新课标2018高考物理一轮复习第二章相互作用第4讲受力分析共点力的平衡课件

方法指导 在受力分析时遇到不能确定的力,可用以下方法进行判断。
从力的概念判断 从力的性质判断 从力的效果判断 从力的相互性判断 寻找对应的施力物体 寻找产生的原因 寻找是否发生形变或改变物体的运动状态(即是否产生了加速度)问题的基本方法
一、共点力的平衡 1.平衡状态:物体处于① 静止 或② 匀速直线运动 状态。 2.共点力的平衡条件:F合=③ 0
F1 = (3)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,如图所示,则有: sin 1
F3 F2 = 。 sin 2 sin 3
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 。
(1)速度等于零的物体一定处于平衡状态。
(
)
(
1-2 (2016内蒙古集宁一中月考)如图所示,A和B两物块的接触面是水 平的,A与B保持相对静止一起沿固定粗糙斜面匀速下滑,在下滑过程中 B的受力个数为
(
)
A.3 B.4 C.5 D.6
答案 B 先以A为研究对象,分析受力情况:受重力、B对A竖直向上的 支持力,B对A没有摩擦力,否则A不会匀速运动。再对B研究,B受到重 力、A对B竖直向下的压力,斜面的支持力和滑动摩擦力,共4个力,B正 确。
F1 sin 1 F2 sin2 = F3 sin3 =
。
2.常用的数学工具 (1)力的三角形为直角三角形:三角函数,勾股定理等。 (2)力的三角形为斜三角形:三角形相似,正、余弦定理等。
2-1 (2016课标Ⅲ,17,6分)如图,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 ( )
物理
课标版
第4讲 受力分析 共点力的平衡
考点一
受力分析
1.受力分析是把指定物体(或研究对象)在特定的物理环境中受到 的所有外力都分析出来,并画出物体① 受力 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。
3.受力分析的步骤 (1)明确② 研究对象 ——即确定分析受力的物体。 (2)隔离物体分析——将研究对象从周围物体中③ 隔离 出来,进而 分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。 (3)画出受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标 出④ 力的方向 。 (4)检查画出的每一个力能否找出它的⑤ 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、添 力或错力现象。
方法指导 分析三力平衡问题时,通常采用合成法,如果涉及的力的三角形不 是直角三角形,可考虑用三角形相似、正弦定理等手段进行定量计算; 对于多力平衡问题,通常采用正交分解法。
A.F1=mg cos θ C.F2=mg sin θ
tan θ mg D.F2= sin θ mg B.F1=
答案 BD
解法一:(合成法)
mg tan θ mg sin θ
由平行四边形定则,作出F1、F2的合力F12,如图甲所示,又考虑到F12=mg,
解直角三角形得F1= ,F2= ,故选项B、D正确。
答案 BD 系统处于静止状态,连接a和b的绳的张力大小T1始终等于
物块a的重力Ga,C项错误;以O'点为研究对象,受力分析如图甲所示,T1恒
定,夹角θ不变,由平衡条件知,绳OO'的张力T2恒定不变,A项错误;以b为 研究对象,受力分析如图乙所示,则
FN+T1 cos θ+F sin α-Gb=0 f+T1 sin θ-F cos α=0 FN、f均随F的变化而变化,故B、D项正确。
(2)物体的平衡状态是指物体处于静止或速度等于零的状态。
(3)物体处于平衡状态时,加速度等于零。 ( (4)二力平衡时,这两个力必定等大反向。 ( ) )
)
(5)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 2 F1。 ( )
(6)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、
m A. 2
3 m B. 2
C.m
D.2m
答案 C 由于物块通过挂钩悬挂在线上,细线穿过圆环且所有摩擦都
不计,可知线上各处张力都等于小球重力mg。如图所示,由对称性可
知a、b位于同一水平线上,物块处于圆心O点正上方,则∠1=∠2,∠3=∠ 4,∠1=∠5。因圆弧对轻环的弹力沿圆弧半径方向,且轻环重力不计,由
2-3 (2016课标Ⅰ,19,6分)(多选)如图,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 ( )
A.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
0。 Fx ④ 0。 或 Fy ⑤
二、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 ⑥ 相等 ,方向⑦ 相反 ,为一对⑧ 平衡力 。 2.三力平衡 (1)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⑨ 相等 、方向⑩ 相反 。 (2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,表示这三个力的有向线 段通过平移可构成封闭三角形。
1-1 (2017湖北沙市中学)在恒力F作用下,a、b两物体一起沿粗糙竖直 墙面匀速向上运动,则关于它们受力情况的说法正确的是 ( )
A.a一定受到4个力 B.b可能受到4个力
C.a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力
D.a与b之间不一定有摩擦力
答案 A 对物体b受力分析,受重力、支持力和摩擦力,处于三力平衡 状态,故B、D错误;对物体a、b整体受力分析,受重力、推力F,若墙壁对 整体有弹力,水平方向不能平衡,故墙壁对整体没有弹力,故也没有摩擦 力;最后对物体a受力分析,受推力、重力、物体b对其的压力和静摩擦 力,即物体a共受4个力,故A正确,C错误。
解法三:(正交分解法) 将O点受的力沿水平方向、竖直方向正交分解,如图丙所示。由力的平
mg sin θ mg tan θ
衡条件得F2 cos θ-F1=0,F2 sin θ-mg=0,解得F2= ,F1= 。
解法四:(力的三角形法) 结点O受到F1、F2和F3作用处于平衡状态,画出受力分析图,再将三个力
平衡条件知环两侧细线关于圆弧半径对称,则∠5=∠6,由几何关系得∠
1=∠2=∠5=∠6=30°,∠3=∠4=60°。再由物块受力平衡有mg cos 60°+ mg cos 60°=Mg,故有M=m,C正确。
2-2 (多选)如图所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A端、B端是固 定的。平衡时AO是水平的,BO与水平方向的夹角为θ。AO的拉力F1和 BO的拉力F2的大小是 ( )
的矢量平移到一个三角形中,三力构成首尾依次相接的封闭三角形,如 图丁所示。
丁
则由直角三角形知识可知:
mg ,F = mg 。 F1= 2 tan θ sin θ
解法五:(拉密定理法)
对O点受力分析,如图戊所示,根据拉密定理有:
戊
F1 F2 = mg = sin(90 θ ) sin 90 sin(180 θ ) sin(90 θ ) mg= mg 则F1= sin(180 θ ) tan θ mg F2= sin 90 mg= sin(180 θ ) sin θ
方向相反。 (
)
答案 (1)✕ (2)✕ (3)√ (4)√ (5)√ (6)√
1.求解平衡问题的常用方法
合成法 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
分解法
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
正交分 解法 力的三 角形法
(2)找不到施力物体的力一定不存在;
(3)受力情况与运动状态必须满足牛顿运动定律; (4)对几个物体组成的系统进行受力分析时,只分析外力,不分析系统内
物体之间的内力。
2.受力分析的常用方法 (1)整体法和隔离法 ①研究系统外的物体对系统整体的作用力时,通常用整体法。 ②研究系统内部各物体之间的相互作用力时,通常用隔离法。 (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的影响来判断该力是否 存在。
物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互垂 直的两组,每组力都满足平衡条件 对受三个力作用而平衡的物体,将力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
拉密定
理法
物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,如图所示,则有(拉 密定理):
(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。 ( 答案 (1)√ (2)✕ ) )
(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。 (
1.受力分析时,应注意以下几点
(1)只分析根据性质命名的力,不要把按效果命名的、分解或合成的力 分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解;
解法二:(分解法) 用效果分解法求解。F2共产生两个作用效果,一个是水平方向沿A→O
拉绳子AO,另一个是拉着竖直方向的绳子。如图乙所示,将F2分解在这
两个方向上,结合力的平衡等知识得:
F2 mg mg F1=F2'= ,F2= = 。 tan θ sin θ sin θ