2020版物理新导学浙江选考大一轮精讲课件：第二章 相互作用 第3讲

,浙江选考总复习,第二章 相互作用,第3讲 受力分析 共点力的平衡,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,课时作业,回扣基础知识 训练基础题目,细研考纲和真题 分析突破命题点,限时训练 练规范 练速度,过好双基关,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.受力分析一般顺序 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.,一、受力分析,自测1 人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图1所示.以下说法正确的是 A.人受到重力和支持力的作用 B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用 C.人受到的合外力不为零 D.人受到的合外力方向与速度方向相同,图1,1.平衡状态 物体处于静止状态或 状态. 2.共点力的平衡条件,匀速直线运动,二、共点力平衡条件及应用,F合0或者,Fx0 Fy0,3.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 . (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，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等，方向 ，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，其中任何一个力与其余几个力的合力大小 ，方向相反.,相反,相反,相等,自测2 (2017·浙江4月选考·10)重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图2所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为，则 A.当60°时，运动员单手对地面的正压力大小为 B.当120°时，运动员单手对地面的正压力大小为G C.当不同时，运动员受到的合力不同 D.当不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等,图2,返回,答案,解析 运动员单手对地面的正压力大小，与无关，如图,而手臂受力与夹角有关，选项A正确，B错误； 不管角度如何，运动员受到的合力为零，选项C错误； 不管角度如何，运动员与地面之间的相互作用力总是等大，选项D错误.,研透命题点,受力分析的四个常用方法 (1)条件法：不同性质的力产生条件不同，进行受力分析时最基本的判据是根据其产生条件. (2)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在. (3)动力学分析法：有时候是否满足某力产生的条件是很难判定的，可先根据物体的运动状态进行分析，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力. (4)对象转换法：从力的作用是相互的这个基本特征出发，通过判定其反作用力是否存在来判定该力是否存在.,命题点一 受力分析,例1 如图3所示，木板C放在水平地面上，木板B放在C的上面，木板A放在B的上面，A的右端通过轻质弹簧测力计固定在竖直的墙壁上(弹簧测力计水平)，A、B、C质量相等，且各接触面间动摩擦因数相同，用大小为F的水平力向左拉动C，使它以速度v匀速运动，三者稳定后弹簧测力计的示数为FT.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法不正确的是 A.B对A的摩擦力大小为FT，方向向左 B.A和B保持静止，C匀速运动 C.A保持静止，B和C一起匀速运动 D.C受到地面的摩擦力大小为FFT,图3,答案,解析 由题意知，A、B、C质量相等，且各接触面间动摩擦因数相同，再依据滑动摩擦力公式FfFN，可知B、C之间的滑动摩擦力大于A、B之间的滑动摩擦力，因此在F作用下，B、C作为一个整体运动，对A受力分析：A受水平向右的拉力和水平向左的摩擦力，根据平衡条件，可知B对A的摩擦力大小等于FT，方向向左，故A、C正确，B错误； 又因为物体间力的作用是相互的，则物体B受到A对它水平向右的摩擦力，大小为FT；由于B、C做匀速直线运动，则B、C整体受到的水平向左的拉力F和水平向右的两个摩擦力平衡(A对B的摩擦力和地面对C的摩擦力)，根据平衡条件可知，C受到地面的摩擦力大小为FFT，故D正确.,变式1 “阶下儿童仰面时，清明妆点最堪宜.游丝一断浑无力，莫向东风怨别离.”这是红楼梦中咏风筝的诗，风筝在风力F、线的拉力FT以及重力G的作用下，能够高高地、平稳地飞在蓝天上.关于风筝在空中的受力可能正确的是,答案,解析 风筝受竖直向下的重力，风力应与风筝面垂直，风筝平稳地飞在空中认为是平衡状态，所以绳子的拉力方向应该在重力和风力合力的反方向上，所以A正确.,变式2 (2018·湖州市、衢州市、丽水市高三期末)如图4所示，将小铁球用两根长度相同的细绳悬挂在水平板下，磁铁放置在靠近铁球的右下方，铁球静止，则 A.铁球可能受3个力 B.磁铁可能受3个力 C.两根细绳的拉力大小相等 D.两根绳的合力方向竖直向上,图4,变式3 (2017·浙江11月选考·5)叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图5所示，质量均为m，相互接触，球与地面间的动摩擦因数均为，则 A.上方球与下方三个球间均没有弹力 B.下方三个球与水平地面间均没有摩擦力 C.水平地面对下方三个球的支持力均为 D.水平地面对下方三个球的摩擦力均为,答案,图5,解析 将四个球看成一个整体，地面的支持力与球的重力平衡，设下方三个球中的一个球受到的支持力大小为FN，因此3FN4mg，即FN 所以选项C正确. 由力的平衡条件知，下面三个球对最上面的球有弹力， 故最上面的球对下面三个球肯定有弹力，选项A错误. 对地面上的其中一个球进行受力分析， 如图所示.由受力分析可知，选项B错误； 由于排球受到地面的静摩擦力，因此不能通过FfFN求解此摩擦力，选项D错误.,命题点二 平衡条件的应用,1.解决平衡问题的常用方法 (1)合成法：物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反. (2)分解法：物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件. (3)正交分解法：物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件.,2.整体法与隔离法,例2 如图6甲所示，水平地面上固定一倾角为30°的表面粗糙的斜劈，一质量为m的小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑.现对小物块施加一水平向右的恒力F，使它沿该斜劈表面匀速上滑.如图乙所示，则F大小应为,答案,图6,解析 小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑， 则有mgsin 30°mgcos 30°， 可得小物块与斜劈表面间的动摩擦因数tan 30°， 当小物块沿着斜劈表面匀速上滑时，受力分析如图所示： 根据平衡条件，沿斜面方向：Fcos 30°Ffmgsin 30°0 垂直斜面方向：FNmgcos 30°Fsin 30° 又FfFN 联立可得F mg，故A正确，B、C、D错误.,变式4 如图7所示，两根轻弹簧a、b的上端固定在竖直墙壁上，下端连接在小球上.当小球静止，弹簧a、b与竖直方向的夹角分别为53°和37°，已知a、b的劲度系数分别为k1、k2.sin 53°0.8，cos 53°0.6，则a、b两弹簧的伸长量之比为(弹簧a、b均在弹性限度内),答案,图7,解析 对小球受力分析如图所示：,例3 如图8所示，质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态.m和M的接触面与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，若不计一切摩擦，下列说法正确的是 A.水平面对正方体M的弹力大小大于(Mm)g B.水平面对正方体M的弹力大小为(Mm)gcos C.墙面对正方体m的弹力大小为mgtan D.墙面对正方体M的弹力大小为,答案,图8,解析 由于两墙面竖直，对M和m整体受力分析可知，水平面对M的弹力大小等于(Mm)g，A、B错误； 在水平方向，墙对M和m的弹力大小相等、方向相反，隔离m受力分析如图所示，根据平行四边形定则可得m受到的墙对它的弹力大小为 所以M受到墙面的弹力大小也为 C错误，D正确.,解析 对m受力分析，m受到重力、支持力、水平向右的弹簧的拉力，根据平衡条件知，M对m的摩擦力方向向左，故A错误，B正确； 对M、m和弹簧整体受力分析，在竖直方向上受到重力和支持力，处于平衡状态，若地面对M有摩擦力，则整体合力不为零，故地面对M无摩擦力作用，故C错误，D正确.,变式5 (多选)如图9所示，水平地面上的L形木板M上放着小木块m，M与m间有一个处于拉伸状态的弹簧，整个装置处于静止状态.下列说法正确的是 A.M对m无摩擦力作用 B.M对m的摩擦力方向向左 C.地面对M的摩擦力方向向左 D.地面对M无摩擦力作用,答案,图9,拓展点 动态平衡问题 1.动态平衡问题 通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述.,2.解决动态平衡的“两种”常用方法,例4 有甲、乙两根完全相同的轻绳，甲绳A、B两端按图10甲的方式固定，然后将一挂有质量为M的重物的光滑轻质动滑轮挂于轻绳上，当滑轮静止后，设甲绳子的张力大小为FT1；乙绳两端按图乙的方式连接，然后将挂有质量为M的重物的同样的动滑轮挂于乙轻绳上，当滑轮静止后，设乙绳子的张力大小为FT2.现甲绳的B端缓慢向下移动至C点(A、C两点等高)，乙绳的E端缓慢移动至F点(D、E、F三点等高)，在两绳的移动过程中，下列说法正确的是 A.FT1、FT2都变大 B.FT1变大、FT2变小 C.FT1、FT2都不变 D.FT1不变、FT2变大,答案,图10,解析 对题图甲，设滑轮两侧绳与竖直方向的夹角为，A、C间距为s，绳长为L，由几何知识得 sL1sin L2sin (L1L2)sin 又L1L2L,当绳子B端慢慢向下移时，s、L没有变化，则不变，FT1大小不变； 对题图乙，以滑轮为研究对象，设两侧绳与竖直方向的夹角为，,当绳子的右端从E向F移动的过程中，由于绳子的长度不变，所以两个绳子之间的夹角增大，所以绳子的拉力FT2增大，故A、B、C错误，D正确.,变式6 如图11所示，一光滑小球静止在光滑半球面上，被竖直放置的光滑挡板挡住.现水平向左缓慢地移动挡板直到半球的最高点，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增大，FN增大 C.F减小，FN减小 D.F减小，FN增大,答案,图11,解析 小球受重力、半球面对它的支持力FN和挡板对它的推力F，设支持力方向与竖直方向的夹角为，根据共点力平衡条件，有：FN Fmgtan ，挡板竖直且缓慢地水平向左移动过程中，角不断变小，故F减小，FN减小，故C正确，A、B、D错误.,变式7 质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图12所示.用FT表示绳OA段拉力的大小，在O点向左 移动的过程中 A.F逐渐变大，FT逐渐变大 B.F逐渐变大，FT逐渐变小 C.F逐渐变小，FT逐渐变大 D.F逐渐变小，FT逐渐变小,答案,解析 对O点受力分析如图所示，F与FT的变化情况如图，由图可知在O点向左移动的过程中，F逐渐变大，FT逐渐变大，故选项A正确.,图12,1.临界问题 当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述. 2.极值问题 平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题.,命题点三 平衡中的临界与极值问题,3.解决极值问题和临界问题的方法 (1)极限法：首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点；