2012高考物理二轮专题学案课件 04受力分析与物体的平衡

第二部分山东高考13题题型分类突破分析山东高考13题的题型结构，揭示高频考点和命题规律，提出解决各题型的思维方法及规范答题技巧，让高考不再困难．学案4受力分析与物体的平衡【高考定位】1．掌握受力分析的顺序，会利用假设法判断弹力和摩擦力、准确对物体进行受力分析．2．掌握解决力与平衡问题的基本方法：整体与隔离法、正交分解法、图解法等等．归纳考点1．(2011·山东理综·19)如图1所示，将两相同的木块书a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁．开始时a、b均静止．弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb＝0，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间()A．Ffa大小不变B．Ffa方向改变C．Ffb仍然为零D．Ffb方向向右图1解析剪断右侧细绳瞬间，b木块仍受弹簧向左的拉力，故此时Ffb不等于零．其方向向右，与弹簧拉力方向相反．a木块在剪断细绳瞬间与剪断前受力情况没有发生变化，故Ffa的大小、方向均没有变化．综上所述，选项A、D正确．答案AD2．(2010·山东卷·17)如图2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在地面上，m2在空中)，力F与水平方向成θ角，则m1所受支持力FN和摩擦力Ff的表达式正确的是()A．FN＝m1g＋m2g－FsinθB．FN＝m1g＋m2g－FcosθC．Ff＝FcosθD．Ff＝Fsinθ图2解析因为不分析弹簧的力，故可“整体”分析两个物体．整体系统除受拉力F、重力(m1＋m2)g外，经“假设法”分析，还受滑动摩擦力Ff，由摩擦力的产生条件知一定存在支持力FN，如图所示．建立坐标系正交分解后，用三角函数计算，由平衡条件可得：竖直方向FN＋Fsinθ＝m1g＋m2g水平方向Ff＝Fcosθ计算可知，正确选项为A、C．答案AC3．(2009·山东卷·16)如图3所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点，设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ，下列关系正确的是()A．F＝mgtanθB．F＝mgtanθC．FN＝mgtanθD．FN＝mgtanθ图3解析小滑块受重力mg、支持力FN、水平推力F，如图所示．由平行四边形定则(力的三角形)，用三角函数计算得：F＝mgtanθ，FN＝mgsinθ．所以正确选项为A．A4．(2007·山东卷·16)如图4所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B均保持静止，则物体B的受力个数为()A．2B．3C．4D．5解析如图所示，“整体法”分析A、B受力，有重力(mA＋mB)g和竖直方向力F的作用．经“假设法”判定墙与A之间无力的作用．图4“隔离”物体A．经“假设法”分析，它受到三个力的作用——自身重力mAg、物体B对它的静摩擦力Ff和支持力FN．“隔离”物体B．结合物体间相互作用规律分析，它受到四个力的作用——力F、自身重力mBg、物体A对它的静摩擦力Ff′和压力FN′．综上分析，正确选项为C．答案C规律总结这四道题的特点：1．第1题主要考查弹簧的特性2．第2、3题为根据平衡求解物体的受力大小3．第4题为根据平衡条件求物体的受力个数考查的物理方法：1．受力分析时常用的“整体法”与“隔离法”2．矢量运算中的合成与分解的方法，“平行四边形法(三角形法)”、“正交分解法”的应用3．用“假设法”分析“隐蔽”的弹力与静摩擦力对点探究题型一判断平衡物体受力个数例1如图5，在水平力F作用下，A、B保持静止．若A与B的接触面是水平的，且F不等于0，则B的受力个数可能为()A．3个B．4个C．5个D．6个图5解析以A为研究对象，根据受力平衡可得其受力图为：以B为研究对象，根据平衡条件可得其受力图可能为：答案BC规律总结1．受力分析的顺序：明确研究对象后，首先分析重力和题中说明的外力F，其次是找弹力和摩擦力，最后找一下有无其它力存在．2．弹力、摩擦力有无的判断方法：(1)看有无弹性形变，是判断弹力存在与否的基础，但有时不能判断“形变”是否存在，此时宜用“假设法”．(2)静摩擦力的有无有时也用“假设法”判定．(3)“假设法”一般结合力的合成与分解、平衡条件及牛顿第二定律等知识应用．3．平衡状态及平衡条件：平衡状态是指静止或匀速直线运动状态．平衡条件则是指物体所受合力为0．针对训练1如图6所示，物体A靠在倾斜的墙面上，在与墙面和B垂直的力F作用下，A、B保持静止，试分析A、B两个物体的受力个数．图6解析先以B为研究对象，根据受力平衡可得其受力图为：再以A为研究对象，根据受力平衡得其受力图为：答案A物体受5个力，B物体受4个力题型二求解平衡物体受到的某个力的大小例2两刚性球a和b的质量分别为ma和mb，直径分别为da和db(da＞db)．将a、b球依次放入一竖直放置且内径为r的平底圆筒内，如图7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()A．F＝(ma＋mb)g，FN1＝FN2B．F＝(ma＋mb)g，FN1≠FN2C．mag＜F＜(ma＋mb)g，FN1＝FN2D．mag＜F＜(ma＋mb)g，FN1≠FN2图7解析将A、B视为一个整体，该整体处于平衡状态，则其水平方向受到的合力与竖直方向所受合力都一定为0，故水平方向有FN1＝FN2竖直方向有F＝(ma＋mb)g答案A疑问用“隔离法”单独研究a和b能得到答案吗？有什么缺点？规律总结1．选取研究对象的“整体法”与“隔离法”在研究由多个“有效物体”组成的系统时，把几个物体看成一个整体，只分析整体所受的外力，不分析其内部之间的力，这种方法叫做整体法；若把研究对象从系统中“隔离”出来，单独对其进行受力分析，就叫做隔离法．“整体法”与“隔离法”是相对的．应用“整体法”与“隔离法”要考虑以下四个方面：第一，不涉及系统内力时，首先考虑应用整体法，既“能整体、不隔离”．第二，应用“隔离法”，要先隔离“简单”的物体，比如待求量少、或受力少的物体．第三，关注各“隔离体”间力的关联，关联力以作用力、反作用力的形式存在于物体间，对整体系统来说则是内力．第四，在某些特殊情形中，研究对象可以是物体的一部分，甚至是绳子的结点、力的作用点等．2．矢量运算的“合成”与“分解”力是矢量，其合成与分解的法则均为“平行四边形定则”，但在具体运算中却表现为“合成”时常用“平行四边形定则(或三角形定则)”，而“分解”时常用“正交分解法”针对训练2如图8所示，质量为m、倾角为θ的斜面体放在水平地面上，光滑球体质量为M，放在斜面与竖直墙之间，斜面与球体均处于静止状态，设斜面受地面的摩擦力为Ff、支持力为FN，则下列说法正确的是()A．Ff＝mgcotθB．Ff＝MgtanθC．FN＝(M＋m)gD．FN＝Mgcosθ＋mg图8解析本题可完全模仿例2的方法求解．BC审题模板题型三巧用“三角形法”，破解动态平衡难题(通过引导审题，同学们一定能完成本题，请试着分析一下吧！)解析如图甲所示，小球处于平衡状态，所受的合力为0，即G、FN1、FN23个力的合力为零，三者构成矢量三角形，如图乙所示．当挡板逆时针旋转时，FN1方向始终不变，G大小方向均不变，可见FN2先变小，后变大，斜面对小球的支持力始终变小．甲乙答案AD规律总结动态平衡问题的处理方法当受力物体“缓慢”运动经历一系列的平衡状态时，需要分析判定这一过程中某一力变化趋势的特点及可能的“临界点”等，就形成了“动态平衡”现象．常有以下处理方法．(1)图解法：当物体受三个力作用时，在相应的“力三角形”中，先确定某个大小、方向都不变的力，再确定只改变大小或方向的力，最后在力分解合成的三角形中，从边长、角度的变化分析待求力大小、方向的变化，叫做图解法，图解法较为方便，也比较直观，一般适用于三力的情景．(2)解析法：在动态现象中，需要具体计算力的大小、确定力的方向时，或物体受力较多时，则要应用解析法、写出待求力大小、方向(角度)的函数表达式，在表达式中分析其变化特点及“临界值”等．(3)一些特殊的多力情景若能简化为三力情景，也可应用“图解法”．针对训练3如图10所示,小球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将()A．逐渐变大B．逐渐变小C．先增大后减小D．先减小后增大图10解析因为G、FN、FT三力共点平衡，故三力可以构成一个矢量三角形，如图所示，其中G大小和方向始终不变，FN的方向不变，大小可变，FT的大小和方向都在变，在细绳向上偏移过程中，可以作出一系列的矢量三角形，由图易得在变化过程中FT先减小后增大，而支持力FN一直变小．答案D返回