高考物理复习讲义：受力分析(整体隔离)题型总结

受力分析前言：由牛顿第二定律说开去连接力学和运动的公式：1.牛顿第二定律：F合=ma；2.动量定理：I合=ΔP；3.动能定理：W合=ΔEk。其中牛顿定理是这三个公式中最重要的公式。牛顿第二定律有两个典型应用：1.由受力求运动；2.由运动求力。受力分析：只分析性质力，不分析效果力弹力：“两要点三方法”两要点：1.物体或系统与外界有多少个接触面或者点，就最多有多少个弹力；2.是否发生弹性形变。三种方法：1.“假设法”：分析两个物体在接触处是否有弹力作用，可先假设没有所接触的物体，再看被研究的物体有怎样的运动趋势。若研究物体倒向接触物体的一边，则有弹力（与接触面垂直，且指向受力物体）；若研究物体倒向院里接触物体的一边，则有拉伸的弹力（如绳连接、杆连接）。（例）例1：如图所示，判断接触面对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。例2：如图所示，判断接触面MO、ON对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。例3：如图1—6所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：（1）小车静止；（2）小车以加速度a水平向右运动；（3）小车以加速度a水平向左运动。图1—2图1—1ab2.“替换法”：针对杆连接，用绳子替换杆。若能维持原来的力学状态，则杆提供的是拉力；否则，是支持力。延伸：杆连接和绳连接的联系与区别绳的特征：1.只能拉伸，不能压缩，所受弹力只有拉力。典型应用：绳拉球过最高点问题的本质（T=0）。2.形变瞬间完成（相对于弹簧），弹力发生突变，有能量损失。3.轻绳各处受力相等，且拉力方向沿着绳子。例4：如图4－1－3所示，物体A和B质量均为m，且分别与轻绳连接跨过光滑轻质定滑轮，B放在水平面上，A与悬绳竖直．用力F拉B沿水平面向左匀速运动过程中，绳对A的拉力的大小是()A.一定大于mgB．总等于mgC．一定小于mgD．以上三项都不正确杆的特征：1.轻杆受到的弹力既有拉力又有压力。2.轻杆各处受力相等，但方向不一定沿着杆的方向例子：拓展题9和拓展题10.弹簧的特征：1.既能压缩又能拉伸。2.形变很慢。3.机械能守恒：W弹=Ep1-EP2。例5：如图所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细绳OA、OB上，0B一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，OA水平拉直，物体处于平衡状态，现在将OA剪断，求剪断瞬间物体的加速度，若将绳OB换为长度为L2的弹簧，结果又如何？3.“运动状态法”：物体的受力必须与物体的运动状态相符合。依据物体的运动状态，有二力平衡（或牛顿第二定律）列方程，求解物体间的弹力。（例2）摩擦力：静摩擦力与动摩擦力AθBA图1—6图1—7产生条件：1.相互接触的物体间有弹力；2.接触面粗糙；3.接触物体之间有相对运动（滑动摩擦力）或相对运动趋势（静摩擦力）。方向：1.动摩擦力的方向，与物体对接触面的相对运动方向相反；2.静摩擦力的方向，与物体对接触面的相对运动趋势方向相反。（例）大小：1.动摩擦力，f=μN，N为接触面上的正压力；静摩擦力，0f≤fmax，其中fmax≠μN。静摩擦力方向判定三方法：1.“假设法”：假设接触面光滑，看相对静止的物体间能否发生相对运动。若能，则有静摩擦力，方向与相对运动方向相反；若不能，则无静摩擦力（例）例6：如图1—9所示为皮带传送装置，甲为主动轮，传动过程中皮带不打滑，P、Q分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是：A．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相反B．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同C．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反D．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相同延伸：自行车前后轮2.“运动状态法”：判定物体的运动状态，再利用牛顿第二定律确定合力，然后受力分析确定静摩擦力的大小和方向例7：如图1—12所示，A、B两物体竖直叠放在水平面上，今用水平力F拉物体，两物体一起匀速运动，试分析A、B间的摩擦力及B与水平面间的摩擦力。3.利用牛顿第三定律：作用力与反作用力成对出现。先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再确定另一物体受到的静摩擦力。（例7）单个物理的受力受力分析步骤：1.场力（重力G、电场力qE、安培力BIL、洛伦兹力qvB）；2.弹力；3.摩擦力；4.已知力；6.未知力力的合成：1.平行四边形，例如合力极值；2.直角坐标系（正交分解）；3.三角形法则；高考受力重要受力分析模型：图1—9图1—10高考中会经常出现其变形（例）例8：如图2-2-16所示，用一根长为l的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向夹30°角且绷紧，小球A静止，对小球施加的最小的力等于（）A.mgB.mgC.mgD.mg例9（天津高考）：物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上。B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是（）例10：如图所示，硬杆BC一端固定在墙上的B点，另一端装有滑轮C，重物D用绳拴住通过滑轮固定于墙上的A点。若杆、滑轮及绳的质量和摩擦均不计，将绳的固定端从A点稍向下移，则在移动过程中()A.绳的拉力、滑轮对绳的作用力都增大B.绳的拉力减小，滑轮对绳的作用力增大C.绳的拉力不变，滑轮对绳的作用力增大D.绳的拉力、滑轮对绳的作用力都不变多个物体的整体隔离：应用场景：叠加、弹簧、杆连接、绳连接应用条件：1.单个物体受到的力，也是整体受到的力；2.同加速度a（下降中的箱子）；3.系统内各物体a不同，但仍然可以用整体发处理的情况，F合=m1a1+m2a2+……+mNaN。表现形式：1.有共同的加速度a；2.一个动，一个不动；3.两个都动，但a不等。例11：在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中()A.F1保持不变，F3缓慢增大B.F1缓慢增大，F3保持不变C.F2缓慢增大，F3缓慢增大D.F2缓慢增大，F3保持不变例12：有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡（如图11），现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是（）A.N不变，T变大B.N不变，T变小C.N变大，T变大D.N变大，T变小例13：如右图，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木坂上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为1a、2a重力加速度大小为g。则有（）A.10a，2ag；B.1ag，2ag；C.120,mMaagM；D.1ag，2mMagM例14：如图，在倾角为的固定光滑斜面上，有一用绳子拴着的长木板，木板上站着一只猫。已知木板的质量是猫的质量的2倍。当绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变。则此时木板沿斜面下滑的加速度为（）A．sin2gB．singC．sin23gD．2sing例14：如图所示，两个质量都是ｍ的小球Ａ、Ｂ用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态．已知墙面光滑，水平地面粗糙．现将Ａ球向上移动一小段距离．两球再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，地面对Ｂ球的支持力Ｎ和轻杆上的压力Ｆ的变化情况是（）A．N不变，f变大B．N不变，f变小C．N变大，f变大D．N变大，f变小受力分析口诀1．解力学题堡垒坚，受力分析是关键；分析受力性质力，根据效果来处理。2．分析受力要仔细，定量计算七种力；重力有无看提示，根据状态定弹力；先有弹力后摩擦，相对运动是依据；万有引力在万物，电场力存在定无疑；洛仑兹力安培力，二者实质是统一；相互垂直力最大，平行无力要切记。3．同一直线定方向，计算结果只是“量”，某量方向若未定，计算结果给指明；两力合力小和大，两个力成q角夹，平行四边形定法；合力大小随q变，只在最大最小间，多力合力合另边。多力问题状态揭，正交分解来解决，三角函数能化解。4．力学问题方法多，整体隔离和假设；整体只需看外力，求解内力隔离做；状态相同用整体，否则隔离用得多；即使状态不相同，整体牛二也可做；假设某力有或无，根据计算来定夺；极限法抓临界态，程序法按顺序做；正交分解选坐标，轴上矢量尽量多。拓展题：1．如图所示，一物块置于水平地面上。当用与水平方向成600角的力F1拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成300角的力F2推物块时，物块仍做匀速直线运动。若F1和F2的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为（）A．31B．23C．3122D．1-322．用一根长1m的轻质细绳将一副质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上，已知绳能承受的最大张力为10N，为使绳不断裂，画框上两个挂钉的间距最大为（g取210m/s）（）A．3m2B．2m2C．1m2D．3m43．如图所示，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θ角。则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是（）A．N=mlg+m2g—FsinθB．N=mlg+m2g—FcosθC．f=FcosθD．f=Fsinθ4.如右图，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木坂上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为1a、2a重力加速度大小为g，则有（）A.10a，2agB.1ag，2agC.120,mMaagMD.1ag，2mMagM5．图中a、b是两个位于固定斜面上的正方形物块，它们的质量相等。F是沿水平方向作用于a上的外力，已知a、b的接触面，a、b与斜面的接触面都是光滑的。正确的说法是()A．a、b一定沿斜面向上运动B．a对b的作用力沿水平方向C．a、b对斜面的正压力相等D．a受到的合力沿水平方向的分力等于b受到的合力沿水平方向的分力6．如图，一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑．已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间的动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α.B与斜面之间的动摩擦因数是()A.23tanαB.23cotαC．tanαD．cotα7.如图所示，在倾角为α的斜面上，小木块受到一个水平力F(F≠0)的作用处于静止状态，则小木块受到斜面的支持力和摩擦力的合力的方向可能是()A．竖直向上B．斜向右上C．斜向右下D．斜向左上8．如图所示，A、B是两个位于固定斜面上的正方体物块，它们的质量相等，F是沿水平方向作用于A上的外力，已知A、B的接触面，A、B与斜面的接触面均光滑，下列说法正确的是()A．A对B的作用力大于B对A的作用力B．A、B可能沿斜面向下运动C．A、B对斜面的压力相等D．A、B所受合外力沿水平方向的分力相等9．如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线所悬挂，B放在粗糙的水平桌面上．滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点，O′是三根细线的结点，细线bO′水平拉着物体B，cO′沿竖直方向拉着弹簧．弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽略，整个装置处于静止状态．若悬挂小滑轮的斜线中的拉力是F＝203N，∠cO′a＝120°，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是()A．弹簧的弹力为20NB．重物A的质量为2kgC．桌面对物体B的摩擦力为103N