（京津鲁琼版）2020版高考物理总复习 第二章 第3节 受力分析 共点力的平衡课件

第二章相互作用第3节受力分析共点力的平衡【基础梳理】提示：重摩擦同一点静止匀速直线运动相等相反【自我诊断】判一判(1)物体沿光滑斜面下滑时，受到重力、支持力和下滑力的作用．()(2)加速度等于零的物体一定处于平衡状态．()(3)速度等于零的物体一定处于平衡状态．()提示：(1)×(2)√(3)×做一做(鲁科版必修1·P97·T1)用两条细绳把一个镜框悬挂在墙上，在如图所示的四种挂法中，细绳对镜框拉力最小的是()提示：B物体的受力分析【知识提炼】1．受力分析的基本思路(1)研究对象的选取方法：整体法和隔离法．(2)基本思路2．整体法与隔离法【题组突破】1．一建筑塔吊如图所示向右上方匀速提升建筑物料，若忽略空气阻力，则下列有关物料的受力图正确的是()解析：选D.由题意可知，物料匀速运动，合力为零，对物料受力分析知，拉力T与重力mg平衡，故选项A、B、C错误，D正确．2．(多选)(2019·广东百校联盟高三联考)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．3．(2019·保定模拟)磁性车载支架(图甲)使用方便，它的原理是将一个引磁片贴在手机背面，再将引磁片对准支架的磁盘放置，手机就会被牢牢地吸附住(图乙)．下列关于手机(含引磁片，下同)的说法中正确的是()A．汽车静止时，手机共受三个力的作用B．汽车静止时，支架对手机的作用力大小等于手机的重力大小C．当汽车以某一加速度向前加速时，手机可能不受支架对它的摩擦力作用D．只要汽车的加速度大小合适，无论是向前加速还是减速，手机都可能不受支架对它的摩擦力作用解析：选B.手机处于静止状态时，受力平衡，手机共受到重力、支架的支持力、摩擦力以及磁盘的吸引力，共4个力的作用，A错误；手机处于静止状态时，支架对手机的支持力、摩擦力、吸引力的合力与手机重力等大反向，B正确；因磁盘对手机的吸引力和手机所受支持力均与引磁片垂直，只要汽车有向前的加速度时，一定有沿斜面向上的摩擦力，故C、D均错误．受力分析的三点提醒(1)只画研究对象所受的力，不画研究对象对其他物体的作用力．(2)每分析一个力，都应找出施力物体．(3)一个力按性质力分析过后，不能再按效果力重复分析．共点力作用下物体平衡的分析方法【知识提炼】1．平衡中的研究对象选取(1)单个物体；(2)能看成一个物体的系统；(3)一个结点．2．静态平衡问题的解题“五步骤”【典题例析】(多选)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＝mgsinθD．FN＝mgtanθ[解析]方法一合成法滑块受力如图甲，由平衡条件知mgF＝tanθ⇒F＝mgtanθ，FN＝mgsinθ.方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.方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.方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.[答案]AC处理平衡问题的三点说明(1)物体受三个力平衡时，利用合成法或分解法比较简单．(2)物体受四个及以上的力作用时，一般要采用正交分解法．(3)建立坐标系时坐标轴与尽可能多的力重合，使需要分解的力尽可能少．【题组突破】1．(多选)(2019·吉林实验中学模拟)如图所示，质量为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＝m1g＋m2g－FsinθB．N＝m1g＋m2g－FcosθC．f＝FsinθD．f＝Fcosθ解析：选AD.对m1、m2整体受力分析，受到重力mg＝(m1＋m2)g、支持力N、拉力F、滑动摩擦力f，如图．根据共点力平衡条件，有Fcosθ－f＝0；N＋Fsinθ－mg＝0；解得：N＝mg－Fsinθ＝(m1＋m2)g－Fsinθ；f＝Fcosθ.2．(2019·哈尔滨三中调研)如图所示，水平细杆上套一球A，球A与球B间用一轻绳相连，质量分别为mA和mB，由于B球受到水平风力作用，球A与球B一起向右匀速运动．已知细绳与竖直方向的夹角为θ，则下列说法中正确的是()A．球A与水平细杆间的动摩擦因数为mBsinθmA＋mBB．球B受到的风力F为mBgtanθC．风力增大时，若A、B仍匀速运动，轻质绳对球B的拉力保持不变D．杆对球A的支持力随着风力的增加而增加解析：选B.对球B受力分析，受重力、风力和拉力，如图甲所示：风力为F＝mBgtanθ，绳对B球的拉力为T＝mBgcosθ，把环和球当作一个整体，对其受力分析，受重力(mA＋mB)g、支持力N、风力F和向左的摩擦力f，如图乙所示，根据共点力平衡条件可得：杆对A环的支持力大小N＝(mA＋mB)g，摩擦力f＝F，则A环与水平细杆间的动摩擦因数为μ＝fN＝mBtanθmA＋mB，B正确，A错误；当风力增大时，θ增大，则T增大，C错误；对整体分析，竖直方向上杆对环A的支持力NA＝(mA＋mB)g不变，D错误．3．(2019·河北衡水模拟)如图所示，有5000个质量均为m的小球，将它们用长度相等的轻绳依次连接，再将其左端用细绳固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球静止．若连接天花板的细绳与水平方向的夹角为45°，则第2011个小球与2012个小球之间的轻绳与水平方向的夹角α的正切值等于()A.20112989B.20115000C.29895000D.29892011解析：选C.以5000个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图甲所示：根据平衡条件得：F＝5000mg再以第2012个到5000个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图乙所示：则有：tanα＝2989mgF＝29895000，故选项C正确，选项A、B、D错误．动态平衡问题的分析方法【知识提炼】分析动态平衡问题常用的三种方法方法步骤图解法(1)根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化；(2)确定未知量大小、方向的变化方法步骤相似三角形法(1)根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形，确定对应边，利用三角形相似知识列出比例式；(2)确定未知量大小的变化情况解析法(1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式；(2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况【典题例析】角度一图解法(多选)(2019·山东临沂调研)甲、乙两人用绳aO和bO通过装在P楼和Q楼楼顶的定滑轮，将质量为m的物块由O点沿Oa直线缓慢地向上提升，如图所示∠aOb为锐角．则在物块由O点沿Oa直线缓慢上升过程中，以下判断正确的是()A．aO绳和bO绳中的弹力逐渐减小B．aO绳中的弹力逐渐增大C．aO绳中的弹力先减小后增大，bO绳中的弹力一直增大D．bO绳中的弹力先减小后增大[解析]以物块为研究对象，分析受力情况：重力G、bO的拉力F和绳子aO的拉力T，由平衡条件得知，F和T的合力与G大小相等、方向相反，当物块向上缓慢移动时，aO绳方向不变，则T方向不变，bO绳绕O点逆时针转动，作出转动过程中三个位置的力的合成图，如图中由3到2到1的过程，由图可以看出aO绳拉力T一直变大，bO绳弹力F先减小后变大，故B、D正确，A、C错误．[答案]BD(2019·福建莆田模拟)如图所示，一光滑小球静置在光滑半球面上，被竖直放置的光滑挡板挡住，现水平向右缓慢地移动挡板，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面且球面始终静止)，挡板对小球的推力F、半球面对小球的支持力FN的变化情况是()A．F增大，FN减小B．F减小，FN增大C．F减小，FN减小D．F增大，FN增大解析：选D.先对小球受力分析，受重力、半圆球对其的支持力和挡板对其的支持力，设半圆球对其支持力方向与竖直方向的夹角为θ，根据共点力平衡条件，有FN＝mgcosθ，F＝mgtanθ，挡板保持竖直且缓慢地向右移动过程中，角θ不断变大，故F变大，FN变大，D正确，A、B、C错误．角度二相似三角形法(多选)(2019·甘肃兰州模拟)两轻杆通过铰链相连构成一个三角形框架，AB、BC、CA三边长度为30cm、20cm、40cm，在A点用一细线挂1kg物块，系统处于静止，则(g＝10m/s2)()A．AB杆对A点有沿杆从B点指向A点的弹力B．CA杆作用于A点的弹力不一定沿CA杆方向C．CA杆产生的弹力大小为20ND．若改为挂一个0.5kg物块，则AB杆上弹力也会变为原来一半[解析]分析受力情况可知，AB杆对A点有沿杆从A点指向B点的拉力，选项A错误；由于是轻杆，且通过铰链连接，则CA杆作用于A点的弹力一定沿CA杆方向，选项B错误；分析A点的受力，由相似三角形关系可知：mgBC＝FCAAC，解得FCA＝2mg＝20N，选项C正确；因mgBC＝FABAB，若改为挂一个0.5kg物块，则AB杆上弹力也会变为原来一半，选项D正确．[答案]CD(2019·湖南长沙一模)如图所示，竖直绝缘墙壁上的Q处有一个固定的质点A，在Q的上方P点用丝线悬挂着另ｰ个质点B.A、B两质点因带同种电荷而相斥，致使悬线与竖直方向成一角度，由于缓慢漏电使A、B两质点带的电荷量逐渐减少，在电荷漏完之前A、B未接触，下列说法正确的是()A．A、B之间的库仑力先变大后变小B．A、B之间的库仑力一直变大C．丝线的拉力一直不变D．丝线的拉力先变大后变小解析：选C.对球B受力分析，受重力、细线的拉力、库仑力，如图所示：根据共点力平衡条件，图中力三角形与几何三角形PAB相似，故：GPA＝TPB＝FAB，由于PB、PA不变，AB减小，故T不变，F减小，故C正确．角度三解析法(多选)(2017·高考天津卷)如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态．如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是()A．绳的右端上移到b′，绳子拉力不变B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移[解析]设两段绳子间的夹角为2α，由平衡条件可知，2Fcosα＝mg，所以F＝mg2cosα，设绳子总长为L，两杆间距离为s，由几何关系L1sinα＋L2sinα＝s，得sinα＝sL1＋L2＝sL，绳子右端上移，L、s都不变，α不变，绳子张力F也不变，A正确；杆N向右移动一些，s变大，α变大，cosα变小，F变大，B正确；绳子两端高度差变化，不影响s和L，所以F不变，C错误；衣服质量增加，绳子上的拉力增加，由于α不会变化，悬挂点不会右移，D错误．[答案]AB如图所示，表面粗糙的固定斜面顶端安有定滑轮，两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)，P悬于空中，Q放在斜面上，均处于静止状态．当用水平向左的恒力推Q时，P、Q仍静止不动，则()A．轻绳上拉力一定变小B．轻绳上拉力一定不变C．Q受到的摩擦力一定变小D．Q受到的摩擦力一定变大解析：选B.对物体P受力分析，受重力和拉力，二力平衡，故绳子的拉力等于物体P的重力；当用水平向左的恒力推Q时，P、Q仍静止不动，故绳子的拉力仍然等于物体P的重力，轻绳上拉力一定不变，故A错误，B正确；再对物体Q受力分析，受重力、拉力、支持