22届高中物理一轮总复习 专题2　受力分析　共点力的平衡（新高考）课件PPT

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一、受力分析1.受力分析把指定物体(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 示意图　的过程。 2.受力分析的一般步骤①(1)明确 研究对象　:研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体。 
(2)隔离物体分析——将研究对象从周围的物体中 隔离　出来,进而分析周围物体有哪些对 它施加了力的作用。先分析 场力　(重力、电场力、磁场力),再分析 接触力　(弹力、摩擦力),最后分析其他力。 (3)画出受力示意图,标明 各力的方向　。 (4)检查画出的每一个力能否找出它的施力物体,检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态,防止发生漏力、 添力　或错力现象。 
3.平衡条件的推论(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 相等　,方向 相反　。 (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,其中任何一个力与另外两个力的合力大小 相等　,方向 相反　,并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量 三角形　。 (3)多力平衡:如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与另外几个力的合力大小 相等　,方向 相反　。 
1.判断下列说法的正误。(1)物体沿斜面下滑时受到重力、支持力和下滑力作用。 ( ×　)(2)速度等于零的物体一定处于平衡状态。( ×　)(3)物体的平衡状态指的是静止或匀速直线运动状态。( √　)(4)物体处于平衡状态时,加速度等于零。( √　)(5)二力平衡时,这两个力必定等大反向。( √　)(6)三力平衡时,将其中的一个力F转90°角,则这三个力的合力大小为 。( √　)(7)匀速圆周运动的物体也处于平衡状态。( ×　)
2.我国的高铁技术在世界处于领先地位,高铁(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳,放在桌上的水杯几乎不会晃动。图乙为高铁车厢示意图,A、B两物块相互接触放在车厢里的水平桌面上,物块与桌面间的动摩擦因数相同。A的质量比B的质量大,车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动且相对于桌面始终保持静止,试分析A、B两物块受力情况。
解析A、B两物块随车厢一起做匀速直线运动,处于平衡状态。A、B虽然接触但并没有相互作用,所以两物块都受到重力和支持力两个力作用。
3.(新教材人教版必修第一册P75习题改编)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为 ,重力加速度取10 m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N,则物块的质量最大值是多少?
解析物块沿斜面向上匀速运动,根据平衡条件F=Ff+mgsin 30°①Ff=μFN②FN=mgcs 30°③由①②③式得F=mgsin 30°+μmgcs 30°代入数据得m=150 kg。
4.(新教材人教版必修第一册P76习题改编)如图,倾角为37°的斜面上有一个重力为100 N的小球被轻绳拴住悬挂在天花板上,已知绳子与竖直方向的夹角为45°,斜面光滑,斜面体的质量为500 N,整个装置处于静止状态。求:(1)绳对小球拉力的大小和斜面对小球支持力的大小(sin 37°=0.6);(2)斜面体对地面的压力和摩擦力的大小。
5.(新教材人教版必修第一册P77习题改编)用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接,并悬挂如图所示。两小球处于静止状态,细线a与竖直方向的夹角为30°,细线c水平。求:细线a、c分别对小球1和2的拉力大小。
1.受力分析的三个判据
2.整体法和隔离法在受力分析中的应用
3.受力分析的六个注意点(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)涉及弹簧弹力时,要注意拉伸或压缩可能性分析。(5)分析摩擦力时要特别注意摩擦力的方向。(6)对整体进行受力分析时,组成整体的几个物体间的作用力为内力,不能在受力分析图中出现;当把某一物体隔离分析时,原来的内力变成外力,要在受力分析图中画出。
1.(多选)如图所示,小车M在恒力的作用下,沿水平地面做直线运动,由此可判断( 　)A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用B.若地面粗糙,则小车可能受三个力作用C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力作用D.若小车做加速运动,则小车可能受三个力作用
答案CD　解析若地面光滑,小车可能受重力、支持力、拉力F,当拉力F在竖直方向的分量等于重力时,支持力等于零,只受两个力,A错误;若地面粗糙,车可能受重力、支持力、拉力F和摩擦力,当支持力等于零时摩擦力也等于零,所以小车可能受2个力,也可能受4个力,B错误;若小车做匀速运动,则小车受力平衡,所以小车受重力、支持力、拉力和摩擦力,一定受四个力作用,C正确;若小车做加速运动,且F的水平分量正好提供加速度时,不受摩擦力,此时可能受重力、支持力、拉力这三力,D正确。
2.(2020广东东莞中学月考)如图所示,物体B的上表面水平,当A、B相对静止沿斜面匀速下滑时,斜面保持静止不动,则下列判断正确的是(　　)A.物体B的上表面一定是粗糙的B.物体B、C都只受4个力作用C.物体C受水平面的摩擦力方向一定水平向右D.水平面对物体C的支持力小于三物体的重力大小之和
答案B　解析当A、B相对静止沿斜面匀速下滑时,斜面保持静止不动,A、B、C均处于平衡状态,A受重力和B的支持力作用,A、B之间没有摩擦力,物体B的上表面可以是粗糙的,也可以是光滑的,A错误;B受重力、C施加的垂直斜面的弹力和沿斜面向上的摩擦力以及A的压力作用,取A、B、C为整体,由平衡知水平面对C无摩擦力作用,水平面对C的支持力等于三物体重力大小之和,C受重力、B的压力和摩擦力、水平面的支持力作用,所以B正确,C、D错误。
3.(多选)(2021年1月湖南省适应性测试)如图,三个质量均为1 kg的物体A、B、C叠放在水平桌面上,B、C用不可伸长的轻绳跨过一光滑轻质定滑轮连接,A与B之间、B与C之间的接触面以及轻绳均与桌面平行,A与B之间、B与C之间以及C与桌面之间的动摩擦因数分别为0.4、0.2和0.1,重力加速度g取10 m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用力F沿水平方向拉物体C,以下说法正确的是(　　)A.拉力F小于11 N时,不能拉动CB.拉力F为17 N时,轻绳的拉力为4 NC.要使A、B保持相对静止,拉力F不能超过23 ND.A的加速度将随拉力F的增大而增大
答案 AC　解析 当C物体即将运动时,C物体水平方向受到桌面给C的向右的摩擦力f桌,绳子向右的拉力T,B给C向右的摩擦力fBC,其中f桌=0.1(mA+mB+mC)g=3 N,fBC=0.2(mA+mB)g=4 N当即将滑动时应有F=f桌+fBC+T,T=fBC=4 N可解得F=11 N故A正确;
B和C的加速度大小相等,在A和B即将发生相对滑动时,对A受力分析可得fAB=0.4mAg=mAa对AB整体受力分析可得T-fBC=(mA+mB)a对C物体受力分析可得F-T-fBC-f桌=mCa联立解得F=23 N说明A和B发生相对滑动的临界力大小为F=23 N,故C正确;
当F=17 N时,A和B没有发生相对滑动,此时对AB整体T-fBC=(mA+mB)a1对C物体受力分析F-T-fBC-f桌=mCa1联立解得T=8 N故B错误;当A和B发生相对滑动时,A物体受到滑动摩擦力,加速度为a=0.4g=4 m/s2加速度不变,D错误。故选AC。
2.静态平衡问题解题四步骤
【典例1】 如图所示,支架固定在水平地面上,其倾斜的光滑直杆与地面成30°角,两圆环A、B穿在直杆上,并用跨过光滑定滑轮的轻绳连接,滑轮的大小不计,整个装置处于同一竖直平面内。圆环平衡时,绳OA竖直,绳OB与直杆间夹角为30°。则环A、B的质量之比为( 　)
破题 分别选A环和B环为研究对象,受力分析;对A环,根据A环二力平衡求解;对B环可用合成法或正交分解法求解。
解析 分别对A、B受力分析,以A为研究对象,则A受到重力和绳的拉力的作用,直杆对A没有力的作用,否则A水平方向受力不能平衡,所以T=mAg;以B为研究对象,根据几何知识可知,绳的拉力T与B受到的支持力N与竖直方向之间的夹角都是30°,所以T与N大小相等,得:mBg=2×Tcs 30°= 故mA∶mB=1∶ 。A正确。
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用合成法求解较简单;对于物体受四个或四个以上的力的问题一般用正交分解法求解;对于弹力有无的分析,要注意应用状态法或假设法。
4.如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平面上,物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑定滑轮与沙漏A连接,连接B的一段细绳与斜面平行,在A中的沙子缓慢流出的过程中,A、B、C都处于静止状态,则下列说法正确的是 ( 　)
A.B对C的摩擦力可能始终增大B.地面对C的支持力可能不变C.C对地面的摩擦力方向始终向左,且逐渐减小D.滑轮对绳的作用力方向发生改变
答案A　解析设A、B的重力分别为GA、GB。若GA=GBsin θ,B受到C的摩擦力为零;若GA