高三物理第一輪復(fù)習(xí) 第二章第二單元 第4課時(shí) 受力分析　共點(diǎn)力的平衡課件 必修1

1、第二單元　力的合成與分解與受力分析第4課時(shí)　受力分析　共點(diǎn)力的平衡,必修1　 第二章　研究物體間的相互作用,,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)一　 受力分析,1．受力分析：把研究對(duì)象(指定物體)在指定的物理環(huán)境中受到的所有力都分析出來，并畫出物體所受的力的______圖，這個(gè)過程就是受力分析．2．受力分析的順序：先找________，再找________(如彈力、摩擦力)，最后分析其他的場(chǎng)力(如電磁力、浮力等)．3．受力分析的三

2、個(gè)判斷依據(jù)(1)從力的概念判斷，尋找對(duì)應(yīng)的________物體；(2)從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生________的原因；,答案：1．示意2．重力　接觸力3．(1)施力　(2)加速度　(3)形變　運(yùn)動(dòng)狀態(tài),(3)從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生________或改變________(是靜止、勻速還是變速運(yùn)動(dòng))．,要點(diǎn)深化,1．受力分析常用的方法(1)整體法與隔離法,(2)假設(shè)法　在受力是否存在，是存在但不明其方向時(shí)，我們可根據(jù)力的性

3、質(zhì)假設(shè)一個(gè)方向給該力，然后通過分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)利用定律判斷是否存在或利用定律列式計(jì)算得出該力的大小和方向．2．受力分析應(yīng)注意的問題(1)為避免漏力，應(yīng)做到①養(yǎng)成“一重二彈三摩四其他”的順序分析受力的習(xí)慣；②分析彈力、摩擦力這些接觸力時(shí)，按一定的繞向圍繞研究對(duì)象，對(duì)其接觸面逐一分析．(2)為避免多力，應(yīng)注意①分析出的所有力都應(yīng)找到施力物體；,②不能把研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力也分析進(jìn)去；③不能同時(shí)考慮合力和分力．3．受力分析的

4、步驟(1)明確研究對(duì)象——即確定受力分析的物體，研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是多個(gè)物體的組合．(2)隔離物體分析——將研究對(duì)象從周圍物體中隔離出來，進(jìn)而分析周圍有哪些物體對(duì)它施加了力的作用．(3)畫出受力示意圖——邊分析邊將力畫在示意圖上，準(zhǔn)確標(biāo)出各力的方向．(4)檢查畫出的每一個(gè)力能否找到它的施力物體，檢查分析結(jié)果能否使研究對(duì)象處于題目所給運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，否則，必然發(fā)生了漏力、多力等錯(cuò)誤．,,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)二

5、 共點(diǎn)力的平衡,1．平衡狀態(tài)：物體處于________或________狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)．2．共點(diǎn)力的平衡條件：在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是________，即F合＝0或Fx合＝0、Fy合＝0.3．動(dòng)態(tài)平衡：通過控制某些物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化，而在這個(gè)過程中物體又始終處于________平衡狀態(tài)．,答案：1．靜止　勻速直線運(yùn)動(dòng) 2．物體所受的合外力等于零 3．一系列的,要點(diǎn)深化,1．對(duì)平衡的認(rèn)識(shí)

6、靜止的物體一定平衡，但平衡的物體不一定靜止，因?yàn)檫€有勻速直線運(yùn)動(dòng)的情況．另外，勻速圓周運(yùn)動(dòng)不屬于平衡，屬于變速運(yùn)動(dòng)．2．三個(gè)不平行的力平衡的基本特性三個(gè)不平行力的平衡問題，是靜力學(xué)中最基本的問題之一，因?yàn)槿齻€(gè)以上的平面匯交力，都可以通過等效方法，轉(zhuǎn)化為三力平衡問題．為此，必須首先掌握三力平衡的下述基本特征：特征一：三個(gè)不平行的力平衡時(shí)，其力的作用線(或延長線)必相交一點(diǎn)，且三力共面(匯交共面性)．,,特征二：三個(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí)，任一

7、個(gè)力大小等于其他兩力的合力(等值法)．3．解答平衡問題的常用方法　(1)數(shù)學(xué)方法：①正弦定理；②菱形轉(zhuǎn)化為三角形；③相似三角形；④正交分解法．(2)物理方法：①隔離法；②整體法；③假設(shè)法；④圖解法．4．利用圖解法解決動(dòng)態(tài)平衡問題的步驟對(duì)研究對(duì)象在狀態(tài)變化過程中若干狀態(tài)進(jìn)行受力分析，依據(jù)某一參量的變化，在同一圖中作出物體在若干狀態(tài)下的平衡力圖，再由動(dòng)態(tài)的平行四邊形或三角形各邊長度確定力的大小及方向．,,,如圖所示，在超市內(nèi)傾角為

8、θ的電梯斜面上有一車西瓜隨電梯向下運(yùn)動(dòng)，在箱子的中央有一介質(zhì)量為m的西瓜，則在該西瓜隨箱一起運(yùn)動(dòng)的過程中，周圍其它西瓜對(duì)它的作用力可能的方向?yàn)?(　　),,題型一　 對(duì)受力分析的掌握和應(yīng)用,物體的受力分析要與其運(yùn)動(dòng)情況相符，因此，常常從物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)入手，去分析某個(gè)力是否存在．,A．沿斜面向上　　　　　B．沿斜面向下C．豎直向上 D．垂直斜面向上,解析：箱子中央處的某個(gè)西瓜(設(shè)為P)受到

9、周圍其它西瓜對(duì)它的作用力F為它們之間的彈力、摩擦力的合力，即等效為西瓜P僅受到重力G和F作用，其中F的大小、方向不能確定，但可以利用西瓜P在這兩個(gè)力作用下隨電梯向下運(yùn)動(dòng)來判斷：,若西瓜P勻速向下運(yùn)動(dòng)，合外力為零，則F和G為一對(duì)平衡力，如圖甲所示，F(xiàn)方向豎直向上；若西瓜P加速向下運(yùn)動(dòng)，其合外力沿電梯斜面向下，如圖乙所示，F(xiàn)斜向右上方，也可與斜面垂直；若西瓜P減速向下運(yùn)動(dòng)，其合外力沿電梯斜面向上，如圖丙所示，F(xiàn)斜向左上方．答案：CD,

10、題型訓(xùn)練,1．如右圖所示，豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上，另一端與斜面體P相連，P與斜放在其上的固定檔板MN接觸且處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面體P此刻受到的外力的個(gè)數(shù)有可能是 (　　),A．2個(gè) B．3個(gè) C．4個(gè) D．5個(gè),答案：AC,解析：應(yīng)分兩種情況討論：(1)P受到重力和彈簧彈力作用，MN不對(duì)P產(chǎn)生作用力，所以外力為2個(gè)

11、．(2)MN對(duì)P產(chǎn)生作用力時(shí)，根據(jù)受力平衡狀態(tài)，畫出受力圖(如圖)．,如圖所示，質(zhì)量均為m的兩木塊a與b疊放在水平面上，a受到斜向上與水平成θ角的力作用，b受到斜向下與水平成θ角的力作用，兩力大小均為F，兩木塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，則(　　)A．a(chǎn)、b之間一定存在靜摩擦力B．b與地之間一定存在靜摩擦力C．b對(duì)a的支持力一定小于mgD．地對(duì)b的支持力一定大于2mg,,題型二 　平衡問題中的整體法和隔離法,解析：對(duì)于ab整體受力

12、如圖甲所示，地面對(duì)b的支持力等于2mg，兩者無摩擦力，BD選項(xiàng)錯(cuò)誤；隔離木塊a，受力分析如圖乙所示，選項(xiàng)AC正確．,答案：AC,題型訓(xùn)練,2.有一個(gè)直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙；OB豎直放置，表面光滑．AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，質(zhì)量均為m，兩環(huán)由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡(如圖所示)．現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，當(dāng)兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)P環(huán)的支持

13、力和細(xì)繩上的拉力T的大小變化情況如何？,答案：N不變，T變?。?解析：首先通過整體分析法對(duì)P環(huán)、繩和Q環(huán)作為一個(gè)整體分析，可知在豎直方向上支持力與整體的重力平衡，即N＝2mg始終不變．再轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，用隔離法對(duì)Q進(jìn)行分析，如圖所示．在豎直方向有Tcosθ＝mg，其中環(huán)P左移后，繩與豎直方向的夾角θ變小，因此T將變?。?,,題型三 　用圖解法求動(dòng)態(tài)平衡問題,如圖所示，保持O、A點(diǎn)不變，將B點(diǎn)向上移，則BO繩的拉力將(　　)A．

14、逐漸減小B．逐漸增大C．先減小后增大D．先增大后減小,利用力的平行四邊形或力的矢量三角形的邊長或角度的變化關(guān)系，常常可形象、直觀地定性分析物體所受各力的變化情況．,解析：結(jié)點(diǎn)O在三個(gè)力作用下平衡，受力如圖甲所示，根據(jù)平衡條件可知，這三個(gè)力必構(gòu)成一個(gè)閉合的矢量三角形，如圖,答案：C,注意：力的大小與細(xì)繩的長短無關(guān)．但與作出的線段要成一定比例．,乙所示，由題意知，OC繩的拉力F3大小和方向都不變，OA繩的拉力F1方向不變，只有OB繩的

15、拉力F2大小和方向都在變化，變化情況如圖丙所示，則只有當(dāng)OA⊥OB時(shí)，OB繩的拉力F2最小，故C選項(xiàng)正確．,題型訓(xùn)練,3．重G的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間．若擋板逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置，在該過程中，斜面和擋板對(duì)小球的彈力的大小F1、F2各如何變化？,答案：F1逐漸變小，F(xiàn)2先變小后變大．,解析：由于擋板是緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的，可以認(rèn)為每個(gè)時(shí)刻小球都處于靜止?fàn)顟B(tài),因此所受合力為零．應(yīng)用三角形定則，G、F1、F2三個(gè)矢量應(yīng)組成封閉矢量三角形

16、，其中G的大小、方向始終保持不變；F1的方向不變；F2的起點(diǎn)在G的終點(diǎn)處，而終點(diǎn)必須在F1所在的直線上，由作圖可知，擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°過程，F(xiàn)2矢量也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，因此F1逐漸變小，F(xiàn)2先變小后變大．(當(dāng)F2⊥F1，即擋板與斜面垂直時(shí)，F(xiàn)2最小),,,題型四　 用“相似三角形”解平衡狀態(tài)問題,半徑為R的表面光滑的半球固定在水平面上．在距其最高點(diǎn)的正上方為h的懸點(diǎn)O，固定長為L的輕繩一端，繩的另一端拴一

17、個(gè)重為G的小球．小球靜止在球面上，如右圖所示．則半球?qū)π∏虻闹С至屠K對(duì)小球的拉力各等于多少？,解析：先對(duì)小球進(jìn)行受力分析，如右圖所示．F＝G.由圖可知：分力FN、FT與合力F構(gòu)成的三角形與幾何△AOB相似，由相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例的關(guān)系，得：G/(R＋h)＝FN/R＝FT/L由此解得半球?qū)π∏虻闹С至N＝GR/(R＋h)繩對(duì)小球的拉力FT＝GL/(R＋h),答案：FN＝GR/(R＋h)　FT＝GL/(R＋h),點(diǎn)評(píng)：本題

18、巧用“相似三角形”法，可以提高解題速度和提高解題的準(zhǔn)確度．其實(shí)，力的大小也跟它周圍所構(gòu)成的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)，力所對(duì)應(yīng)的邊越長，力越大．,題型訓(xùn)練,4．如圖所示，AC是上端帶定滑輪的固定豎直桿，質(zhì)量不計(jì)的輕桿BC一端通過鉸鏈固定在C點(diǎn)，另一端B懸掛一重為G的物體，且B端系有一根輕繩，并繞過定滑輪A，用力F拉繩，開始時(shí)角BCA大于90°，現(xiàn)使角BCA緩慢減小，直到桿BC接近豎直桿AC.此過程中，輕桿B端所受桿的力將

19、 (　　),A．大小不變　　 　B．逐漸增大C．逐漸減小 D．先減小后增大,答案：A,解析：此題屬于受力分析中的相似三角形問題．受力、處理力的方法如圖所示， ，而變化過程中CB、AC、G都為定值，所以FN不變，A選項(xiàng)正確．,,,,警示　 　物理模型不清造成解題方法錯(cuò)誤,如圖所示，長為5 m的細(xì)繩的兩端分別系于豎立在地面上相距為4 m的兩桿

20、的頂端A、B ，繩上掛一個(gè)光滑的輕質(zhì)掛鉤，其下連著一個(gè)重為12 N的物體，平衡時(shí)，問：,(1)左側(cè)繩中的拉力T為多少？(2)A點(diǎn)向上移動(dòng)少許，重新平衡后，左側(cè)繩中的拉力如何變化？,錯(cuò)解：(1)受力分析如圖所示，由平衡條件可知，T1、T2合力與G等大反向，且T1＝T2所以：T1sin α＋T2sin α＝T3＝G即T1＝T2＝而AO·cos α＋BO·cos α＝CD所以cos α＝0.8，sin α＝0.6

21、，T1＝T2＝10 N,(2)A點(diǎn)向上移動(dòng)少許，重新平衡后，由右圖的圖解法可知：左側(cè)繩中的拉力T2先變小后變大．,分析糾錯(cuò)：第(1)的解答還是正確的，但第(2)出錯(cuò)．因?yàn)槭窃诶K中掛一個(gè)輕質(zhì)掛鉤(相當(dāng)一個(gè)輕質(zhì)光滑滑輪)，所以，無論掛鉤在何處，其兩側(cè)繩子拉力大小總是相等的．當(dāng)A點(diǎn),向上移動(dòng)少許，掛鉤會(huì)向左滑動(dòng)，O點(diǎn)是個(gè)“活結(jié)”. 由于繩子的長度一定，OB的方向不能變化，OA要平行上升，如圖所示，這樣掛鉤兩側(cè)的角度不變，則兩側(cè)繩子的拉力不變．