力沿杆方向的合力为4 N，垂直于杆向上，此时杆对小球的弹力垂直于杆向下，且F在水平方向上有分力，因此杆对小球还有摩擦力，小球一共受四个力，C对，D错．命题点二 共点力作用下物体的静态平衡(多维探究)求解共点力平衡问题的常用方法1．合成法：一个力与其余所有力的合力等大反向，常用于非共线三力平衡．2．正交分解法：F x合＝0，F y合＝0，常用于多力平衡．3．矢量三角形法：把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形，常用于非特殊角的一般三角形．例 1A第2维度：多个物体的平衡………………… 如图所示，在粗糙固定的斜面上，放有A、B 两个木块，用轻质弹簧将A 、B 两木块连接起来，B 木块的另一端再通过细线与物体C 相连接，细线跨过光滑定滑轮使C 物体悬挂着，A 、B 、C 均处于静止状态，下列说法不正确的是( )A ．弹簧弹力可能为零B ．A 受到的摩擦力可能沿斜面向上C ．B 可能不受到摩擦力的作用D ．若增大B 物体的重量，则B 物体受到的摩擦力一定将先增大后减小例 2 DAABC命题点三 共点力作用下物体的动态平衡(多维探究)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．分析动态平衡问题的方法方法步骤解析法(1)列平衡方程求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图解法(1)根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化(2)确定未知量大小、方向的变化相似三角形法(1)根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形，确定对应边，利用三角形相似知识列出比例式(2)确定未知量大小的变化情况例 3A第2维度：图解法的应用…………………(2022·广东汕头市第一次模拟)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，将一均匀圆柱体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 板受到的压力最小例 4 B解析：B 当BP沿水平方向时，BP板受到的压力等于圆柱体的重力，AP板受到的压力为零．当挡板PB逆时针缓慢地转向竖直位置的过程中，小球受重力、斜面AP的弹力F1和挡板BP的弹力F2，将F1与F2合成为F＝mg，如图所示；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，F1越来越大，F2先变小，后变大，到竖直位置时，F2＞mg，故选项B正确，A、C、D错误．第3维度：相似三角形法的应用………………… 如图所示，光滑的半圆环沿竖直方向固定，M点为半圆环的最高点，N 点为半圆环上与半圆环的圆心等高的点，直径MH 沿竖直方向，光滑的定滑轮固定在M 处，另一小圆环穿过半圆环用质量不计的轻绳拴接并跨过定滑轮．开始小圆环处在半圆环的最低点H 点，第一次拉小圆环使其缓慢地运动到N 点，第二次以恒定的速率将小圆环拉到N点．滑轮大小可以忽略，则下列说法正确的是( )A ．第一次轻绳的拉力逐渐增大B ．第一次半圆环受到的压力逐渐减小C ．小圆环第一次在N 点与第二次在N 点时，轻绳的拉力相等D ．小圆环第一次在N 点与第二次在N 点时，半圆环受到的压力相等例 5 C核心素养新导向学科培优素养培优5 解答平衡中的临界和极值问题的三种方法方法一 极限分析法正确进行受力分析和变化过程分析，找到平衡的临界点和极值点；临界条件必须在变化中寻找，不能在一个状态上研究临界问题，要把某个物理量推向极大或极小．课堂上，老师准备了“∟”形光滑木板和三个完全相同、外表面光滑的匀质圆柱形积木，要将三个积木按图所示(截面图)方式堆放在木板上，则木板与水平面夹角θ的最大值为( )A ．30° B ．45°C ．60°D ．90°典例1 A方法二 数学分析法通过对问题分析，根据平衡条件列出物理量之间的函数关系(画出函数图像)，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)．典例2AD。
高中课件 物理 受力分析 共点力的平衡
(3)√。处于平衡状态的物体,所受合外力为零,其加速度 为零。 (4)×。速度等于零的物体所受合外力不一定为零,物体 也不一定处于平衡状态,如竖直上抛到最高点的物体,其 速度为零,其加速度为g,物体将做匀加速直线运动。
(5)√。若三个力F1、F2、F3平衡,则F2和F3的合力与F1 等大反向,当F1转动90°时,F1与F2、F3的合力互相垂直, 三个力的合力大小为 2F1。 (6)×。物体在缓慢运动时,可认为其瞬时速度始终为 零,其加速度为零,物体所受合外力为零,属于一种动态 平衡状态。
考点2 共点力的平衡 【核心要素精讲】 1.解决平衡问题的基本思路: (1)审读题目信息→弄清问题情景、题设条件和要求。 (2)选取研究对象→确定选用整体法或隔离法。
(3)对研究对象受力分析→画受力示意图。 (4)制定解题策略→合成法、分解法、图解法等。 (5)进行相应处理→合成、分解某些力或作平行四边形。 (6)列平衡方程→F合=0。 (7)分析、求解→应用数学知识。
A.物体受到的合外力减小5N B.物体受到的摩擦力减小5N C.斜面受到的压力减小5N D.物体对斜面的作用力减小5N
【解析】选D。物体在有无拉力时,都处于静止状态,合 力都为零,选项A错误;无拉力时物体受力如图甲所示, 根据共点力平衡条件得Ff=mgsinθ,FN=mgcosθ,有拉 力F作用后,物体受力分析如图乙所示,根据共点力平 衡条件得Ff1=(mg-F)sinθ,FN1=(mg-F)cosθ,故FfFf1=Fsin30°=2.5N,FN-FN1=Fcos30°=5 23 N,选项B、
C错误;物体对斜面的作用力为压力和摩擦力的合力,压 力和摩擦力的合力方向竖直向下,故作用力减小5N,选 项D正确。
【加固训练】如图所示,有四块相同的坚固石块垒成弧 形的石拱,其中第3、4块固定在地面上,每块石块的两 个面所夹的圆心角为37°。假设石块间的摩擦力可以 忽略不计,则第1、2块石块间的作用力和第1、3块石块 间的作用力的大小的比值为 ( )
共点力平衡ppt课件
y
F1
F2
O
x
(2)正交分解各力：将每一个不在坐标轴上的力分解到 x 轴和
(2)将不在坐标轴上的力分解到坐标轴上；
y 轴上，并求出各分力的大小，如图所示．
y
(3)分别求出 x 轴、y 轴上各分力的矢量和，即：
Fx＝F1x＋F2xF2
＋… F1y F2y
F1
Fy＝F1y＋F2y＋…
F1x x
F2X O
的物体
动
面上
FN
Ff
mg
匀速下落的雨 物体沿斜面匀
滴
速下滑
FN
Ff
mg
水平匀速行驶
的汽车
1、将物体所受重力按力的作用效果进行分解，下列图中错误的
是（ C ）
A．
B．
C．
D．
PA R T. 3
求共点力的合力
力的正交分解法
1）原理：把一个已知力沿着两个互相垂直的方向进行分解。
2）步骤：
(1)建立xoy直角坐标系
之间的动摩擦因数取 0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在
滑板上滑下，滑梯至少要多高？
【分析】 将滑梯抽象为一个斜面的模型，以正在匀速滑下
的小孩为研究对象。
小孩受到三个力的作用：重力G、斜面的支持力FN和滑动
摩擦力 Ff 。
当这三个力的合力为0时，小孩
能在滑板上获得一定速度后匀
速滑下，则斜面的高度即为所
2
2
(4)求共点力的合力：合力大小 F＝ Fx＋Fy，合力的方向与
Fy
x 轴的夹角为 α，则 t轴上个分力矢量和，即
Fx = Fx1 +Fx2+ Fx3+……
Fy = Fy1+Fy2+ Fy3+……
[人教版]高中物理教材《共点力的平衡》PPT全文课件
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上表面光滑，滑块 Q 受到重力、P 的支持力和 弹簧沿斜面向上的弹力。根据牛顿第三定律， 物体 Q 必对物体 P 有压力，同时弹簧对 P 也一 定有向下的弹力，因而木板 P 受到重力、斜面 的支持力、斜面的摩擦力、Q 的压力和弹簧沿
A．3 个
B．4 个
斜面向下的弹力，C 项正确。
C．5 个
D．6 个
解析：用整体法分析，把两个小球看做一个整体， 此整体受到的外力为竖直向下的重力 2mg、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 F1，两水平力相互平衡， 故细线 1 的拉力 F1 一定与重力 2mg 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，乙球受到竖直向下的重力 mg、水平
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直斜面方向分解，由平衡条件， 在沿斜面方向有 F＝mgsin 30° ＋μmgcos 30°，解得 m＝150 kg，
A．150 kg C．200 kg
B．100 3 kg D．200 3 kg
A 项正确。 答案： A
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擦力三个力作用，M 和 N 整体受到重 力和外力 F 两个力作用，竖直墙对物 体 M 没有作用力，所以物体 M 受到外 力 F、重力、N 对 M 的压力和摩擦力 四个力作用，选项 A、B、C 错误，D 正确。 答案： D
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答案： A 返回
鲁科版高中物理必修一 (受力分析和共点力的平衡)力与平衡教学课件
未定，故物体受到的静摩擦力可能沿斜面向上、可能沿斜面
向下、也可能为 0，故选项 D 正确，C 错误。
答案：BD
3.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：若使物体 A 保持静止，物体 B 必对物体 A 施加一个垂 直接触面向上的弹力，由力的相互性可知，物体 A 必然对物体 B 施加垂直接触面向下的作用力。再对物体 B 受力分析，由于 物体 B 处于静止状态，则它必然受到重力、力 F、物体 A 对物 体 B 的弹力和摩擦力共四个力的作用，故 C 正确。 答案：C
4．矢标性：平均速度是____矢__量___，其方向与这段时间内发生 的____位__移___方向相同．
(2)区分内力和外力：对几个物体组成的整体进行受力分析 时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力示意图中出现； 当把某一物体单独隔离分析时，原来内力变成了外力，要画在受 力示意图上。
[即时训练]
1.如图所示，壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行，关于它在此
平面内的受力分析，下列图示中正确的是
()
解析：因为壁虎是匀速爬行的，故它受到的力是平衡的， 根据选项中对壁虎的受力分析可知，B、C、D 都不可能是 平衡的，只有 A 中的重力与摩擦力才是相平衡的，故选项 A 正确。
(2)在图甲中，设 AB＝s，则由几何关系可知绳长 l＝0.6s＋ 0.8s＝1.4s；若将挂钩换成滑轮，则两根绳子的张力大小相等， 对 C 点进行受力分析，如图乙所示，由几何关系可知 cos θ＝
0.7s02.－7s0.5s2，由平行四边形定则得重物所受最大重力为：G ＝2Tcos θ＝168 N。
第三章相互作用——力第5节共点力的平衡-2024-2025学年高中物理必修第一册上课课件
2．请尝试利用正交分解法求解上面例题。 解析：如图所示，建立直角坐标系，将绳子 OA 和 OB 的拉力沿 x、y 方向正交分解。 T＝G， 由平衡条件得： 水平方向：F1cos 60°＝F2cos 30°， 竖直方向：F1sin 60°＋F2sin 30°＝T， 解得：F1＝17.0 N，F2＝9.8 N。 答案：17.0 N，方向沿绳由 O 指向 A； 9．8 N，方向沿绳由 O 指向 B。
现用两根木条叠放的方式探究伸臂桥的平衡稳定问题。选两块质地均匀、
质量相同的木条如图乙叠放在桌子边缘。若木条长度均为 l，为使这两块木条
保持平衡，不致翻倒，木条 2 的右端离桌沿的水平距离最远可为多少？还有
哪些因素会影响伸臂桥的安全？ 提示：如图所示，对于木条 2，只要其伸出的长度不超2l ，就不会翻倒，
典例 2 [选自鲁科版新教材例题]用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，如图所 示。若鸟笼重 19.6 N，求绳子 OA 和 OB 对结点 O 的拉力。
[解题指导] 该题可利用合成法求解，以结点 O 为研究对象，它受到鸟笼 上端绳子的拉力 T，以及两段绳子 OA 和 OB 的拉力 F1、F2。结点 O 在这三个 共点力作用下处于平衡状态，其中，F1 和 F2 的合力 F 与 T 大小相等、方向相 反，T 的大小与鸟笼所受重力大小相等。由此可通过平行四边形定则作图求解。
[解析] 以结点 O 为研究对象，根据共
点力的平衡条件，作受力分析如图所示。 F＝T，且 T＝G， 由三角函数关系得 F1＝Fcos 30°＝19.6×0.866 N＝17.0 N， F2＝Fsin 30°＝19.6×0.5 N＝9.8 N。 [答案] 17.0 N，方向沿绳由 O 指向 A； 9．8 N，方向沿绳由 O 指向 B。
高中物理第二章课时3受力分析与共点力的平衡课件高中全册物理课件
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考点3 图解法分析(fēnxī)动态平衡问题
1.动态平衡:是指平衡问题中的一部分力是变力,随着(suízhe)问题情景的变化,某些 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.基本方法:图解法和解析法。
A.只受重力
B.只受空气阻力
C.受重力和空气阻力 D.所受合力一定为零
解析:此整体在竖直降落( jiàngluò)过程中受到重力,还有空气阻力的作用,选项C正确。
答案(dá àn):C
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总结(zǒngjié)受力分析(fēnxī)的常用方法 提(1升)整体法和隔离法 ①研究(yánjiū)系统外的物体对系统整体的作用力。
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内容(nèiróng)总结
课时3 受力分析与共点力的平衡。准确标出力的方向及各力的符号。①研究(yánjiū)系统外的物体对系统
No 整体的作用力。D.攀岩者背部受到的静摩擦力支撑了体重的。(1)平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动的状态。
2
2
22
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解析:由对称性可知两根绳的拉力大小相等,设为 T,则对日光灯在竖直方 向上有 2Tcos 45°=G,可得 T= 2 G,即 B 正确。
2
答案(dá àn):B
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对点自测2:(2019·浙江6月学考)如图所示是某幼儿园的一部直道滑梯,其滑道(huá
高考物理一轮总复习 2.3受力分析 共点力的平衡课件
典例透析 例1 (多选)如图所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上 的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体A和B的 受力情况，下列说法正确的是( )
A. A一定受到四个力 B. B可能受到四个力 C. B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力 D. A与B之间一定有摩擦力
(1)请以整体为对象画出受力分析图。 提示：平衡时墙面无弹力。
解析：若拉力F大小等于重力，则物体与斜面之间没有相 互作用力，所以物体就只受到两个力的作用；若拉力F小于物 体的重力时，则斜面对物体产生支持力和静摩擦力，且支持力 与静摩擦力的合力竖直向上，故物体就受到四个力作用。故选 项D正确。
答案：D
2. [受力分析和平衡条件的应用]如图所示，在倾角为θ的斜
必考部分
第二章 相互作用
第3讲 受力分析 共点力的平衡
主干梳理•激活思维
知识点一 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 示意图的过程． 2．受力分析的一般顺序 先分析场力( 重力 、电场力、磁场力)，再分析接触力 (弹力、 摩擦力 )，最后分析其他力.
总结提升 受力分析的一般思路
受力分析的方法步骤
题组冲关 1. (多选)如图所示，在斜面上，木块A与B的接触面是水平 的，绳子呈水平状态，两木块均保持静止。则关于木块A和木块 B可能的受力个数分别为 ( )
A. 2个和4个 C. 4个和4个
B. 3个和4个 D. 4个和5个
解析：若绳子的拉力为零，以A、B为研究对象，确定B和 斜面之间一定有静摩擦力，A、B的受力图如图所示，所以选项 A正确；若绳子上有拉力，A受到重力、B对A的支持力、绳子 的拉力和B对A的摩擦力而平衡，B受到重力、A对B的
《共点力的平衡》课件ppt
(2)方法1:利用合成法。根据共点力平衡的条件可知,挂牌所受
三个共点力的合力为零,即任意两个力的合力与第三个力等大
反向,这样就可以利用解三角形的知识,确定绳的拉力大小。
方法2:正交分解法。因为挂牌所受三个共点力的合力为零,所以将各力沿两个互
相垂直的方向正交分解后,有Fx=0;Fy=0,由方程即可确定绳的拉力大小。
,c点悬挂质量为m2
的重物,平衡时ac正好水平,此时d点正好与ac在同
5
一水平线上且到b点的距离为l,到a点的距离为 4l
1
(重力加速度为g),则两重物的质量的比值 2 为
(
5
A.2
)
B.2
5
C.4
3
D.5
解析法一:合成法
因c点处于平衡状态,所以任意两个力的合力均与第三个力大小相等,方向
相反,如图甲所示,根据平行四边形定则将力F与T1 合成,
等数学知识求解未知力
要点笔记 正交分解法是根据需要分解,目的是把各力分解到相互垂直的
两个方向上去,便于在每条轴上运用代数运算来解决矢量的合成。
2.解决共点力作用下物体平衡问题的一般思路
[实例引导]
例2如图所示,一条不可伸长的轻质细绳一端跨过光
滑钉子b悬挂一质量为m1的重物,悬挂点为d,另一端
与另一轻质细绳相连于c点,ac= 2
方法3:利用分解法。挂牌保持静止时,其重力有两个效果,就是沿绳使挂牌向两
侧拉绳。将重力沿两侧绳的方向分解,利用解三角形的知识,也可确定绳的拉力
大小。
[知识点拨]
1.处理静态平衡问题的常用方法
方法
合成法
分解法
【高中物理】受力分析、共点力平衡教学辅导课件
滑挂钩下的重物C缓慢竖直下降。关于此过
A．1
B．2
C．3
D．4
解析：若 FP＝mg。则小球只受拉力 FP 和重力 mg 两个力作 用；若 FP＜mg，则小球受拉力 FP、重力 mg、支持力 FN 和 弹簧 Q 的弹力 FQ 四个力作用，若 FP＝0，则小球要保持静止， 应受 FN、FQ 和 mg 三个力作用，故小球受力个数不可能为 1。 答案：A
FNB→A；取 A、B 作一整体受力分析可知，地面对 A 的摩擦力
为零，故 A 物体受力如图乙所示，选项 B 正确。 答案：B
要点二 解决平衡问题的四种常用方法
物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合 合成法
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 分解法 效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件 正交分 物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的 解法 力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件 对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三 力的三 力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定 角形法 理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力
要点一 物体的受力分析 受力分析的一般步骤
1. 如图所示，物体M在竖直向上的拉力F的作用 下静止在斜面上，关于M受力的个数，下列说法 中正确的是( )
A. M一定是受两个力作用 B. M一定是受四个力作用 C. M可能受三个力作用 D. M不是受两个力作用就是受四个力作用
解析：若拉力F大小等于重力，则物体与斜面之间没有相 互作用力，所以物体就只受到两个力的作用；若拉力F小于物 体的重力时，则斜面对物体产生支持力和静摩擦力，且支持力 与静摩擦力的合力竖直向上，故物体就受到四个力作用。故选 项D正确。
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图2－3－9 )
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第二章 相互作用
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：选D.由图解法可知，当细绳与 斜面平行时拉力最小，所以细绳由A 点逐渐移到D点的过程中，拉力先减 小后增大，选D项．
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第二章 相互作用
平衡中的临界和极值问题
例3 (满分样板 13分)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，
第二章 相互作用
第三节 受力分析 共点力的平衡
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第二章 相互作用
基础梳理自学导引
一、受力分析 1．概念 把研究对象(指定物体)在指定的物理 环境中受到的所有力都分析出来，并 画出物体所受力的__示__意__图____，这个 过程就是受力分析．
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第二章 相互作用
2．受力分析的一般顺序 先分析___重__力___，然后按接触面分析 接触力(弹力、摩擦力)，再分析其他 力(电磁力、浮力等)，最后分析已知 力．
2.(2012·深圳模拟)如图
2－3－2所示，小圆环
A吊着一个质量为m2的
图2－3－2
物块并套在另一个竖直放置的大圆环
上，有一细线一端拴在小圆环A上，
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第二章 相互作用
另一端跨过固定在大圆环最高点B的 一个小滑轮后吊着一个质量为m1的物 块．如果小圆环、滑轮、绳子的大小 和质量以及相互之间的摩擦都可以忽 略不计，绳子又不可伸长，若平衡时 弦AB所对应的圆心角为α，则两物块 的质量比m1∶m2应为( )
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第二章 相互作用
图解法解决动态平衡问题
例2 半圆柱体P放在 粗糙的水平地面上，其 右端有固定放置的竖直 图2－3－7 挡板MN.在P和MN之间放有一个光滑 均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静 止．如图2－3－7所示
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第二章 相互作用
是这个装置的纵截面图．若用外力使 MN保持竖直，缓慢地向右移动，在 Q落到地面以前，发现P始终保持静 止．在此过程中，下列说法中正确的 是( ) A．MN对Q的弹力逐渐减小 B．地面对P的摩擦力逐渐增大
向不变，FP与竖直方向夹角增大，动
态变化情况如图2－3－8所示，
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第二章 相互作用
可以判断FMN、FP都变大，选项A、 C错误．由于Q受力平衡，合力始终 为零，选项D错误．取P、Q整体为研 究对象，地面对P的摩擦力应与FMN 平衡，所以地面对P的摩擦力逐渐增 大，选项B正确． 【答案】 B
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第二章 相互作用
(3)利用平衡条件建立方程并求解． 特别提醒：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.
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第二章 相互作用
即时应用
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第二章 相互作用
【规律总结】 分析动态平衡中各力 的变化情况是一种常见题型，其特点 有：①合力大小和方向不变；②一个 分力的方向不变．图解法具有简单、 直观的优点．
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Hale Waihona Puke 第二章 相互作用变式训练2 如图2－3－9所示，小球 用细绳系住放在倾角为θ 的光滑斜面上，当细绳 由水平方向逐渐向上 偏移时，绳上的拉力将(
体的加速度
研究系统内物 体之间的相互
作用力
注 意 问 题
受力分析时不要 再考虑系统内物 体间的相互作用
一般隔离受力 较少的物体
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第二章 相互作用
(2)假设法 在受力分析时，若不能确定某力是否 存在，可先对其作出存在或不存在的 假设，然后再就该力存在与否对物体 运动状态影响的不同来判断该力是否 存在． 2．受力分析的基本步骤
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第二章 相互作用
解题样板
作出物体A的受力分析图
如图2－3－11所示，由平
衡条件得
图2－3－11
Fsinθ＋F1sinθ－mg＝0 ①(2分)
Fcosθ－F2－F1cosθ＝0 ②(2分)
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第二章 相互作用
由①式得 F＝smingθ－F1 ③(2 分) 由②③式得 F＝2msingθ＋2cFo2sθ …④(2 分) 要使两绳都伸直，则有 F1≥0，F2≥0(1 分)
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第二章 相互作用
地面支持力FN，墙壁的弹力F和地面 的摩擦力Ff的作用(如图2－3－4所示) 而处于平衡状态，根据平衡条件有
FN－(M＋m)g＝0，F＝Ff 可得FN＝(M＋m)g 再以B为研究对象，
图2－3－4
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第二章 相互作用
它受到重力mg，三棱柱对它的支持 力FAB，墙壁对它的弹力F的作用(如 图2－3－5所示)而处于平衡状态，根 据平衡条件有
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第二章 相互作用
C．P、Q间的弹力先减小后增大 D．Q所受的合力逐渐增大 【思路点拨】 MN“缓慢”向右移 动，Q所处的状态可认为是平衡状 态，用平衡条件求解即可．
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第二章 相互作用
【解析】 取Q为研
究对象，Q受到mg、
FMN、FP三个力的作
图2－3－8
用，若MN缓慢向右移动，则FMN方
竖直方向上：
FABcosθ＝mg
图2－3－5
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第二章 相互作用
水平方向上：FABsinθ＝F 解得F＝mgtanθ，所以Ff＝F＝mgtanθ. 【答案】 (M＋m)g mgtanθ
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第二章 相互作用
【规律总结】 灵活地选取研究对象 可以使问题简化．对处于平衡状态的 两个物体组成的系统，在不涉及内力 时，优先考虑整体法．
第二章 相互作用
可以将这三个力的矢量首尾相接，构 成一个矢量三角形；即三个力矢量首 尾相接，恰好构成三角形，则这三个 力的合力必为零，利用三角形法，根 据正弦定理、余弦定理或相似三角形 等数学知识可求得未知力． 2．解题步骤
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第二章 相互作用
(1)选取研究对象：根据题目要求， 恰当选取研究对象，在平衡类问题 中，研究对象可以是单个物体，也可 以是多个物体组成的系统，还可以是 几个物体相互连接的结点． (2)分析研究对象的受力情况，画出 受力图．
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第二章 相互作用
解析：选AC.对于 m1、m2和轻弹簧 组成的系统受力分 析如图，由平衡条件知： 水平方向：Ff＝Fcosθ 竖直方向：FN＋Fsinθ＝m1g＋m2g.
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第二章 相互作用
由 以 上 两 式 得 Ff ＝ Fcosθ ， FN ＝ m1g ＋m2g－Fsinθ， 正确选项为A、C.
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第二章 相互作用
三、共点力平衡的几条重要推论 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___．
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第二章 相互作用
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，其中任意 两个力的合力一定与第三个力大小 ___相__等____，方向__相__反____． 3．多力平衡：如果物体受多个力作 用处于平衡，其中任何一个力与其余 力的合力大小__相__等___，方向_相__反__．
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第二章 相互作用
相关几何关系
如图2－3－10所示，
θ＝60°.若要使两绳 都能伸直，求拉力F
图2－3－10
的大小范围．(g取10 m/s2)
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第二章 相互作用
【思路点拨】本题可以利用解析法和 正交分解法进行分析，通过列出的平 衡方程求出绳b和绳c的拉力表达式， 若要使两绳都伸直，则必须保证两绳 的拉力都大于或等于零，进而求出F 的极值．
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第二章 相互作用
变式训练1
(2010·高考山东卷)
如图2－3－6所示，
质量分别为m1、m2
图2－3－6
的两个物体通过轻弹簧连接，在力F
的作用下一起沿水平方向做匀速直线
运动(m1在地面上，
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第二章 相互作用
m2在空中)，力F与水平方向成θ角． 则m1所受支持力FN和摩擦力Ff正确 的是( ) A．FN＝m1g＋m2g－Fsinθ B．FN＝m1g＋m2g－Fcosθ C．Ff＝Fcosθ D．Ff＝Fsinθ
栏目 导引
A．cosα2 C．2sinα2
解析：选C.
B．sinα2 D．2cosα2
法一：采取相似三角形法．
对小圆环A受力分析，
如图所示，
第二章 相互作用
栏目 导引
第二章 相互作用
FT2与FN的合力与FT1平衡，
由矢量三角形与几何三角形相似，可知 mR2g＝2Rms1ignα2，得mm12＝2sinα2. 法二：采用正交分解法． 建立如解法一中图所示的坐标系，可知： FT2＝FN＝m2g 2FT2sinα2＝FT1＝m1g
栏目 导引
第二章 相互作用
(1)明确研究对象：即确定受力分析 的物体，研究对象可以是单个物体， 也可以是多个物体的组合； (2)隔离物体分析：将研究对象从周 围物体中隔离出来，进而分析周围有 哪些物体对它施加了力的作用；
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第二章 相互作用
(3)画受力示意图：在找出力的同时， 画出受力示意图，作用点一般画在物体 的重心上，并准确标出各力的方向； (4)验证分析结果：检查画出的每一个 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意所给的运动 状态．
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第二章 相互作用
要点透析直击高考
一、物体受力分析的常用方法和步骤
1．常用方法
(1)整体法与隔离法
概念