专题21 直线运动受力分析-基础类题型课件PPT

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专题21 直线运动受力分析（一）一、受力分析1.把指定物体(研究对象)在特定的物理情景中受到的所有外力全找出来，并画出受力图的过程。2.一般步骤（1）明确研究对象在进行受力分析时，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，在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题很快得到解决。研究对象确定以后，只分析研究对象所受的外力，而不分析研究对象对外的力。（2）按顺序找力先分析场力(重力)，后分析接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力。（3）只画性质力，不画效果力画受力图时，按力的性质分类画力，不按作用效果(拉力、压力、向心力等)画力，否则将出现重复。（4）需要合成或分解时，画出相应的平行四边形。在解同一个问题时，分析了合力就不能再分析分力；分析了分力就不能再分析合力。3.在进行受力分析时，应注意: （1）防止“漏力”和“添力”.按正确顺序进行受力分析是防止“漏力”的有效措施.注意寻找施力物体，这是防止“添力”的措施之一，找不出施力物体，则这个力一定不存在.（2）深刻理解“确定研究对象”的含义，题目要求分析B物体受力，那么B物体对其他物体的力就不是B所受的力.（3）画受力图时，力的作用点可沿作用线移动.4.主要考查的几种力种类大小方向重力竖直向下弹簧的弹力(x为形变量)沿弹簧轴线方向滑动摩擦力与相对运动方向相反静摩擦力与相对运动趋势方向相反二、整体法与隔离法在进行受力分析时，第一步就是选取研究对象。选取的研究对象可以是一个物体（质点），也可以是由几个物体组成的整体（质点组）。1.隔离法：将某物体从周围物体中隔离出来，单独分析该物体所受到的各个力，称为隔离法。 2.隔离法的原则：把相连结的各个物体看成一个整体，如果要分析的是整体内物体间的相互作用力（即内力），就要把跟该力有关的某物体隔离出来。当然，对隔离出来的物体而言，它受到的各个力就应视为外力了。 3.整体法：把相互连结的几个物体视为一个整体（系统），从而分析整体外的物体对整体中各个物体的作用力（外力），称为整体法。 4.整体法的基本原则：
（1）当整体中各物体具有相同的加速度或都处于平衡状态（即a=0）时，命题要研究的是外力，而非内力时，选整体为研究对象。
（2）整体法要分析的是外力，而不是分析整体中各物体间的相互作用力（内力）。
（3）整体法的运用原则是先避开次要矛盾（未知的内力）突出主要矛盾（要研究的外力）这样一种辨证的思想。5.整体法、隔离法的交替运用
对于连结体问题，多数情况既要分析外力，又要分析内力，这时我们可以采取先整体（解决外力）后隔离（解决内力）的交叉运用方法，当然个别情况也可先隔离（由已知内力解决未知外力）再整体的相反运用顺序。  题型一  斜面+物体1.（2019·衡山县第四中学高一月考）如图所示，质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上．已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为θ，关于斜面对三棱柱的支持力N与摩擦力f大小的说法正确的是（     ）A．N与f的合力大小等于三棱柱的重力大小  B．N与f的大小之和可能等于三棱柱的重力的大小C．一定是N=mgcosθ和f=μmgcosθ D．一定是N=mgcosθ和f=mgsinθ2.（2019·黑龙江哈尔滨市第六中学校高一期末）如图，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的固定斜面上，P、Q间的动摩擦因数为μ1，Q与斜面间的动摩擦因数为μ2（μ2＜μ1），当它们从静止开始沿斜面加速下滑时，两物体始终保持相对静止。则物体P受到的摩擦力大小为（    ）A.0      B.mgsinθ      C.μ1mgcosθ       D.μ2mgcosθ3.（2019·陕西高一期末）如图甲，一物块在t=0时刻滑上一固定斜面，其运动的v—t图象如图乙所示．若重力加速度g=10m/s2，则（    ）A．斜面的长度B．斜面的倾角C．物块的质量D．物块与斜面间的动摩擦因数4.（2019·北京高三）如图所示，将质量为m的滑块无初速地轻放在倾角为α的固定斜面上，滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则（     ）A．若μ﹥tanα，则滑块保持静止，且斜面对滑块的支持力为N=μmgB．若μ﹥tanα，则滑块保持静止，且滑块受到的摩擦力为f=μmgcosαC．若μ﹤tanα，则滑块加速下滑，且滑块下滑时的加速度为a=g(sinα+μcosα)D．若μ﹤tanα，则滑块加速下滑，且滑块下滑时的加速度为a=g(sinα-μcosα)5.（2019·云南高三月考）如图甲所示，倾角为θ的粗糙斜面体固定在水平面上，初速度为v0=10m/s、质量为m=1kg的小木块沿斜面上滑，若从此时开始计时，整个过程中小木块速度的平方随路程变化的关系图像如图乙所示，取g=10m/s2，下列说法正确的是（     ）A.0-5s内小木块做匀减速运动       B.在t=1s时，摩擦力反向C.斜面倾角θ=37°                 D.小木块与斜面间的动摩擦因数为0.56.（2019·天津一中高三月考）如图所示，倾角θ的斜面上有一重为G的物体，在与斜面底边平行的水平推力作用下在斜面上做匀速直线运动，则（     ）A．物体可能沿水平方向运动B．物体可能沿虚线运动C．物体与斜面间的动摩擦因数μ>tanθD．物体与斜面间的动摩擦因数μ=tanθ 题型二 楔形受力模型7.（2019·北师大附中高一期末）刀、斧、凿等切削工具的刃部叫做劈，如图所示是用斧头剪木柴的示意图。用劈竖直向下砍木柴时，对施加一个竖直向下的力F，使的两个侧面推压木柴，把木柴剪开。劈的纵截面是一个等腰三角形，对此设劈背的宽度为d，劈的侧面长为l，劈的自身重力为G，不计劈的侧面与木柴间的摩擦，则劈的侧面推压木柴的力为（　　）A．  B．    C．    D．8.（2017·河南高三）如图所示，一轻质细绳一端同定于竖直墙壁上的O点，另一端跨过光滑的大小可忽略的定滑轮P悬挂物块B，OP段的绳子水平，长度为L。现将一带光滑挂钩的物块A挂到OP段的绳子上，已知A（包括挂钩）、B的质量关系为mA＝mB。当A、B物块平衡时，物块B上升的高度为（     ）9.（2020·北京高三）如图所示，用一根轻质细绳将一幅重力为10N的画框对称悬挂在墙壁上，当绳上的拉力为10N时，两段细绳之间的夹角为（　　）A．45° B．60° C．90° D．120°10.（2020·全国高一课时练习）如图所示，两竖直木桩ab、cd固定，一不可伸长的轻绳两端固定在a、c端，绳长L，一质量为m的物体A通过轻质光滑挂钩挂在轻绳中间，静止时轻绳两端夹角为120º.若把轻绳换成自然长度为L的橡皮筋，物体A悬挂后仍处于静止状态，橡皮筋处于弹性限度内.若重力加速度大小为g，关于上述两种情况，下列说法正确的是（     ）A.轻绳的弹力大小为mg B.轻绳的弹力大小为2mgC.橡皮筋的弹力大于mg D.橡皮筋的弹力大小可能为mg11.（2020·河北衡水中学高三月考）如图所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，轻绳一端固定在圆环的最高点A，另一端与小球相连.小球静止时位于环上的B点，此时轻绳与竖直方向的夹角为，则轻绳对小球的拉力大小为(　　)A.       B.     C.       D.12.（2019·福建高三期中）如图所示，滑轮本身的质量和摩擦可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆B上，一根轻绳AC绕过滑轮，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端下面挂一个重物，BO与竖直方向夹角，系统保持平衡，若保持滑轮的位置不变，改变θ的大小，则滑轮受到滑轮轴O的弹力大小变化情况是(    )A.只有角θ变小，弹力才变小B.只有角θ变大，弹力才变小C.不论角θ变大或变小，弹力都不变D.不论角θ变大或变小，弹力都变大13.（2019·临沂第十九中学高三月考）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，当衣架重新静止时，下列说法正确的是(    )A.若将绳的右端向上移到b＇，则绳子拉力变大B.若将杆N向右移动一些，则绳子拉力不变C.若换挂质量更大的衣服，则衣架钩悬挂点不变D.绳的两端高度差越小，绳子拉力越小14.（2020·全国高三专题练习）如图所示，在距水平地面高为0.4 m处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P点的右边，杆上套有一质量m=2kg的小球A半径R=0.3 m的光滑半圆形细轨道竖直地固定在地面上，其圆心O在P点的正下方，在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B，用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将两小球连接起来。杆和半圆形轨道在同一竖直面内，两小球均可看作质点，且不计滑轮大小的影响。现给小球A一个水平向右的恒力F=50N。(重力加速度g=10m/s2)则(      )A.把小球B从地面拉到P的正下方时力F做功为20JB.小球B运动到C处时的速度大小为0C.小球B被拉到与小球A速度大小相等时，sin ∠OPB=D.把小球B从地面拉到P的正下方时，小球B的机械能增加了6J15.如图9所示，A、B两物体的质量分别为mA、mB，且mA＞mB，整个系统处于静止状态.滑轮的质量和一切摩擦均不计，如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点，整个系统重新平衡后，物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ变化情况是 (     )A.物体A的高度升高 B.物体A的高度降低C.θ角不变 D.θ角变小16.（2017·河南林州一中高三月考）如图所示，将一根不可伸长的柔软轻绳的两端系在两根立于水平地面上的竖直杆M、N等高的两点a、b上，用一个动滑轮悬挂一个重物G后挂在绳子上，达到平衡，则（    ）A.仅增大M、N两板间距离，再次平衡时，绳中拉力不变B.仅增大M、N两板间距离，再次平衡时，绳中拉力变大C.仅将b点位置向下移动一点，再次平衡时，绳中拉力变大D.仅将b点位置向下移动一点，再次平衡时，绳中拉力保持不变    答案及解析1.【答案】AD【解析】AB．对物体受力分析：重力G、支持力N及静摩擦力f，根据平衡条件，N与f的合力与重力平衡，合力与分力遵循平行四边形定则，故N与f的矢量和等于重力，而不是代数和等于重力，故A正确，B错误；CD．根据平衡条件，在平行斜面方向，有：f﹣mgsinθ=0故f=mgsinθ；在垂直斜面方向，有：N﹣mgcosθ=0解得：N=mgcosθ；故C错误，D正确；故选AD.2.【答案】D【解析】对PQ整体受力分析，受到重力、支持力和滑动摩擦力，如图

根据牛顿第二定律，有（m+M）gsinθ-μ2（m+M）gcosθ=（M+m）a
解得a=g（sinθ-μ2cosθ）       ①
再对P物体受力分析，受到重力mg、支持力和沿斜面向上的静摩擦力，根据牛顿第二定律，有mgsinθ-Ff=ma    ②
由①②解得Ff=μ2mgcosθ3.【答案】BD【解析】由图乙所示图象可知，物体先向上减速到达最高时再向下加速度；图象与时间轴围成的面积为物体经过的位移，故可出物体在斜面上的位移，但是不能求出斜面的长度，故A错误；由图乙所示图象可知，加速度大小：，，由牛顿第二定律得：上升过程：mgsinθ+μmgcosθ=ma1，下降过程：mgsinθ-μmgcosθ=ma2，解得：θ=30°，μ=，故BD正确．根据图示图象可以求出加速度，由牛顿第二定律可以求出动摩擦因数与斜面倾角，但是无法求出物块的质量，故C错误．故选BD．4.【答案】D【解析】AB．若，则所以滑块不会下滑，这时是静摩擦力，滑块受到的摩擦力为，斜面对滑块的支持力为，故AB错误；CD．若，则所以滑块会受到向下的力，将加速下滑，且滑块下滑时的加速度为故C错误，D正确；故选D。5.【答案】BCD【解析】由匀变速直线运动的速度位移公式：v2-v02=2ax与图象看的：，由图示图象可知，初速度：v02=100，v0=10m/s，减速运动时间：，故A错误；由图示图象可知，在0-1s内物体向上做匀减速运动，1s后物体反向做匀加速运动，t=1s时摩擦力反向，故B正确；由图示图象可知，物体反向加速运动时的加速度： ，由牛顿第二定律得：mgsinθ+μmgcosθ=ma，mgsinθ-μmgcosθ=ma′，代入数据解得：μ=0.5，θ=37°，故D正确，C错误；故选BD.6.【答案】BC【解析】AB. 对物块进行受力分析，如图所示：物块在重力G、斜面的支持力N、推力F、沿虚线方向上的摩擦力f共同作用下沿斜面上的虚线匀速运动，因为G，N，F三力的合力方向向下，故摩擦力f方向沿斜面虚线向上，所以物块沿虚线向下运动，故A错误，B正确；CD. 现将重力分解为沿斜面向下且垂直于底边（也垂直于推力F）的下滑力G1、垂直于斜面的力G2，如图所示：其中G2恰好把N平衡掉了，这样可视为物体在推力F、下滑力G1、摩擦力f三个力作用下沿斜面上的虚线匀速运动根据三力平衡特点，F与G1的合力必沿斜面向下，同时摩擦力f 只能沿斜面向上，根据几何关系，F与G1的合力，故物体与斜面间的动摩擦因数故C正确D错误．7.【答案】B【解析】根据题意可知，劈对柴的力为F+G，将力分解为F1、F2两个分力，如图所示，这两个分力分别与劈的两个侧面垂直，根据对称性，两分力F1、F2大小相等，这样，以F1、F2为邻边的平行四边形就是一个菱形，因为菱形的对角线互相垂直且平分，所以根据三角形相似：可得：A. .故选项A不符合题意.    B. .故选项B符合题意.    C. .故选项C不符合题意.    D. .故选项D不符合题意.8.A.L    B.L    C.    D.2L【答案】B【解析】对挂钩处进行力的分析如图所示，

对B进行力的分析可得绳子拉力T=mBg，对A有：2Tcosθ=mAg，解得： ，解得：θ=30°，所以由几何关系可知，B上升的高度为，故B正确，ACD错误.故选B.9.【答案】D【解析】两段细线的拉力大小相等，设为T，则T=10N，两边拉力的合力G=10N，由平行四边形法则可知三力互成120°。故选D。10.【答案】A【解析】设两杆间的距离为S，细绳的总长度为L，静止时轻绳两端夹角为120°，由于重物的拉力的方向竖直向下，所以三个力之间的夹角都是120°.根据矢量的合成可知，三个力的大小是相等的。故轻绳的弹力大小为mg。故A正确，B错误；若把轻绳换成自然长度为L的橡皮筋，橡皮筋受到拉力后长度增大，杆之间的距离不变，所以重物静止后两根绳子之间的夹角一定小于120°，两个分力之间的夹角减小，而合力不变，所以两个分力减小，即橡皮筋的拉力小于mg。故CD错误。故选A。11.【答案】A【解析】对B点处的小球受力分析，如图所示，则有FTsin 60°＝FNsin 60°FTcos 60°＋FNcos 60°＝mg解得FT＝FN＝mgA. mg与计算结果相符，故A符合题意。B. mg与计算结果不符，故B不符合题意。C.2mg与计算结果不符，故C不符合题意。D.mg与计算结果不符，故D不符合题意。12.【答案】C【解析】对滑轮受力分析，受两个绳子的拉力和杆的弹力；滑轮一直保持静止，合力为零，故杆的弹力与两个绳子的拉力的合力等值、反向、共线；由于两个绳子的拉力大小等于重物的重力，大小不变，方向也不变，故两个拉力的合力为mg，与水平方向成45°斜向右下方；故ABD错误，C正确；故选C.13.【答案】C【解析】如图所示，两个绳子是对称的，与竖直方向夹角是相等的；
AD、假设绳子的长度为X，则，绳子一端在上下移动的时候，绳子的长度不变，两杆之间的距离不变，则θ角度不变，两个绳子的合力向上，大小等于衣服的重力，由于夹角不变，所以绳子的拉力不变；AD错误；B、当杆向右移动后，根据，即L变大，绳长不变，所以θ角度减小，绳子与竖直方向的夹角变大，绳子的拉力变大，B错误；C、绳长和两杆距离不变的情况下，θ不变，所以挂的衣服质量变化，不会影响悬挂点的移动，故C正确；故选C.14.【答案】AC【解析】A.对于F的做功过程，由几何知识得到力F作用点的位移X=PB－PC=-(0.4-0.3)m=0.4m则力F做的功W=Fx=50×0.4J=20JA正确；B.由于B球到达C处时，已无沿绳的分速度，所以此时小球A的速度为零，考查两球及绳子组成的系统的能量变化过程，由功能关系得：W=mv2＋mgR代入已知量得20=×2×v2＋2×10×0.3解得小球B速度的大小v=m/s，B错误；C.当绳与轨道相切时两球速度大小相等，如图：由三角形知识得sin ∠OPB=C正确；D.设最低点势能为零，小球B从地面拉到P的正下方时小球B的机械能增加，ΔE=ΔEk＋ΔEp=mv2＋mgR=20JD错误。故选AC。15.【答案】AC【解析】原来整个系统处于静止状态，绳的拉力等于A物体的重力，B物体对滑轮的拉力等于B物体的重力.将绳一端由Q点缓慢地向左移到P点，整个系统重新平衡后，绳的拉力F仍等于A物体的重力，B物体对滑轮的拉力仍等于B物体的重力，都没有变化，即滑轮所受的三个拉力都不变，则根据平衡条件可知，两绳之间的夹角也没有变化，则θ角不变，滑轮将下降，物体A的高度升高.故选项A、C正确，B、D错误.16.【答案】BD【解析】设绳子总长为L，M、N之间的距离为S，两绳与竖直方向夹角为θ，左侧绳长为L1，右侧绳长为L2.则由几何知识，得S=L1sinθ+L2sinθ=(L1+L2)sinθ，又L1+L2=L得到sinθ=S/L当绳子b端慢慢向下移时，S、L没有变化，则θ不变.设绳子的拉力大小为T，重物的重力为G，以滑轮为研究对象，根据平衡条件得2Tcosθ=GT=G/2cosθ=可见，当S增大时，T增大，A错误、B正确；S不变时，绳子拉力T不变，C错误、D正确.故选：BD.