【步步高】(浙江专用)2015高考物理大一轮复习 第二章 专题二受力分析 共点力的平衡课件

第二章相互作用专题二受力分析共点力的平衡题组答案1.C2.B3.AC考点梳理答案1、静止匀速直线运动F合＝02、（1）相等相反（2）相等相反（3）相等相反题组扣点考点一物体的受力分析1．定义：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图，这个过程就是受力分析．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．课堂探究【例1】如图4所示，木块A和B接触面水平，在水平力F作用下，木块A、B保持静止，则木块B受力的个数可能是()A．3个B．4个C．5个D．6个FFN（mA+mB）g思路点拨整体分析斜面对B的摩擦力可有可无隔离A分析FFfA对斜面有摩擦力和压力FBAFABmAgmBgFf′FN隔离B分析受4个或5个力BC课堂探究受力分析的方法步骤课堂探究受力分析及整体法与隔离法考点定位【突破训练1】如图所示，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之间一定有摩擦力AD解题指导根据整体法，把a、b作为一个整体墙面对a没有弹力和摩擦力将a隔离将b隔离思考：墙面对a的摩擦力?bGNFfabFNFfbaFaGFabGGFF墙课堂探究考点二平衡条件的应用方法1．处理平衡问题的常用方法方法内容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物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，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力的三角形法对受三个力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三个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课堂探究2.处理平衡问题的两点说明(1)物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比较简单．(2)解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少．物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法．课堂探究物体的平衡、正交分解、整体法与隔离法考点定位【例2】如图所示，质量为M的斜面体A置于粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m的小球B置于斜面上，整个系统处于静止状态．已知斜面倾角θ＝30°轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上，不计小球与斜面间的摩擦，则()A.斜面体对小球的作用力大小为mgB.轻绳对小球的作用力大小为mg/2C.斜面体对水平面的压力大小为(M＋m)gD.斜面体与水平面间的摩擦力大小为mgBD解题指导以小球为研究对象，对其受力分析34x轴：mgsinθ－FT＝0y轴：FN－mgcosθ＝0N32FmgT12Fmg把小球和斜面体作为一个整体进行研究x轴：Ff－FTcosθ＝0y轴：FN′＋FTsinθ－(M＋m)g＝0N34FMgmgf34Fmg牛顿第三定律课堂探究课堂探究【突破训练2】如图7所示，质量为m的人用不可伸长的绳子通过定滑轮拉住箱子，使箱子静止在斜面上，拉箱子的绳子平行于斜面.不计滑轮的质量和绳子的质量以及箱子与斜面间的摩擦.保持人拉绳的位置及手的高度不变，当人拉着绳子向右后退一步后，若箱子还是处于静止状态.则人走动后与走动前相比()图7A.人受到的合力增大B.人受到地面的作用力增大C.人受到绳子的拉力增大D.人与接触面间的动摩擦因数增大解析设箱子的质量M，则FT＝Mgsinα始终不变，C错.人初、末状态均静止，F合＝0，A错.μ与FN无关，不变，D错.FT不变时向后退一步，使FT与水平线间夹角θ减小，Ff＝FTcosθ增大，又FN＝mg不变，地面对人的作用力增大，B对.B考点三用图解法进行动态平衡的分析1．动态平衡：是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题．2．基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”．3．基本方法：图解法和解析法．课堂探究解题技巧【例3】如图所示,物体在沿粗糙斜面向上的拉力F作用下处于静止状态.当F逐渐增大到物体即将相对于斜面向上运动的过程中，斜面对物体的作用力可能()A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大后减小D．先减小后增大AD图解法斜面对物体的作用力是斜面对物体的支持力与摩擦力的合力审题要点解题指导FGF斜对物课堂探究解题技巧【突破训练3】如图所示，将球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上，当细绳由水平方向缓慢向上偏移至竖直方向的过程中，细绳上的拉力将()A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大后减小D．先减小后增大D图解法解题指导TNFGGG不变FN方向不变动态三角形课堂探究考点四平衡中的临界与极值问题1．临界问题当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述．常见的临界状态有：(1)两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0(主要体现为两物体间的弹力为0)(2)绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值；绳子绷紧与松驰的临界条件为绳中张力为0；(3)存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大．研究的基本思维方法：假设推理法．2．极值问题平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题．一般用图解法或解析法进行分析．课堂探究【例4】重为G的木块与水平地面间的动摩擦因数为μ，一人欲用最小的作用力F使木块做匀速运动，则此最小作用力的大小和方向应如何？解析木块在运动过程中受摩擦力作用，要减小摩擦力，应使作用力F斜向上，设当F斜向上与水平方向的夹角为α时，F的值最小．木块受力分析如图所示由平衡条件知：Fcosα－μFN＝0，Fsinα＋FN－G＝0解上述二式得：F＝μGcosα＋μsinα令tanφ＝μ，则sinφ＝μ1＋μ2，cosφ＝11＋μ2可得F＝μGcosα＋μsinα＝μG1＋μ2cosα－φ可见当α＝φ＝arctanμ时，F有最小值，即Fmin＝μG1＋μ2课堂探究解决极值问题和临界问题的方法(1)图解法：根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值．(2)数学解法：通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(或画出函数图象)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)．课堂探究【突破训练4】如图10所示，一质量为M、倾角为θ的斜面体在水平地面上，质量为m的小木块(可视为质点)放在斜面上，现用一平行斜面、大小恒定的拉力F作用于小木块，拉力在斜面所在的平面内绕小木块旋转一周的过程中，斜面体和木块始终保持静止状态.下列说法中正确的是()图10A.小木块受到斜面的最大摩擦力为F＋mgsinθB.小木块受到斜面的最小摩擦力可能为零C.斜面体受到地面的最大摩擦力为FD.斜面体受到地面的最小摩擦力为零课堂探究解析斜面与木块间始终保持相对静止，若F＝mgsinθ，方向沿斜面向上，则Ff＝0最小.若F方向沿斜面向下，则Ff＝F＋mgsinθ最大，A、B对.又由整体法知F水平时，斜面体所受Ff′最大为F，C对.若要斜面体受地面Ff′＝0，则木块对斜面体没作用力或作用力竖直，不可能，D错.ABC7．整体法与隔离法在平衡问题中的应用整体法和隔离法的使用技巧当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法；而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用隔离法．整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法．学科素养培养解题方法【例5】如图11所示，A、B、C、D四个人做杂技表演，B站在A的肩上，双手拉着C和D，A撑开双手水平支持着C和D.若四个人的质量均为m，他们的臂长相等，重力加速度为g，不计A手掌与C、D身体间的摩擦．下列结论错误的是()A．A受到地面的支持力为4mgB．B受到A的支持力为3mgC．B受到C的拉力约为mgD．C受到A的推力约为mg整体法与隔离法解题指导选ABCD整体为研究对象N=4Fmg地2332334mgN地F整体法D学科素养培养1.(2013·新课标Ⅱ·15)如图12，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上．若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2＞0)．由此可求出()A．物块的质量B．斜面的倾角C．物块与斜面间的最大静摩擦力D．物块对斜面的正压力F1fmF2mgsinafm当拉力为F1时，则F1＝mgsinθ＋fm当拉力为F2时，F2＋fm＝mgsinθ由此解得fm＝F1－F22，其余几个量无法求出，只有选项C正确C高考模拟高考题组12模拟题组3452．(2013·天津·5)如图13所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点．现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是()A．FN保持不变，FT不断增大B．FN不断增大，FT不断减小C．FN保持不变，FT先增大后减小D．FN不断增大，FT先减小后增大G如图所示，当FT方向与斜面平行时，FT最小，所以FT先减小后增大，FN一直增大，只有选项D正确．D高考模拟高考题组12模拟题组3453．(2013·广东·20)如图14，物体P静止于固定的斜面上，P的上表面水平，现把物体Q轻轻地叠放在P上，则()A．P向下滑动B．P静止不动C．P所受的合外力增大D．P与斜面间的静摩擦力增大解析设斜面的倾角为θ，放上Q，相当于增加了P的质量，对P受力分析并列平衡方程得mgsinθ＝f≤μmgcosθ，N＝mgcosθ.当m增加时，不等式两边都增加，不等式仍然成立，P仍然静止，故选B、D.BD高考模拟高考题组12模拟题组3454.如图15所示，用三根轻绳将A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接．然后用一水平方向的力F作用于A球上,此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态．已知三根轻绳的长度之比为OA∶AB∶OB＝3∶4∶5,两球质量关系为mA＝2mB＝2m,则下列说法正确的是()A．OB绳的拉力大小为2mgB．OA绳的拉力大小为10mg3C．F的大小为4mg3D．AB绳的拉力大小为mg解析对B球受力分析知：FOB＝mBg＝mg而AB绳拉力FAB一定为零，否则B球不能平衡，A、D两项错．对A球受力分析如图：由OA∶AB∶OB＝3∶4∶5知∠BOA＝53°，∠AOG＝37°所以F＝Gtan37°＝2mg34＝83mgFOA＝Gsin37°＝2mg35＝103mg，选项B对，C错．正确选项为B.B高考模拟高考题组12模拟题组3455．如图16所示，水平面上有一固定的粗糙程度处处相同的圆弧形框架ABC，框架下面放置一块厚度不计的金属板，金属板的中心O点是框架的圆心，框架上套有一个轻圆环，用轻弹簧把圆环与金属板的O点固定连接，开始轻弹簧处于水平拉紧状态．用一个始终沿框架切线方向的拉力F拉动圆环从左侧水平位置缓慢绕框架运动，直到轻弹簧达到竖直位置，金属板始终保持静止状态，则在整个过程中()A．水平面对金属板的支持力逐渐减小B．水平面对金属板的摩擦力逐渐增大C．沿框架切线方向对圆环的拉力逐渐减小D．框架对圆环的摩擦力逐渐变大FfMgFNA高考模拟高考题组12模拟题组345