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1、第二單元力的合成與分解與受力分析 第4課時受力分析共點力的平衡,必修1 第二章研究物體間的相互作用,,基礎回顧,考點一 受力分析,1受力分析：把研究對象(指定物體)在指定的物理環(huán)境中受到的所有力都分析出來，并畫出物體所受的力的______圖，這個過程就是受力分析 2受力分析的順序：先找________，再找________(如彈力、摩擦力)，最后分析其他的場力(如電磁力、浮力等) 3受力分析的三個判斷依據(jù) (1)從力的概念判斷，尋找對應的________物體； (2)從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生________的原因；,答案： 1示意 2重力接觸力 3(1)施力(2)加速度(3)形變運動狀態(tài),

2、(3)從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生________或改變________(是靜止、勻速還是變速運動),要點深化,1受力分析常用的方法 (1)整體法與隔離法,(2)假設法在受力是否存在，是存在但不明其方向時，我們可根據(jù)力的性質(zhì)假設一個方向給該力，然后通過分析運動狀態(tài)利用定律判斷是否存在或利用定律列式計算得出該力的大小和方向 2受力分析應注意的問題 (1)為避免漏力，應做到 養(yǎng)成“一重二彈三摩四其他”的順序分析受力的習慣； 分析彈力、摩擦力這些接觸力時，按一定的繞向圍繞研究對象，對其接觸面逐一分析 (2)為避免多力，應注意 分析出的所有力都應找到施力物體；,不能把研究對象對其他物體的作用力也分析進

3、去； 不能同時考慮合力和分力 3受力分析的步驟 (1)明確研究對象即確定受力分析的物體，研究對象可以是單個物體，也可以是多個物體的組合 (2)隔離物體分析將研究對象從周圍物體中隔離出來，進而分析周圍有哪些物體對它施加了力的作用 (3)畫出受力示意圖邊分析邊將力畫在示意圖上，準確標出各力的方向 (4)檢查畫出的每一個力能否找到它的施力物體，檢查分析結果能否使研究對象處于題目所給運動狀態(tài)，否則，必然發(fā)生了漏力、多力等錯誤,,基礎回顧,考點二 共點力的平衡,1平衡狀態(tài)：物體處于________或________狀態(tài)稱為平衡狀態(tài) 2共點力的平衡條件：在共點力作用下物體的平衡條件是________

4、，即F合0或Fx合0、Fy合0. 3動態(tài)平衡：通過控制某些物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化，而在這個過程中物體又始終處于________平衡狀態(tài),答案：1靜止勻速直線運動 2物體所受的合外力等于零 3一系列的,要點深化,1對平衡的認識 靜止的物體一定平衡，但平衡的物體不一定靜止，因為還有勻速直線運動的情況另外，勻速圓周運動不屬于平衡，屬于變速運動 2三個不平行的力平衡的基本特性 三個不平行力的平衡問題，是靜力學中最基本的問題之一，因為三個以上的平面匯交力，都可以通過等效方法，轉(zhuǎn)化為三力平衡問題為此，必須首先掌握三力平衡的下述基本特征： 特征一：三個不平行的力平衡時，其力的作用線(或延長線)必

5、相交一點，且三力共面(匯交共面性),,特征二：三個共點力平衡時，任一個力大小等于其他兩力的合力(等值法) 3解答平衡問題的常用方法 (1)數(shù)學方法：正弦定理；菱形轉(zhuǎn)化為三角形；相似三角形；正交分解法 (2)物理方法：隔離法；整體法；假設法；圖解法 4利用圖解法解決動態(tài)平衡問題的步驟 對研究對象在狀態(tài)變化過程中若干狀態(tài)進行受力分析，依據(jù)某一參量的變化，在同一圖中作出物體在若干狀態(tài)下的平衡力圖，再由動態(tài)的平行四邊形或三角形各邊長度確定力的大小及方向,,,如圖所示，在超市內(nèi)傾角為的電梯斜面上有一車西瓜隨電梯向下運動，在箱子的中央有一介質(zhì)量為m的西瓜，則在該西瓜隨箱一起運動的過程中，周圍其它西瓜對它的

6、作用力可能的方向為 (),,題型一 對受力分析的掌握和應用,物體的受力分析要與其運動情況相符，因此，常常從物體的運動狀態(tài)入手，去分析某個力是否存在,A沿斜面向上B沿斜面向下 C豎直向上 D垂直斜面向上,解析：箱子中央處的某個西瓜(設為P)受到周圍其它西瓜對它的作用力F為它們之間的彈力、摩擦力的合力，即等效為西瓜P僅受到重力G和F作用，其中F的大小、方向不能確定，但可以利用西瓜P在這兩個力作用下隨電梯向下運動來判斷：,若西瓜P勻速向下運動，合外力為零，則F和G為一對平衡力，如圖甲所示，F(xiàn)方向豎直向上； 若西瓜P加速向下運動，其合外力沿電梯斜面向下，如圖乙所示，F(xiàn)斜向右上方，也可與斜面垂直

7、； 若西瓜P減速向下運動，其合外力沿電梯斜面向上，如圖丙所示，F(xiàn)斜向左上方 答案：CD,題型訓練,1如右圖所示，豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上，另一端與斜面體P相連，P與斜放在其上的固定檔板MN接觸且處于靜止狀態(tài)，則斜面體P此刻受到的外力的個數(shù)有可能是 (),A2個 B3個 C4個 D5個,答案：AC,解析：應分兩種情況討論： (1)P受到重力和彈簧彈力作用，MN不對P產(chǎn)生作用力，所以外力為2個 (2)MN對P產(chǎn)生作用力時，根據(jù)受力平衡狀態(tài)，畫出受力圖(如圖),如圖所示，質(zhì)量均為m的兩木塊a與b疊放在水平面上，a受到斜向上與水平成角的力作用，b受到斜向下與水平成角的

8、力作用，兩力大小均為F，兩木塊保持靜止狀態(tài)，則() Aa、b之間一定存在靜摩擦力 Bb與地之間一定存在靜摩擦力 Cb對a的支持力一定小于mg D地對b的支持力一定大于2mg,,題型二 平衡問題中的整體法和隔離法,解析：對于ab整體受力如圖甲所示，地面對b的支持力等于2mg，兩者無摩擦力，BD選項錯誤；隔離木塊a，受力分析如圖乙所示，選項AC正確,答案：AC,題型訓練,2.有一個直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙；OB豎直放置，表面光滑AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，質(zhì)量均為m，兩環(huán)由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細繩相連，并在某一位置平衡(如圖所示)現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，當兩環(huán)再次達

9、到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對P環(huán)的支持力和細繩上的拉力T的大小變化情況如何？,答案：N不變，T變小,解析：首先通過整體分析法對P環(huán)、繩和Q環(huán)作為一個整體分析，可知在豎直方向上支持力與整體的重力平衡，即N2mg始終不變再轉(zhuǎn)換研究對象，用隔離法對Q進行分析，如圖所示在豎直方向有Tcosmg，其中環(huán)P左移后，繩與豎直方向的夾角變小，因此T將變小,,,題型三 用圖解法求動態(tài)平衡問題,如圖所示，保持O、A點不變，將B點向上移，則BO繩的拉力將() A逐漸減小 B逐漸增大 C先減小后增大 D先增大后減小,利用力的平行四邊形或力的矢量三角形的邊長或角度的變化關系，常?？尚蜗?/p>

10、、直觀地定性分析物體所受各力的變化情況,解析：結點O在三個力作用下平衡，受力如圖甲所示，根據(jù)平衡條件可知，這三個力必構成一個閉合的矢量三角形，如圖,答案：C,注意：力的大小與細繩的長短無關但與作出的線段要成一定比例,乙所示，由題意知，OC繩的拉力F3大小和方向都不變，OA繩的拉力F1方向不變，只有OB繩的拉力F2大小和方向都在變化，變化情況如圖丙所示，則只有當OAOB時，OB繩的拉力F2最小，故C選項正確,題型訓練,3重G的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間若擋板逆時針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置，在該過程中，斜面和擋板對小球的彈力的大小F1、F2各如何變化？,答案：F1逐漸變小，F(xiàn)2先變小后變大,解析

11、：由于擋板是緩慢轉(zhuǎn)動的，可以認為每個時刻小球都處于靜止狀態(tài),因此所受合力為零應用三角形定則，G、F1、F2三個矢量應組成封閉矢量三角形，其中G的大小、方向始終保持不變；F1的方向不變；F2的起點在G的終點處，而終點必須在F1所在的直線上，由作圖可知，擋板逆時針轉(zhuǎn)動90過程，F(xiàn)2矢量也逆時針轉(zhuǎn)動90，因此F1逐漸變小，F(xiàn)2先變小后變大(當F2F1，即擋板與斜面垂直時，F(xiàn)2最小),,,題型四 用“相似三角形”解平衡狀態(tài)問題,半徑為R的表面光滑的半球固定在水平面上在距其最高點的正上方為h的懸點O，固定長為L的輕繩一端，繩的另一端拴一個重為G的小球小球靜止在球面上，如右圖所示則半球?qū)π∏虻闹С至屠K

12、對小球的拉力各等于多少？,解析：先對小球進行受力分析，如右圖所示FG. 由圖可知：分力FN、FT與合力F構成的三角形與幾何AOB相似，由相似三角形對應邊成比例的關系，得： G/(Rh)FN/RFT/L 由此解得半球?qū)π∏虻闹С至?FNGR/(Rh) 繩對小球的拉力 FTGL/(Rh),答案：FNGR/(Rh)FTGL/(Rh),點評：本題巧用“相似三角形”法，可以提高解題速度和提高解題的準確度其實，力的大小也跟它周圍所構成的幾何結構有關，力所對應的邊越長，力越大,題型訓練,4如圖所示，AC是上端帶定滑輪的固定豎直桿，質(zhì)量不計的輕桿BC一端通過鉸鏈固定在C點，另一端B懸掛一重為G的物體，且B端系

13、有一根輕繩，并繞過定滑輪A，用力F拉繩，開始時角BCA大于90，現(xiàn)使角BCA緩慢減小，直到桿BC接近豎直桿AC.此過程中，輕桿B端所受桿的力將 (),A大小不變 B逐漸增大 C逐漸減小 D先減小后增大,答案：A,解析：此題屬于受力分析中的相似三角形問題受力、處理力的方法如圖所示， ，而變化過程中CB、AC、G都為定值，所以FN不變，A選項正確,,,,警示 物理模型不清造成解題方法錯誤,如圖所示，長為5 m的細繩的兩端分別系于豎立在地面上相距為4 m的兩桿的頂端A、B ，繩上掛一個光滑的輕質(zhì)掛鉤，其下連著一個重為12 N的物體，平衡時，問：,(1)左側繩中的拉力T為多少

14、？ (2)A點向上移動少許，重新平衡后，左側繩中的拉力如何變化？,錯解：(1)受力分析如圖所示，由平衡條件可知，T1、T2合力與G等大反向，且T1T2 所以：T1sin T2sin T3G 即T1T2 而AOcos BOcos CD 所以cos 0.8，sin 0.6，T1T210 N,(2)A點向上移動少許，重新平衡后，由右圖的圖解法可知：左側繩中的拉力T2先變小后變大,分析糾錯：第(1)的解答還是正確的，但第(2)出錯因為是在繩中掛一個輕質(zhì)掛鉤(相當一個輕質(zhì)光滑滑輪)，所以，無論掛鉤在何處，其兩側繩子拉力大小總是相等的當A點,向上移動少許，掛鉤會向左滑動，O點是個“活結”. 由于繩子的長度一定，OB的方向不能變化，OA要平行上升，如圖所示，這樣掛鉤兩側的角度不變，則兩側繩子的拉力不變上面出現(xiàn)錯誤的原因就是把O點看成“死結”,答案：(1)10 N(2)拉力不變,祝,您,學業(yè)有成,