（北京版）2021高考物理一轮复习 第二章 相互作用 第4讲 受力分析 共点力的平衡课件

第4讲受力分析共点力的平衡知识梳理一、受力分析1.受力分析的步骤(1)明确①研究对象——即确定分析受力的物体。(2)隔离物体分析——将研究对象从周围物体中②隔离出来,进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。(3)画出受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出③力的方向。(4)检查画出的每一个力能否找出它的④施力物体,检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态,否则,必然出现了漏力、添力或错力现象。2.受力分析的一般顺序场力(⑤重力、电场力、磁场力);接触力(⑥弹力、摩擦力)。二、共点力作用下物体的平衡1.平衡状态:物体处于①静止或②匀速直线运动状态。2.共点力的平衡条件:F合=③0或者 00xyFF④　。　⑤　。　3.平衡条件的推论 二力平衡如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等,方向相反,为一对平衡力三力平衡如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小⑥相等、方向⑦相反多力平衡如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力大小⑧相等,方向⑨相反1.(2018朝阳期中)如图所示,玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动,若忽略摩擦,关于玻璃球的受力情况,下列说法中正确的是 (A) A.只受重力和支持力B.受重力、支持力和压力C.受重力、支持力和向心力D.受重力、压力和向心力解析玻璃球受到重力和碗的支持力,因其做匀速圆周运动,重力和支持力的合力提供向心力,向心力并不是它实际受到的单独的一个力,A项正确。2.如图所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45°,日光灯保持水平,所受重力为G,左右两绳的拉力大小分别为(B) A.G和GB. G和 GC. G和 GD. G和 G222212321212解析根据对称性知两绳拉力大小相等,设为F,日光灯处于平衡状态,由2Fcos45°=G得F= G,B项正确。223.如图所示,在粗糙水平地面上放一质量为M的斜面,质量为m的木块沿斜面匀速下滑,此过程中斜面保持静止,重力加速度为g,则 (C) A.地面对斜面有水平向右的摩擦力B.地面对斜面有水平向左的摩擦力C.地面对斜面的支持力等于(M+m)gD.地面对斜面的支持力小于(M+m)g解析木块匀速下滑,木块与斜面整体受力平衡。对木块与斜面整体受力分析,其受重力、支持力且FN=(M+m)g,A、B、D错误,C正确。深化拓展考点一受力分析1.受力分析的一般步骤2.受力分析的角度和依据从力的概念判断寻找对应的施力物体从力的条件判断寻找产生的原因从力的效果判断寻找是否发生形变或改变物体的运动状态(即是否产生了加速度)从力的相互性判断从力的反作用角度去寻找如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止。物体A的受力个数为 (B) A.2B.3C.4D.5解析对B受力分析如图甲所示,B共受四个力作用而平衡,其中A对B有两个作用力,且该二力合力方向竖直向下,由牛顿第三定律知,B对A亦有两个作用力,且其合力方向竖直向上,由平衡条件可知,墙对A无弹力作用,由摩擦力产生的条件可知,墙对A亦无摩擦力。 也可以用整体法判断墙与A间有无作用力:对A、B整体,由平衡条件知,墙对A无弹力作用,因为水平方向合力为零,若有弹力,无其他力与其平衡。因此,A共受三个力作用(如图乙所示)。考点二共点力作用下的平衡问题一、求解平衡问题的基本思路和方法1.求解平衡问题的基本思路(1)明确平衡状态(加速度为零);(2)巧选研究对象(整体法和隔离法);(3)受力分析(规范画出受力示意图);(4)建立平衡方程(灵活运用力的合成法、矢量三角形法、正交分解法及数学解析法);(5)求解或讨论(解的结果及物理意义)。2.解答共点力平衡的常用方法 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,方向相反效果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时,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力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三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2-1(多选)如图所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A端、B端是固定的。平衡时AO是水平的,BO与水平方向的夹角为θ。AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是(重力加速度为g) (BD) A.F1=mgcosθB.F1= C.F2=mgsinθD.F2= tanmgθsinmgθ解析解法一:(合成法)由平行四边形定则,作出F1、F2的合力F12,如图甲所示,又考虑到F12=mg,解直角三角形得F1= ,F2= ,故选项B、D正确。 tanmgθsinmgθ解法二:(分解法)用效果分解法求解。F2共产生两个作用效果,一个是水平方向沿A→O拉绳子AO,另一个是拉着竖直方向的绳子。如图乙所示,将F2分解在这两个方向上,结合力的平衡知识得:F1=F2'= ,F2= = 。显然,也可以按F3(或F1)产生的效果分解F3(或F1)来求解此题。解法三:(正交分解法)将O点受的力沿水平方向、竖直方向正交分解,如图丙所示。由力的平衡条件得F2cosθ-F1=0,F2sinθ-mg=0,解得F2= ,F1= 。tanmgθ2sinFθsinmgθsinmgθtanmgθ2-2如图所示,两球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连,球B用长为l的轻质细绳悬于O点,球A固定在O点正下方,且O、A之间的距离恰为l,系统平衡时绳子所受的拉力为F1,现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧,仍使系统平衡,此时绳子所受的拉力为F2,则F1与F2的大小关系为 (B) A.F1F2B.F1=F2C.F1F2D.无法确定解析如图所示,分析B球的受力情况,B球受到重力、弹簧的弹力和绳的拉力,由相似三角形比例关系和OA=OB知,绳的拉力等于B球的重力,所以F1=F2=G。 二、整体法与隔离法在共点力平衡问题中的应用受力分析时若不涉及物体间内部相互作用,一般用整体法,即以整体为研究对象;反之,若研究物体间内部的相互作用,则要用隔离法,选取研究对象的原则是以受力较少物体为隔离体。 2-3在粗糙水平面上放着一个三角形木块abc,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个物体,m1m2,如图所示,若三角形木块和两物体都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块 (D) A.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向右B.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向左C.有摩擦力的作用,但摩擦力的方向不能确定,因m1、m2、θ1、θ2的数值均未给出D.以上结论都不对解析(整体法)由于三角形木块和斜面上的两物体都静止,可以把它们看成一个整体,如图所示,竖直方向受到重力(m1+m2+M)g和支持力FN的作用处于平衡状态,水平方向无任何滑动趋势,因此不受地面的摩擦力作用。 2-4(多选)如图所示,质量分别为m1、m2的A、B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,力F与水平方向成θ角。重力加速度为g,则A所受支持力N和摩擦力f正确的是 (AC)A.N=m1g+m2g-FsinθB.N=m1g+m2g-FcosθC.f=FcosθD.f=Fsinθ解析对于A、B和轻弹簧组成的系统受力分析如图,由平衡条件知 水平方向f=Fcosθ竖直方向N+Fsinθ=m1g+m2g得N=m1g+m2g-Fsinθ,正确选项为A、C。