高中物理【受力分析-共点力的平衡】一轮复习

必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航1第3讲受力分析共点力的平衡必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航2C必备知识落实一、受力分析1．受力分析的定义把指定物体(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________，这个过程就是受力分析．示意图必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航32．受力分析的一般步骤明确研究对象→可以是单个物体，也可以是多个物体的组合，选取方法：______法或______法⇩进行受力分析→先分析重力、场力和已知力，再按______面分析弹力、摩擦力，最后分析其他力⇩画受力示意图→边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出各力的方向，尽量做到大力长线、小力短线整体隔离接触必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航4二、共点力作用下物体的平衡1．平衡状态(1)静止：物体的速度和________都等于零的状态．(2)匀速直线运动：物体的加速度为零、速度不为零的状态．2．平衡条件(1)物体所受合外力为零，即F合＝0.(2)若采用正交分解法，平衡条件表达式为Fx＝0，Fy＝0.加速度必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航53．物体平衡条件的相关推论(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______．(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相等、方向相反．(3)多力平衡：如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与______力的合力大小相等，方向相反．相等相反合力其余必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航61．受力物体与周围物体的每个接触处最多有两个接触力——弹力、摩擦力．2．受力分析时若某个力的大小和方向不能确定，可以试一试分析该力的反作用力，再由牛顿第三定律得出该力．3．对物体受力分析时，只分析物体受到的力，不考虑物体施加的力．4．物体速度为零时，不一定处于平衡状态，如竖直上抛运动到最高点．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航75．解题中常用到的二级结论①物体处于平衡状态时，沿任意方向的合力均为0.②物体受多个力作用处于平衡状态时，其中几个力的合力与其余力的合力必定等大反向．③物体受三个非平行力作用处于平衡状态，这三个力的作用线必定在同一平面内，而且这三个力必定为共点力．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航8一、易混易错判断1．对物体受力分析时，只能画该物体受到的力，其他物体受到的力不能画在该物体上．()2．物体沿光滑斜面下滑时，受到重力、支持力和下滑力的作用．()3．物体的速度为零即处于平衡状态．()4．物体处于平衡状态时，其加速度一定为零．()5．物体受两个力作用处于平衡状态，这两个力必定等大反向．()6．物体处于平衡状态时，其所受的作用力必定为共点力．()7．物体受三个力F1、F2、F3作用处于平衡状态，若将F2转动90°，则三个力的合力大小为2F2.()√××√√×√必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航9二、教材习题及改编1．(鲁科版必修1·P97·T2)(多选)如图所示，水平地面上的物体A，在斜向上的拉力F的作用下，向右做匀速运动，则下列说法中正确的是()A．物体A可能只受到三个力的作用B．物体A一定受到四个力的作用C．物体A受到的滑动摩擦力大小为FcosθD．物体A对水平面的压力大小一定为FsinθBC必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航10解析：选BC．物体水平向右做匀速运动，合力必为零，所以必受水平向左的摩擦力，且有f＝Fcosθ，因滑动摩擦力存在，地面一定对物体A有竖直向上的支持力，且有N＝mg－Fsinθ，所以选项B、C正确，A、D错误．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航112．如图，某电视台每周都有棋类节目，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上，不计棋子之间的相互作用力，下列说法正确的是()A．小棋子共受三个力作用B．棋子对棋盘的压力大小等于重力C．磁性越强的棋子所受的摩擦力越大D．质量不同的棋子所受的摩擦力大小不同D必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航12解析：选D．小棋子受到重力G、棋盘面的吸引力F引、支持力FN和静摩擦力Ff，共四个力作用，重力竖直向下，摩擦力竖直向上，且重力和摩擦力是一对平衡力；支持力和吸引力为一对平衡力；棋子掉不下来的原因是棋盘对它向上的摩擦力和它的重力大小相等，所以质量不同的棋子所受摩擦力大小不同，故选项D正确．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航133．(多选)如图所示，一架救援直升机通过软绳打捞河中物体，物体质量为m，由于河水的流动对物体产生水平方向的冲击力，使软绳偏离竖直方向，当直升机相对地面静止时，绳子与竖直方向成θ角，已知物体所受的浮力不能忽略．下列说法正确的是()A．绳子的拉力为mgcosθB．绳子的拉力可能小于mgC．物体受到河水的水平方向的作用力等于绳子的拉力D．物体受到河水的水平方向的作用力小于绳子的拉力BD必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航14解析：选BD．对物体受力分析，如图所示：根据平衡条件，竖直方向有F浮＋FTcosθ＝mg，则有FT＝mg－F浮cosθ，故绳子的拉力可能小于mg，故A错误，B正确．在水平方向上有Ff＝FTsinθ，sinθ1，有FfFT，物体受到河水的水平方向的作用力小于绳子的拉力，故C错误，D正确．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航15C关键能力突破考点一物体的受力分析自主学习1．整体法与隔离法整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航162.受力分析的注意事项(1)养成按照一定顺序进行受力分析的习惯．(2)涉及弹簧弹力时，要注意拉伸或压缩可能性分析．(3)分析摩擦力时要特别注意摩擦力的方向．(4)对于不能确定的力可以采用假设法分析．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航171.(隔离法的应用)(多选)如图所示，地面上固定一个斜面，斜面上叠放着A、B两个物块并均处于静止状态．现对物块A施加一斜向上的力F作用，A、B两个物块始终处于静止状态，则木块B的受力个数可能是()A．3个B．4个C．5个D．6个BC必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航18解析：选BC．对A受力分析可得，A受竖直向下的重力、斜向左上方的拉力F、竖直向上的支持力及水平向右的摩擦力．对B受力分析可得，B受重力、A对B的压力、斜面的支持力、A对B向左的摩擦力，且斜面若对B没有摩擦力，则B受到4个力，若斜面对B有摩擦力，则B受5个力，选项A、D错误，B、C正确．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航192.(整体法、隔离法的综合应用)如图所示，物体A靠在竖直墙面上，A、B质量都不为零，在一竖直向上的力F作用下，都保持静止．关于物体A与B的受力，下列说法正确的是()A．A与B之间一定有压力，不一定有摩擦力B．A与B之间一定有压力和摩擦力C．A与墙壁之间可能有压力，不一定有摩擦力D．A与墙壁之间一定有压力，不一定有摩擦力B必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航20解析：选B．对AB整体受力分析，竖直方向上F＝GA＋GB，水平方向上不受力，所以墙对A没有弹力也没有摩擦力；对A受力分析，其受重力、B对A的弹力，由于弹力不是竖直向上的，所以应该还受到B对A的摩擦力的作用，所以A、B之间一定有压力和摩擦力，故B正确．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航213．(动力学分析法的应用)(多选)如图所示，工作人员将小车和冰球推进箱式吊车并运至冰雕顶部安装，先后经历了水平向右匀速、水平向右匀减速、竖直向上匀加速、竖直向上匀减速直线运动四个过程．冰球与水平底板和右侧斜挡板始终保持接触但摩擦不计．关于冰球的受力情况，下列判断正确的是()A．水平向右匀速过程，冰球一定受到三个力B．水平向右匀减速过程，冰球可能只受到两个力C．竖直向上匀加速过程，冰球一定受到两个力D．竖直向上匀减速过程，冰球可能受到一个力BCD必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航22解析：选BCD．向右匀速过程，冰球受重力与支持力两个力，故选项A错误；冰球向右匀减速过程，有可能只受重力和右侧斜挡板对它的弹力，这两个力的合力恰好水平向左，使其匀减速而不受底板的支持力，故选项B正确；冰球向上匀加速的过程，受重力和支持力两个力，合力向上，故选项C正确；如果冰球向上匀减速运动的加速度为g，则冰球就只受重力，故选项D正确．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航23【题后反思】受力分析的四个注意点(1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆．(2)每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有．(3)合力和分力不能重复考虑．(4)对整体进行受力分析时，系统内的几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航24考点二共点力的平衡问题多维探究解答平衡问题四种常用方法对比适用条件注意事项优点合成法物体受三个力作用而平衡(1)表示三个力大小的线段长度不可随意画(2)两力的合力与第三个力等大反向分解法物体受三个力作用而平衡合力为物体所受的力，而两个分力分别与物体受到的另两个力等大反向对于物体所受的三个力，有两个力相互垂直或两个力大小相等的平衡问题求解较简单必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航25适用条件注意事项优点正交分解法物体受三个或三个以上的力作用而平衡选坐标轴时应使尽量多的力与坐标轴重合对于物体受三个以上的力处于平衡状态的问题求解较方便力的三角形法物体受三个力作用而平衡将三个力的矢量图平移，构成一个依次首尾相连接的矢量三角形常用于求解一般矢量三角形中未知力的大小和方向必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航26第1维度：单个物体的平衡如图所示，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＝mgtanθA必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航27解析：选A．解法一：合成法滑块受力如图甲，由平衡条件知：mgF＝tanθ，解得F＝mgtanθ，FN＝mgsinθ.必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航28解法二：效果分解法将重力按产生的效果分解，如图乙所示，F＝G2＝mgtanθ，FN＝G1＝mgsinθ.必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航29解法三：正交分解法将滑块受的力沿水平、竖直方向分解，如图丙所示，mg＝FNsinθ，F＝FNcosθ，联立解得：F＝mgtanθ，FN＝mgsinθ.必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航30解法四：封闭三角形法如图丁所示，滑块受的三个力组成封闭三角形，解直角三角形得：F＝mgtanθ，FN＝mgsinθ，故A正确．必备知识落实关键能力突破学科素养达成限时规范训练栏目导航31第2维度：多个物体的平衡在竖直墙壁间有质量分别是m和2m的半圆球A和圆球B，其中B的球面光滑，半圆球A与左侧墙壁之间存在摩擦．两球心之间连线与水平方向成30°的夹角，两球恰好不下滑，设最大静摩擦力等于滑动