(江苏专版)2020年高考物理总复习 第7讲 共点力的平衡讲义

第7讲共点力的平衡

考情剖析

考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求

共点力的平衡Ⅰ

15年

16年

17年

,

T4—选择，结合安培力考查二力平衡,推理

T14—计算，考查共点力平衡,推理

T14—计算，应用共点力的平衡条件求弹力大小,推理

T14—计算，应用共点力的平衡条件求弹力和摩擦力大小,推理

弱项清单,1.受力分析不全或错误

2．对连接体问题不能灵活用整体法、隔离法分析

3．平衡中的临界状态和极值问题不会分析和运算

知识整合

一、平衡状态

物体处于________状态或______________状态．

二、平衡条件

物体所受的合外力为____________，也就是物体的加速度____________．

三、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______________．

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____________________________．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____________________________．4．物体在同一平面内的三个不平行的力作用下，处于平衡状态，这三个力必____________．

四、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．受力分析一般顺序

先分析场力(__________、电场力、磁场力)，再分析接触力(弹力、________)，最后分析其他力．

方法技巧

考点1 受力分析整体法与隔离法的应用

1．受力分析的基本步骤

(1)明确研究对象——即确定分析受力的物体，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统．

(2)隔离物体分析——将研究对象从周围的物体中隔离出来，进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用．

(3)画受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出力的方向，标明各力的符号．

2．受力分析的常用方法

(1)整体法；(2)隔离法；(3)假设法．

【典型例题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

【典型例题2】如图所示，甲、乙两个小球的质量均为m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上．现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧．则平衡时两球的可能位置是( )

1.在典型例题2中，如果作用在乙球上的力大小为F，方向水平向左，作用在甲球上的力大小为2F，方向水平向右，则此装置平衡时的位置可能是( )

考点2 共点力平衡的一般处理方法

一、平衡问题的一般步骤

1．确定研究对象(单个物体或者几个物体组成的系统)；

2．进行受力分析；

3．利用合成、分解或者正交分解等方法列方程求解；

4．检查并讨论．

二、平衡问题的一般方法

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，每一组

的力都满足二力平衡条件

图解法物体受同一平面内三个互不平行的力的作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形，反之，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

正弦定理法三力平衡时，三个力可构成一封闭三角形，若由题设条件找到角度

关系，则可用正弦定理列式求解

相似三角形法物体受三个力作用而处于平衡状态，若已知条件中涉及三角形的边长，则由三个力组成的矢量三角形和由边长组成的几何三角形相似，利用相似比可以方便地求解相关的问题

【典型例题3】(多选)如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A 的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，已知A的圆半径为球B的半径的3倍，球B所受的重力为G，整个装置处于静止状态．设墙壁对B的压力为F1，A对B的压力为F2，则若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则F1、F2的变化情况分别是( )

A．F1减小 B．F1增大

C．F2增大 D．F2减小

2.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T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，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

考点3 平衡中的临界和极值问题

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．

3．解决临界问题和极值问题的方法

一般临界问题和极值问题是同时出现的．常用以下几种分析方法：

(1)极限法：首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点；必要时可以把某个物理量推向极端，即极大和极小．例如最大静摩擦力既是极值问题也是临界问题．

(2)数学分析法：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，用数学的方法求极值(如求二次函数极值、三角函数极值等)．

(3)物理分析方法：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．

【典型例题4】如图所示，质量为m的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑．对物体施加一大小为F水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角θ0时，不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：

(1)物体与斜面间的动摩擦因数；

(2)这一临界角θ0的大小．

当堂检测 1.如图所示，为一攀岩运动员正沿竖直岩壁缓慢攀登，由于身背较重的行囊，重心上移至肩部的O点，运动员的质量为60 kg，运动员双手臂所能承受的拉力不能超过540 N．此时手臂与身体垂直，手臂与岩壁夹角为53°，则此时行囊的质量不能超过(设手、脚受到的作用力均通过重心O，g取10m/s2，sin53°＝0.8，

cos53°＝0.6)( )

A．60 kg B．50 kg C．40 kg D．30 kg

第1题图

第2题图