高三物理一輪複習第二章 內部 專題二

2022-09-04 22:42:03 字數 3280 閱讀 2569

考綱解讀 1.學會進行受力分析的一般步驟與方法.2.掌握共點力的平衡條件及推論.3.掌握整體法與隔離法,學會用**法分析動態平衡問題和極值問題.

1.[對物體受力分析]如圖1所示,兩個等大、反向的水平力f分別作用在物體a和b上,a、b兩物體均處於靜止狀態.若各接觸面與水平地面平行,則a、b兩物體各受幾個力(  )

圖1a.3個、4個b.4個、4個

c.4個、5個d.4個、6個

答案 c

解析由於a靜止,a受重力、b的支援力、拉力f及b對a向左的靜摩擦力,共4個力.

把a、b看做乙個整體可知,兩個力f的效果抵消,地面對b沒有靜摩擦力作用,故b受重力、拉力f、地面的支援力、a對b的壓力和a對b向右的靜摩擦力,共5個力的作用.選項c正確.

2.[受力分析和平衡條件的應用]如圖2所示,運動員的雙手握緊豎直放置的圓形器械,在手臂oa由水平方向緩慢移動到oa′位置的過程中,若手臂oa、ob的拉力分別為fa和fb,則下列表述正確的是

圖2一定小於運動員的重力g

與fb的合力始終大小不變

的大小保持不變

的大小保持不變

答案 b

解析本題考查共點力平衡的知識,意在考查學生對共點力平衡的條件、共點力平衡時各個力之間的關係的掌握.手臂oa緩慢移動時,運動員受到的拉力與運動員所受的重力平衡,如圖所示,fa與g的合力f合與fb等大反向,fa=gtan θ,當θ>45°時,fa>g;當θ<45°時,fa3.[整體法和隔離法的應用]如圖3所示,質量分別為m1、m2的兩個物體通過輕彈簧連線,在力f的作用下一起沿水平方向做勻速直線運動(m1在地面上,m2在空中),力f與水平方向成θ角.

則m1所受支援力fn和摩擦力ff正確的是

圖3 θ

θ θθ答案 ac

解析將m1、m2和彈簧看做整體,受力分析如圖所示

根據平衡條件得ff=fcos θ

fn+fsin θ=(m1+m2)g

則fn=(m1+m2)g-fsin θ

故選項a、c正確.

1.共點力作用下物體的平衡

(1)平衡狀態

物體處於靜止或勻速直線運動的狀態.

(2)共點力的平衡條件:f合=0或者

2.共點力平衡的幾條重要推論

(1)二力平衡:如果物體在兩個共點力的作用下處於平衡狀態,這兩個力必定大小相等,方向相反.

(2)三力平衡:如果物體在三個共點力的作用下處於平衡狀態,其中任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等,方向相反.

(3)多力平衡:如果物體受多個力作用處於平衡狀態,其中任何乙個力與其餘力的合力大小相等,方向相反.

考點一物體的受力分析

1.定義:把指定物體(研究物件)在特定的物理環境中受到的所有外力都找出來,並畫出受力示意圖,這個過程就是受力分析.

2.受力分析的一般順序:先分析場力(重力、電場力、磁場力),再分析接觸力(彈力、摩擦力),最後分析其他力.

例1 如圖4所示,木塊a和b接觸面水平,在水平力f作用下,木塊a、b保持靜止,則木塊b受力的個數可能是

圖4a.3個 b.4個 c.5個 d.6個

解析根據整體法,把a、b作為乙個整體,整體受重力、水平向左

的推力f,斜面的支援力fn,斜面對整體的摩擦力可有可無,即斜面

對b物體的摩擦力無法判斷.將a隔離,b對a有向右的靜摩擦力,

故a對b有向左的靜摩擦力,所以b受力分析如圖,所以b物體受力可能是4個也有可

能是5個.

答案 bc

受力分析的方法步驟

突破訓練1 如圖5所示,在恒力f作用下,a、b兩物體一起沿粗糙豎直牆面勻速向上運動,則關於它們受力情況的說法正確的是

圖5一定受到4個力

可能受到4個力

與牆壁之間一定有彈力和摩擦力

與b之間一定有摩擦力

答案 ad

解析將a、b看成整體,其受力圖如圖甲所示,說明a與牆壁之間沒有彈力和摩擦力作用;對物體b進行受力分析,如圖乙所示,b受到3個力作用,所以a受到4個力作用.

甲乙考點二平衡條件的應用方法

1.處理平衡問題的常用方法

2.處理平衡問題的兩點說明

(1)物體受三個力平衡時,利用力的分解法或合成法比較簡單.

(2)解平衡問題建立座標系時應使盡可能多的力與座標軸重合,需要分解的力盡可能少.物體受四個以上的力作用時一般要採用正交分解法.

例2 如圖6所示,質量為m的斜面體a置於粗糙水平面上,用輕繩拴住質量為m的小球b置於斜面上,整個系統處於靜止狀態.已知斜面傾角θ=30°,輕繩與斜面平行且另一端固定在豎直牆面上,不計小球與斜面間的摩擦,則

圖6a.斜面體對小球的作用力大小為mg

b.輕繩對小球的作用力大小為mg

c.斜面體對水平面的壓力大小為(m+m)g

d.斜面體與水平面間的摩擦力大小為mg

解析以小球為研究物件,對其受力分析如圖.因小球保持靜止,

所以由共點力的平衡條件可得:

mgsin θ-ft=0

fn-mgcos θ=0

由①②兩式可得

ft=mgsin θ=mg

fn=mgcos θ=mg

即輕繩對小球的作用力(拉力)為mg,斜面對小球的作用力(支援力)為錯,b對.

把小球和斜面體作為乙個整體進行研究,其受重力(m+m)g,水平

面的支援力fn′、摩擦力ff以及輕繩的拉力ft.受力情況如圖所示.

因研究物件處於靜止狀態,所以由平衡條件可得:

ff-ftcos θ=0

fn′+ftsin θ-(m+m)g=0

聯立①③④式可得:fn′=mg+mg,ff=mg

由牛頓第三定律可知斜面體對水平面的壓力為mg+錯,d對.

答案 bd

共點力作用下物體平衡的一般解題思路

突破訓練2 如圖7所示,質量為m的人用不可伸長的繩子通過定滑輪拉住箱子,使箱子靜止在斜面上,拉箱子的繩子平行於斜面.不計滑輪的質量和繩子的質量以及箱子與斜面間的摩擦.保持人拉繩的位置及手的高度不變,當人拉著繩子向右後退一步後,若箱子還是處於靜止狀態.

則人走動後與走動前相比

圖7a.人受到的合力增大

b.人受到地面的作用力增大

c.人受到繩子的拉力增大

d.人與接觸面間的動摩擦因數增大

答案 b

解析設箱子的質量m,則ft=mgsin α始終不變,c錯.人初、末狀態均靜止,f合=0,a錯.μ與fn無關,不變,d錯.

ft不變時向後退一步,使ft與水平線間夾角θ減小,ff=ftcos θ增大,又fn=mg不變,地面對人的作用力增大,b對.

考點三用**法進行動態平衡的分析

1.動態平衡:是指平衡問題中的一部分力是變力,是動態力,力的大小和方向均要發生變化,所以叫動態平衡,這是力平衡問題中的一類難題.

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