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2．3受力分析共點力的平衡,【學習目標定位】,(1)從近幾年高考試題考點分布可以看出，高考對本章內(nèi)容的考查重點有：彈力、摩擦力的分析與計算，共點力平衡的條件及應用，涉及的解題方法主要有力的合成法、正交分解法、整體法和隔離法的應用等。(2)高考對本章內(nèi)容主要以選擇題形式考查，對靜摩擦力的分析、物體受力分析及平衡條件的應用是本章的?？純?nèi)容。,近幾年高考考情分析,(1)共點力作用下物體的平衡條件的應用，平衡條件推論的應用；共點力作用下的平衡又常與牛頓運動定律、動能定理、功能關系相結(jié)合，有時還與電場及磁場中的帶電體的運動相結(jié)合，是高考命題的熱點。(2)以生活中的實際問題為背景考查力學知識是今后高考命題的一大趨勢。,高考考情預測,【重難點】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(tài)平衡問題和極值問題．【基本概念】受力分析；共點力；共點力的平衡及平衡條件；整體法與隔離法【基本規(guī)律與公式】1.平衡狀態(tài):物體處于靜止或勻速直線運動的狀態(tài)．2.共點力的平衡條件：F合＝0或者,重難點】【基本概念】【基本規(guī)律與公式】,考點一物體的受力分析,知識檢索要點解讀,1．受力分析的基本步驟(1)明確研究對象——即確定分析受力的物體，研究對象可以是單個物體，也可以是多個物體組成的系統(tǒng)．(2)隔離物體分析——將研究對象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.受力分析的一般順序先分析場力(重力、電場力、磁場力)，再分析接觸力(彈力、摩擦力)，最后分析其他力。,3．受力分析的常用方法(1)整體法和隔離法①研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力；②研究系統(tǒng)內(nèi)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，然后再就該力存在與否對物體運動狀態(tài)影響的不同來判斷該力是否存在．,考點一物體的受力分析,【例1】(多選)如圖所示，固定的斜面上疊放著A、B兩木塊，木塊A與B的接觸面是水平的，水平力F作用于木塊A，使木塊A、B保持靜止，且F≠0。則下列描述正確的是()A．B可能受到3個或4個力作用B．斜面對木塊B的摩擦力方向可能沿斜面向下C．A對B的摩擦力可能為0D．A、B整體可能受三個力作用,BD,考點一物體的受力分析,解析對A、B整體，一定受到重力G、斜面支持力FN、水平力F如圖(a)，這三個力可能使整體平衡，因此斜面對A、B整體的靜摩擦力可能為0，可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，B、D正確；對木塊A，受力如圖(b)，水平方向受平衡力，因此一定有靜摩擦力FfA與水平力F平衡，C錯誤；對木塊B，受力如圖(c)，其中摩擦力Ff可能為0，因此木塊B可能受4個或5個力作用，A錯誤。,答案BD,考點一物體的受力分析,【例2】如圖所示，水平地面上疊放著A、B兩物體，B物體受力F作用，A、B一起相對地面向右做勻減速直線運動，則B物體的受力個數(shù)為()A．4個B．5個C．6個D．7個,C,考點一物體的受力分析,解析先用隔離法，選取A為研究對象，A必受到B對其施加的水平向左的摩擦力，所以A對B施加了水平向右的摩擦力；再運用整體法，選取A和B組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)做勻減速運動，合力方向向左，可知地面對系統(tǒng)(也即是地面對B物體)施加了水平向左的摩擦力；最后再選取B為研究對象，其共受到6個力的作用：豎直向下的重力，A對其豎直向下的壓力和水平向右的摩擦力，地面對它豎直向上的支持力和水平向左的摩擦力，水平拉力F，本題答案為C。答案C,考點一物體的受力分析,1．(多選)如圖所示，兩個相似的斜面體A、B在豎直向上的力F的作用下靜止靠在豎直粗糙墻壁上。關于斜面體A和B的受力情況，下列說法正確的是()A．A一定受到四個力B．B可能受到四個力C．B與墻壁之間一定有彈力和摩擦力D．A與B之間一定有摩擦力,AD,考點一物體的受力分析,解析對A、B整體受力分析，如圖甲所示，受到向下的重力和向上的推力F，由平衡條件可知B與墻壁之間不可能有彈力，因此也不可能有摩擦力，故C錯；對B受力分析如圖乙所示，其受到重力、A對B的彈力及摩擦力而處于平衡狀態(tài)，故B只能受到三個力，B錯；對A受力分析，如圖丙所示，受到重力、推力、B對A的彈力和摩擦力，共四個力，A、D對。,答案AD,考點一物體的受力分析,D,解析對B進行受力分析，它受重力、斜面的支持力、拉力F、輕繩沿斜面向上的拉力、物塊A對B的壓力、物塊A與B之間的滑動摩擦力、B與斜面間的滑動摩擦力，因此B共受7個力作用．,考點一物體的受力分析,,1.受力分析的基本思路,考點一物體的受力分析,整體法和隔離法：當物理情景中涉及物體較多時，就要考慮采用整體法和隔離法。,考點一物體的受力分析,3．應注意的問題(1)不要把研究對象所受的力與研究對象對其他物體的作用力混淆(2)對于分析出的物體受到的每一個力，都必須明確其來源，即每一個力都應找出其施力物體，不能無中生有。(3)合力和分力不能重復考慮。(4)區(qū)分性質(zhì)力與效果力：研究對象的受力圖，通常只畫出按性質(zhì)命名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析進去，受力圖完成后再進行力的合成或分解。(5)區(qū)分內(nèi)力與外力：對幾個物體的整體進行受力分析時，這幾個物體間的作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)；當把某一物體單獨隔離分析時，原來的內(nèi)力變成外力，要在受力分析圖中畫出。,考點一物體的受力分析,靜止,勻速直線運動,考點二共點力作用下的物體平衡,3．平衡條件的推論(1)二力平衡：如果物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài)，這兩個力必定大小，方向。(2)三力平衡：如果物體在三個共點力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個力與其余兩個力的合力大小，方向；并且這三個力的矢量可以形成一個封閉的矢量。(3)多力平衡：如果物體在多個共點力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個力與其余幾個力的合力大小，方向。,相等,相反,相等,相反,三角形,相等,相反,考點二共點力作用下的物體平衡,D,考點二共點力作用下的物體平衡,第一步：抓關鍵點→獲取信息,考點二共點力作用下的物體平衡,第二步：找突破口→構(gòu)建思路,考點二共點力作用下的物體平衡,答案D,考點二共點力作用下的物體平衡,,考點二共點力作用下的物體平衡,,考點二共點力作用下的物體平衡,,丙,B,考點二共點力作用下的物體平衡,[例3]如圖所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動，O點懸掛一重物M，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時整個系統(tǒng)保持靜止。Ff表示木塊與擋板間摩擦力的大小，F(xiàn)N表示木塊與擋板間正壓力的大小。若擋板間的距離稍許增大后，系統(tǒng)仍靜止，且O1、O2始終等高，則()A．Ff變小B．Ff不變C．FN變小D．FN變大,考點二共點力作用下的物體平衡,[審題指導]第一步：抓關鍵點,關鍵點,獲取信息,兩相同輕質(zhì)硬桿可繞軸轉(zhuǎn)動,兩桿與豎直方向夾角相等且桿中張力沿桿的方向,兩相同木塊,兩木塊與擋板間的摩擦力、彈力大小相等,擋板間的距離稍許增大,兩桿與豎直方向的夾角稍許增大,第二步：找突破口要確定木塊與擋板間的摩擦力Ff的變化，應選整體為研究對象，利用平衡條件進行分析。而分析FN的變化時，應隔離木塊應用平衡條件進行分析,考點二共點力作用下的物體平衡,[答案]BD,考點二共點力作用下的物體平衡,圖10,D,考點二共點力作用下的物體平衡,考點二共點力作用下的物體平衡,2．如圖8所示，三個重均為100N的物塊，疊放在水平桌面上，各接觸面水平，水平拉力F＝20N作用在物塊2上，三條輕質(zhì)繩結(jié)于O點，與物塊3連接的繩水平，與天花板連接的繩與水平方向成45角，豎直繩懸掛重為20N的小球P。整個裝置處于靜止狀態(tài)。則(),圖8,A．物塊1和2之間的摩擦力大小為20NB．與物塊3相連的輕質(zhì)繩的拉力大小為20NC．桌面對物塊3的支持力大小為320ND．物塊3受4個力的作用,B,考點二共點力作用下的物體平衡,解析以結(jié)點O為研究對象，受力分析如圖所示，由平衡條件可求出與物塊3相連的輕質(zhì)繩的拉力大小為F1＝GP＝20N，再以物塊1、2、3為研究對象，由平衡條件可知，物塊3與桌面之間的摩擦力為零，所以物塊3受5個力的作用，且桌面對物塊3的支持力FN＝300N，故選項B對，C、D均錯；以物塊1為研究對象，由平衡條件可知Ff＝0，選項A錯。答案B,考點二共點力作用下的物體平衡,圖13,AC,考點二共點力作用下的物體平衡,考點二共點力作用下的物體平衡,,1、共點力作用下物體平衡的一般解題思路,考點二共點力作用下的物體平衡,2、處理平衡問題的常用方法,考點二共點力作用下的物體平衡,考點三動態(tài)平衡問題的分析,1．動態(tài)平衡是指平衡問題中的一部分力是變力，是動態(tài)力，力的大小和方向均要發(fā)生變化，所以叫動態(tài)平衡。2．基本思路化“動”為“靜”，“靜”中求“動”。3．基本方法：圖解法和解析法．,4．用圖解法分析動態(tài)平衡問題的一般步驟(1)選某一狀態(tài)對物體進行受力分析；(2)根據(jù)平衡條件畫出平行四邊形；(3)根據(jù)已知量的變化情況，畫出平行四邊形的邊角變化；(4)確定未知量大小、方向的變化。,考點三動態(tài)平衡問題的分析,[例1]如圖所示，一小球放置在木板與豎直墻面之間。設墻面對球的壓力大小為N1，球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镹2。以木板與墻連接點所形成的水平直線為軸，將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。不計摩擦，在此過程中()A．N1始終減小，N2始終增大B．N1始終減小，N2始終減小C．N1先增大后減小，N2始終減小D．N1先增大后減小，N2先減小后增大,B,考點三動態(tài)平衡問題的分析,[審題指導](1)小球緩慢移動過程中處于平衡狀態(tài)。(2)墻對球的壓力方向不變，而木板對球的壓力方向改變。[嘗試解題]以小球為研究對象，畫出小球受力的矢量三角形，由力的矢量三角形很直觀地可看出：N1始終減小，N2始終減小，故選項B正確。[答案]B,考點三動態(tài)平衡問題的分析,考點三動態(tài)平衡問題的分析,解析(圖解法)如圖所示，把mg按它的兩個效果進行分解如圖所示。在木板緩慢轉(zhuǎn)動時，F(xiàn)N1的方向不變，mg、FN1、FN2應構(gòu)成一個閉合的三角形。FN2始終垂直于木板，隨木板的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，由圖可知，在木板轉(zhuǎn)動時，F(xiàn)N2變小，F(xiàn)N1也變小，選項B正確。答案B,考點三動態(tài)平衡問題的分析,,甲,B,考點三動態(tài)平衡問題的分析,,B,乙,考點三動態(tài)平衡問題的分析,考點三動態(tài)平衡問題的分析,,考點三動態(tài)平衡問題的分析,甲乙,答案BD,B,解析作出球在某位置時的受力分析圖，如圖所示．在小球運動的過程中，F(xiàn)1的方向不變，F(xiàn)2與豎直方向的夾角逐漸變大，畫力的動態(tài)平行四邊形，由圖可知F1、F2均增大，選項B正確．,答案BC,D,答案D,,1、解析動態(tài)平衡問題的常用方法,,考點四平衡問題中的臨界(極值)問題,,B,解析以a、b為整體，整體受重力2mg、懸繩OA的拉力FT及拉力F三個力而平衡，如圖所示，三力構(gòu)成的矢量三角形中，當力F垂直于懸繩拉力FT時有最小值，且最小值F＝2mgsinθ＝mg，B項正確。答案B,【例3】如圖所示，三根長度均為l的輕繩分別連接于C、D兩點，A、B兩端被懸掛在水平天花板上，相距2l?，F(xiàn)在C點上懸掛一個質(zhì)量為m的重物，為使CD繩保持水平，在D點上可施加力的最小值為(),C,[答案]C,A,答案A,2、如圖所示，用輕繩吊一個重為G的小球，欲施一力F使小球在圖示位置平衡(θ<30)，下列說法正確的是()A．力F最小值為GsinθB．若力F與繩拉力大小相等，力F方向與豎直方向必成θ角C．若力F與G大小相等，力F方向與豎直方向可能成θ角D．若力F與G大小相等，力F方向與豎直方向可能成2θ角,ABD,解析：根據(jù)力的平行四邊形定則可知，當力F與輕繩垂直斜向上時，力F有最小值，根據(jù)物體的平衡條件可知，其值為Gsinθ，A正確。若力F與繩拉力大小相等，則力F的方向與輕繩中拉力的方向應該相對于過小球的豎直線對稱，所以力F方向與豎直方向必成θ角，故B正確。若力F與G大小相等，則有兩種情況，一種情況是力F與G是一對平衡力；另一種情況是力F與G的合力與輕繩中拉力是一對平衡力，此時力F方向與豎直方向成2θ角斜向下。C錯，D正確。答案：ABD,解決臨界問題的基本思路是(1)認真審題，詳細分析問題中變化的過程(包括分析整體過程中有幾個階段)；(2)尋找過程中變化的物理量(自變量與因變量)；(3)探索因變量隨自變量變化時的變化規(guī)律，要特別注意相關物理量的變化情況；(4)確定臨界狀態(tài)，分析臨界條件，找出臨界關系。,求解平衡問題中的臨界問題常用的方法1．解析法分析研究對象的受力情況，將力按作用效果分解或正交分解，根據(jù)平衡條件列出方程，并推導出未知量的函數(shù)表達式，再根據(jù)已知量的變化情況結(jié)合函數(shù)關系確定未知量的大小或方向的變化情況；根據(jù)物體的平衡條件列方程，在解方程時采用數(shù)學知識求極值。通常用到的數(shù)學知識有二次函數(shù)求極值、討論分式求極值、三角函數(shù)求極值以及幾何法求極值等。,求解平衡問題中的臨界問題常用的方法2．圖解法當物體所受的力變化時，根據(jù)物體的受力特點進行受力分析，畫出平行四邊形或三角形，注意明確各個力的變化量和不變量，結(jié)合數(shù)學規(guī)律對比分析，使動態(tài)問題靜態(tài)化、抽象問題形象化，問題將變得易于分析處理；根據(jù)平衡條件作出力的矢量圖，如只受三個力，則這三個力構(gòu)成封閉矢量三角形，然后根據(jù)矢量圖進行動態(tài)分析，確定最大值和最小值。,求解平衡問題中的臨界問題常用的方法3．極限法極限法是一種處理臨界問題的有效方法，它是指通過恰當選取某個變化的物理量將問題推向極端(“極大”、“極小”、“極右”、“極左”等)，從而把比較隱蔽的臨界現(xiàn)象暴露出來，使問題明朗化，便于分析求解。,特別提醒：(1)求解平衡中的臨界問題和極值問題時，首先要正確地進行受力分析和變化過程分析，找出平衡的臨界點和極值點。(2)臨界條件必須在變化中去尋找，不能停留在一個狀態(tài)來研究臨界問題，而是把某個物理量推向極端，即極大和極小，并依此做出科學的推理分析，從而給出判斷或?qū)С鲆话憬Y(jié)論。,(3)求解平衡中的臨界問題和極值問題時，首先要正確地進行受力分析和變化過程分析，找出平衡的臨界點和極值點。(4)臨界條件必須在變化中去尋找，不能停留在一個狀態(tài)來研究臨界問題，而是把某個物理量推向極端，即極大和極小，并依此做出科學的推理分析，從而給出判斷或?qū)С鲆话憬Y(jié)論。,