受力分析 共点力的平衡.ppt

一、受力分析1受力分析的顺序先找(重力、电场力、磁场力)，再找(弹力、摩擦力)，最后分析其他力,2受力分析的常用方法(1)整体法和隔离法当物理情景中涉及物体较多时，就要考虑采用整体法和隔离法,场力,接触力,(2)假设法在未知某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在,二、共点力作用下物体的平衡1平衡状态：物体处于 或 状态,静止,匀速直线运动,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，为一对(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、方向,相等,相反,平衡力,合力,相等,相反,特别提醒(1)在一些定性判断平衡状态的问题中，采用共点力平衡的相关推论，可以使许多问题简化(2)物体在某一时刻速度为零时不一定处于平衡状态,1如图231所示，物体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上，关于A受力的个数，下列说法中正确的是()AA一定受两个力作用BA一定受四个力作用CA可能受三个力作用DA不是受两个力作用就是受四个力作用,解析：若拉力F大小等于物体的重力，则物体A仅受F与G两个力的作用处于平衡状态；若F小于G，则物体A受到拉力F、重力G、斜面对它的垂直于斜面向上的支持力FN和沿斜面向上的静摩擦力Ff四个力处于平衡状态，所以D项正确,答案：D,2如图232所示，物体a、b和c叠放在水平桌面上，水平力Fb5 N、Fc10 N分别作用于物体b、c上，a、b和c仍保持静止以Ff1、Ff2、Ff3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则()AFf15 N，Ff20，Ff35 NBFf15 N，Ff25 N，Ff30CFf10，Ff25 N，Ff35 NDFf10，Ff210 N，Ff35 N,解析：由平衡条件可知，b对a的摩擦力Ff10，以a、b为一整体，由平衡条件可得，c对b的摩擦力水平向右，且Ff2Fb5 N，再取a、b、c为一整体，由平衡条件可得：Ff3FbFc，可得：Ff35 N，故C正确,答案：C,3如图233所示，一质量为M的直角劈B放在水平地面上，在直角劈B的斜面上放一质量为m的物体A，用一沿斜面向上的力F作用于A上，使其沿斜面匀速上滑，在A上滑的过程中直角劈B相对地面始终静止，则关于地面对直角劈B的摩擦力Ff及支持力FN的说法中正确的是()AFf0，FNMgmg BFf向左，FNMgmgCFf向右，FNMgmg DFf向左，FNMgmg,解析：取A、B为一整体，受力分析如图所示由平衡条件可得：FsinFN(Mm)gFfFcos可见地面对B的摩擦力Ff水平向左，地面对B的支持力FN(Mm)g，故B正确,答案：B,4物体在共点力的作用下，下列说法中正确的是()A物体的速度在某一时刻等于零，物体就一定处于平衡状态B物体相对于另一物体保持静止，物体一定处于平衡状态C物体所受合力为零，物体一定处于平衡状态D物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态,解析：某一时刻速度为零的物体，受力不一定为零，故不一定处于平衡状态，A错；物体相对于另一物体静止时，该物体不一定静止，如当另一物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此物体处于非平衡状态，故B错；C选项符合平衡条件的判断，为正确选项；物体做匀加速运动，所受合力不为零，故不是平衡状态，D错,答案：C,5如图234所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为90，质量为m2的小球位于水平地面上，设此时质量为m2的小球对地面压力大小为FN，细线的拉力大小为FT，则(),解析：分析小球m1的受力情况，由物体的平衡条件可得，绳的拉力FT0，故C、D均错误；分析m2受力，由平衡条件可得：FNm2g，故A错误，B正确,答案：B,典例启迪例1如图235所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态，弹簧处于竖直方向，则斜面体P此刻受到的外力个数有可能为()A1个B3个C4个 D5个,思路点拨对斜面体P受力分析时，先把已经确定的力如重力、弹簧弹力画出来，再根据斜面体P的状态确定压力和摩擦力,解析以斜面体P为研究对象，很显然斜面体P受到重力和弹簧弹力F1作用，二力共线若F1mg，二力使P处于平衡，如图(甲)所示若F1mg，挡板MN必对斜面体P施加垂直斜面的FN作用，FN产生水平向左的分量，欲使斜面体P处于平衡状态，MN必对斜面体P施加沿斜面向下的摩擦力Ff，如图(乙)所示,答案C,归纳领悟 在分析物体受力时，经常会遇到某个力是否存在及方向的判断问题，这时可采用的办法是：(1)假设此力存在，并设明方向，再利用物体的平衡条件及牛顿第二定律列式判断，如本题中摩擦力的存在及方向的判断就是借助了物体的平衡条件(2)利用牛顿第三定律判断：分析与其相互作用的另一物体的受力情况，此物体受力较少，受力情况易于确定，然后再由牛顿第三定律判断物体的受力情况(3)摩擦力的存在是以弹力的存在为前提条件的,题组突破1(2010安徽高考)L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图236所示，若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力则木板P的受力个数为()A3B4C5 D6,解析：木板受重力mg，弹簧的弹力FN1，滑块对木板的压力FN2，斜面对木板的支持力FN3和摩擦力Ff，共计5个力的作用，故选项C正确,答案：C,2如图237所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F的作用下，A、B保持静止物体B的受力个数为()A2 B3C4 D5,解析：以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四个力的作用,答案：C,典例启迪例2如图238所示，质量为m的小球用细线悬挂在O点，并置于倾角为的光滑斜面上，细线与竖直方向的夹角为，开始时.试分析：在斜面缓慢右移，逐渐减至0的过程中，小球受到的细线拉力和斜面的支持力如何变化？它们的极值各是多少？,思路点拨解答本题时应注意以下两个方面：(1)斜面缓慢右移过程中，小球始终处于平衡状态(2)小球所受的重力及斜面对小球的弹力方向始终不变,解析小球受力如图所示，FN与FT的合力与mg等大反向，在逐渐减小的过程中，小球在三个共点力作用下始终处于平衡状态，重力mg总竖直向下，支持力FN大小变化，而方向始终垂直斜面，而拉力F的大小和方向都在变化；从三力构成的矢量图形，可以看出，拉力FT先减小后增大，当FT与FN垂直，即90，FT与斜面平行时，拉力最小，为FTminmgsin，而支持力不断减小，当0时，FN减为零，即FNmin0.,答案见解析,归纳领悟解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法,题组突破3如图239所示，用轻绳吊一个重为G的小球在图示位置平衡(30)，下列说法正确下列说法错误的是(),A力F最小值为GsinB若力F与绳拉力大小相等，力F方向与竖直方向必成角C若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向可能成角D若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向可能成2角,解析：根据力的平行四边形定则可知，当力F与轻绳垂直斜向上时，力F有最小值，根据物体的平衡条件可知，其值为Gsin，A正确若力F与绳拉力大小相等，则力F的方向与轻绳中拉力的方向应该相对于过小球的竖直线对称，所以力F方向与竖直方向必成角，故B正确若力F与G大小相等，则有两种情况，一种情况是力F与G是一对平衡力；另一种情况是力F与G的合力与轻绳中拉力是一对平衡力，此时力F方向与竖直方向成2角斜向下C错，D正确,答案：C,4(2011泉州联考)如图2310所示，一小球用轻绳悬于O点，用力F拉住小球，使悬线保持偏离竖直方向75角，且小球始终处于平衡状态，为了使F有最小值，F与竖直方向的夹角应该是()A90B45C15 D0,解析：如图所示，小球受力平衡，其所受的重力mg、力F和轻绳拉力构成封闭的三角形，轻绳的拉力沿图中虚线方向；当力F与轻绳方向垂直时，其大小最小，由几何关系可知，此时力F与竖直方向的夹角是15.故C正确,答案：C,典例启迪例3如图2311所示，小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上，设小球质量m1 kg，斜面倾角30，细绳与竖直方向夹角30，斜面体的质量M3 kg，置于粗糙水平面上(g取10 m/s2)求：(1)细绳对小球拉力的大小；(2)地面对斜面体的摩擦力的大小和方向,思路点拨先隔离小球分析，由平衡条件求出细绳的拉力，再以小球和斜面体为一整体，应用平衡条件求出地面对斜面体的摩擦力,归纳领悟 灵活地选取研究对象可以使问题简化对于处于平衡状态的两个物体组成的系统，在不涉及内力时，优先考虑整体法有时即使求解的是系统外力，也必须采取隔离法分析，如本题中即使没有设计第(1)问，也必须采用隔离法求出细绳的拉力，才可求得斜面受到地面的摩擦力,题组突破5如图2312所示，A、B两木块放在水平面上，它们之间用细线相连，两次连接情况中细线倾斜方向不同但倾角一样，两木块与水平面间的动摩擦因数相同先后用水平力F1与F2拉着A、B一起匀速运动，则(),AF1F2BF1F2CFT1FT2 DFT1FT2,解析：取A、B为一整体，由水平方向合力为零可得，F1F2(mAmB)g，A错误，B正确；隔离物体A可求得：FT1cos(mAgFT1sin)，FT2cos(mAgFT2sin)，比较可得：FT1FT2，C、D均错误,答案：B,6两刚性球a和b的质量分别为ma和mb，直径分别为da和db(dadb)将a、b球依次放入一竖直放置、内径为d(daddadb)的平底圆筒内，如图2313所示设a、b两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为FN1和FN2，筒底所受的压力大小为F.已知重力加速度大小为g.若所有接触都是光滑的，则(),AF(mamb)g，FN1FN2BF(mamb)g，FN1FN2CmagF(mamb)g，FN1FN2DmagF(mamb)g，FN1FN2,解析：对a和b整体受力分析如图所示，由平衡条件可知，F(mamb)gFN1FN2，故A正确,答案：A,7(2010山东高考改编)如图2314所示，质量分别为m1、m2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，m2在空中)，力F与水平方向成角则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是(),ANm1gm2gFsinBNm1gm2gFcosCfFcosDf,解析：将(m1m2)看作一个整体，在竖直方向上，FsinN(m1m2)g，在水平方向上，Fcosf，可得出：N(m1m2)gFsin，fFcos,答案：A,悬绳类问题常见的两类基本模型,答案A,如图2317所示，将一条轻而柔软的细绳一端固定在天花板上的A点，另一端固定在竖直墙上的B点，A和B到O点的距离相等，绳长为OA的两倍滑轮的大小与质量均可忽略，滑轮下悬挂一质量为m的重物忽略一切摩擦力，求平衡时绳所受的拉力为多大？,方法总结“滑轮”模型(或叫“挂钩”模型)与“结点”模型是悬绳类问题的两类基本模型它们的区别在于，如果用动滑轮(一般滑轮的质量和大小均不计)悬挂重物，滑轮摩擦不计，滑轮可以自由移动，则滑轮两边的两股绳拉力相等，且由平衡条件可得两股绳与水平方向的夹角相等；如果用绳子拴重物，各段绳中拉力可能不相等，且两股绳与水平方向的夹角一般不等对于“滑轮悬挂重物”，一般选取滑轮为研究对象进行受力分析，对于“绳子拴重物”，一般选取结点为研究对象进行受力分析,点击下图进入“创新演练大冲关”,