2019高考物理總複習教案22 受力分析共點力的平衡

2023-02-11 01:12:04 字數 3868 閱讀 4449

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,學會分析動態平衡問題和極值問題.

1.[受力分析]如圖1所示,物塊a、b通過一根不可伸長的細線連線,

a靜止在斜面上,細線繞過光滑的滑輪拉住b,a與滑輪之間的細

線與斜面平行.則物塊a受力的個數可能是圖1

a.3個b.4個c.5個d.2個

答案 ab

2.[受力分析和平衡條件的應用]滑滑梯是小孩很喜歡的娛樂活動.

如圖2所示,乙個小孩正在滑梯上勻速下滑,則

a.小孩所受的重力與小孩所受的彈力大小相等圖2

b.小孩所受的重力與小孩所受的摩擦力大小相等

c.小孩所受的彈力和摩擦力的合力與小孩所受的重力大小相等

d.小孩所受的重力和彈力的合力與小孩所受的摩擦力大小相等

答案 cd

3.[受力分析和平衡條件的應用]如圖3所示,在傾角為θ的斜面上,放著

乙個質量為m的光滑小球,小球被豎直的木板擋住,則小球對木板的

壓力大小為

a.mgcosb.mgtan圖3

cd.答案 b

解析取光滑小球為研究物件,對小球進行受力分析,由於小球是

光滑的,因此小球不會受到摩擦力的作用,建立如圖所示的直角坐

標係,由於小球靜止,則有

fn1sin θ-fn2=0,fn1cos θ-mg=0

解得:fn1=,fn2=mgtan θ

由牛頓第三定律可知,小球對木板的壓力為fn2′=fn2=mgtan θ.

4.[受力分析和平衡條件的應用]如圖4所示,質量為m的滑塊靜止置於

傾角為30°的粗糙斜面上,一根輕彈簧一端固定在豎直牆上的p點,

另一端繫在滑塊上,彈簧與豎直方向的夾角為30°,則

a.滑塊可能受到三個力作用

b.彈簧一定處於壓縮狀態圖4

c.斜面對滑塊的支援力大小可能為零

d.斜面對滑塊的摩擦力大小一定等於mg

答案 ad

考點梳理

1.受力分析

(1)概念

把研究物件(指定物體)在指定的物理環境中受到的所有力都分析出來,並畫出物體所受力的示意圖,這個過程就是受力分析.

(2)受力分析的一般順序

先分析重力,然後分析接觸力(彈力、摩擦力),最後分析其他力(電磁力、浮力等).

2.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

3.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.

5.[整體法和隔離法的應用](2010·山東理綜·17)如圖5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5

a.fn=m1g+m2g-fsin θ

b.fn=m1g+m2g-fcos θ

c.ff=fcos θ

d.ff=fsin θ

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.

6.[**法的應用]如圖6所示,一定質量的物塊用兩根輕繩懸在空中,

其中繩oa固定不動,繩ob在豎直平面內由水平方向向上轉動,

則在繩ob由水平轉至豎直的過程中,繩ob的張力大小將(  )

a.一直變大圖6

b.一直變小

c.先變大後變小

d.先變小後變大

答案 d

解析在繩ob轉動的過程中物塊始終處於靜止狀態,所受合力

始終為零,如圖為繩ob轉動過程中結點o受力示意圖,由圖可

知,繩ob的張力先變小後變大.

方法提煉

1.整體法與隔離法

當物理情景中涉及物體較多時,就要考慮採用整體法和隔離法.

(1)整體法

同時滿足上述兩個條件即可採用整體法.

(2)隔離法

物體必須從系統中隔離出來,獨立地進行受力分析,列出方程.

2.**法

應用**法解題時物體的受力特點是:(1)受三個共點力;(2)乙個力大小、方向不變,乙個力方向不變,另乙個力大小、方向都變.

考點一物體的受力分析

1.受力分析的基本步驟

(1)明確研究物件——即確定分析受力的物體,研究物件可以是單個物體,也可以是多個物體組成的系統.

(2)隔離物體分析——將研究物件從周圍的物體中隔離出來,進而分析周圍物體有哪些對它施加了力的作用.

(3)畫受力示意圖——邊分析邊將力一一畫在受力示意圖上,準確標出力的方向,標明各力的符號.

2.受力分析的常用方法

(1)整體法和隔離法

①研究系統外的物體對系統整體的作用力;

②研究系統內部各物體之間的相互作用力.

(2)假設法

在受力分析時,若不能確定某力是否存在,可先對其作出存在或不存在的假設,然後再就該力存在與否對物體運動狀態影響的不同來判斷該力是否存在.

例1 如圖7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

a.a一定受到4個力

b.b可能受到4個力

c.a與牆壁之間一定有彈力和摩擦力圖7

d.a與b之間一定有摩擦力

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.

甲乙答案 ad

受力分析的基本思路

突破訓練1 如圖8所示,在斜面上,木塊a與b的接觸面是水平的.

繩子呈水平狀態,兩木塊均保持靜止.則關於木塊a和木塊b可能

的受力個數分別為

a.2個和4個b.3個和4個圖8

c.4個和4個d.4個和5個

答案 acd

解析 (1)若繩子的拉力為零,以a、b為研究物件,b和斜面之間一定有靜摩擦力,a、b的受力圖如圖,所以選項a正確.

(2)若繩子上有拉力,對a、b分別畫受力圖可知,a受到重力、

b對a的支援力、繩子的拉力和b對a的靜摩擦力而平衡,b

受到重力、a對b的壓力、斜面對b的支援力和a對b的靜摩

擦力,斜面對b的摩擦力可有可無,所以選項c、d正確,b錯誤.

考點二平衡問題的常用處理方法

平衡問題是指當物體處於平衡狀態時,利用平衡條件求解力的大小或方向的問題.處理方法常有力的合成法、正交分解法、三角形法則.

例2 如圖9所示,在傾角為α的斜面上,放一質量為m的小球,

小球被豎直的木板擋住,不計摩擦,則球對擋板的壓力是(  )

a.mgcos α

b.mgtan α

c圖9d.mg

解析解法一 (正交分解法)

對小球受力分析如圖甲所示,小球靜止,處於平衡狀態,沿水平和豎直方向建立座標系,將fn2正交分解,列平衡方程為fn1=fn2sin α,mg=fn2cos α.

可得:球對擋板的壓力fn1′=fn1=mgtan α,所以b正確.

解法二 (力的合成法)

如圖乙所示,小球處於平衡狀態,合力為零.fn1與fn2的合力一定與mg平衡,即等大反向.解三角形可得:fn1=mgtan α,

所以,球對擋板的壓力fn1′=fn1=mgtan α.所以b正確.

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