2023版新教材高考物理一轮复习 第二章 相互作用——力 第3讲 受力分析 共点力的平衡学生用书.docx

1、第3讲受力分析共点力的平衡【必备知识自主排查】一、受力分析1.2受力分析的三个常用判据(1)条件判据：根据不同性质力的_判断(2)效果判据：物体平衡时合外力必定为_物体做变速运动时合力方向必定沿_方向，合力大小满足Fma.(3)特征判据：力的作用是相互的，通过判定其_来判定该力二、共点力的平衡如图甲所示，小球静止不动，如图乙所示，物块做匀速运动小球：F合0，FNsin F推，FNcos mg.物块：FxF1Ff0，FyF2FNmg0.【生活情境】1如图所示为一滑梯的实物图，为保证小朋友的安全，在水平地面铺设安全地垫水平段与斜面段平滑连接某小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下，经斜面底端后水平滑行一段

2、距离，停在水平地垫上(1)对小朋友受力分析时，只能画小朋友受到的力，滑梯受到的力不能画在小朋友上()(2)对小朋友进行受力分析时不用区分外力与内力，两者都要同时分析()(3)小朋友沿粗糙的滑梯下滑时，受到重力、支持力、下滑力和摩擦力的作用()(4)小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下的瞬间，速度为零，处于平衡状态()(5)小朋友静止在水平面上时，速度为零，所受合力为零，处于平衡状态()【教材拓展】2.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33，重力加速度取10 m/s2 .若轻绳能承受的最大张力为1 500

3、N，则物块的质量最大值是()A30 kg B50 kgC100 kg D150 kg【关键能力分层突破】考点一受力分析1研究对象的选取方法整体法和隔离法(1)采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同(2)当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此法叫“转移研究对象法”2受力分析中的“2分析”“2注意”(1)“2分析”只分析研究对象受的力，不分析研究对象给其他物体的力；只分析性质力(六种常见力)，不分析效果力，如向心力等(2)“2注意”合力与分力不可同时作为物体受的力；物体的受力情况与运动情况相对应【跟进训

4、练】12021浙江6月，42021年5月15日，天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大气层290 s的减速，速度从4.9103 m/s减为4.6102 m/s；打开降落伞后，经过90 s速度进一步减为1.0102 m/s；与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着陆若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器()A打开降落伞前，只受到气体阻力的作用B打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上C打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用D悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力2如图，一个物体以某一初速度冲上粗糙斜面，下列关于物体的受力

5、分析正确的是()32022广州模拟(多选)如图所示，在恒力F作用下，a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动，则关于它们受力情况的说法正确的是()Aa一定受到4个力Bb可能受到4个力Ca与墙壁之间一定有弹力和摩擦力Da与b之间一定有摩擦力考点二共点力作用下物体的平衡解答静态平衡问题的思路例12021河南九师联盟高三模拟如图所示，将一个质量为m的半球形物体放在倾角为37的斜面上，用通过球心且水平向左的力F作用在物体上使其静止已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，sin 370.6，cos 370.8.要使半球体刚好沿斜面上滑，则力F的大小是()Amg

6、B2mgC3mgD4mg解题心得【跟进训练】42022山东济南模拟如图所示，整个系统处于静止状态，在竖直方向上，质量均为m11.5 kg的物体A、B通过轻质弹簧相连，A放在水平地面上，B、C两物体通过细线绕过轻质定滑轮相连，物体C放在倾角37的光滑斜面D上，物体C和斜面D的质量均为m25 kg.已知ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行，细线与滑轮之间的摩擦不计，重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，则()A物体A、B均受3个力的作用B物体C、D均受4个力的作用C弹簧的弹力大小为15 ND地面对斜面D的摩擦力大小为18 N52021江苏四市调研如图所示，两个相

7、同的木模质量均为m，靠三根竖直细线连接，在水平面上按一个“互”字形静置，上方木模呈现悬浮效果，这是利用了建筑学中的“张拉整体”(Tensegrity)结构原理图中短线a上的张力F1和水平面所受压力F2满足()AF1mg，F2mg，F22mgCF1mg，F22mg DF1mg，F22mg考点三共点力作用下的动态平衡问题1解决动态平衡问题的一般思路：把“动”化为“静”，“静”中求“动”2分析动态平衡问题方法的选取技巧(1)解析法列平衡方程，列出未知量与已知量的关系表达式根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况(2)图解法(3)相似三角形法根据已知条件画出对应的力的三角形和空间几何相似三角形，确定

8、对应边，利用三角形相似法列出比例式；确定未知量的变化情况例2 2021湖南卷，5质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是()A推力F先增大后减小B凹槽对滑块的支持力先减小后增大C墙面对凹槽的压力先增大后减小D水平地面对凹槽的支持力先减小后增大解题心得命题分析试题情境属于基础性题目，以小滑块在变力作用下沿光滑曲面滑动为素材创设学习探索问题情境必备知识考查力的合成与分解、共点力

9、的平衡等知识关键能力考查推理论证能力利用小滑块缓慢移动受力平衡，判断得出受力大小的变化规律学科素养考查物理观念、科学思维要求考生审题后快速抓住题给信息，由共点力的平衡解决问题例3 2022汕头一模如图所示，足够长的光滑平板AP与BP用铰链连接，平板AP与水平面成53角固定不动，平板BP可绕水平轴在竖直面内自由转动，将小球O放在两板间在使BP板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中，下列说法正确的是()A当BP沿水平方向时，BP板受到的压力最大B当BP沿竖直方向时，AP板受到的压力最大C当BP沿竖直方向时，BP板受到的压力最小D当BP板与AP板垂直时，AP板受到的压力最小解题心得【跟进训练】6如图

10、所示，竖直墙壁上固定有一个光滑的半圆形支架(AB为直径)，支架上套着一个小球，轻绳的一端P悬于墙上某点，另一端与小球相连已知半圆形支架的半径为R，轻绳长度为L，且RLmg.故B正确，ACD错误答案：B例2解析：对小滑块受力分析，如图所示，由题意可知，推力F与凹槽对滑块的支持力FN始终垂直，即始终为90，在小滑块由A点向B点缓慢移动的过程中，减小，增大，而Fmg cos 、FNmg sin ，可知推力F一直增大，凹槽对滑块的支持力FN一直减小，A、B错误；对小滑块和凹槽整体根据平衡条件可得，墙面对凹槽的压力大小FN1F cos 12mg sin 2，水平地面对凹槽的支持力FN2MgmgF sin

11、 ，在小滑块由A点向B点缓慢移动的过程中，由2逐渐减小到零，根据数学知识可知墙面对凹槽的压力先增大后减小，水平地面对凹槽的支持力一直减小，C正确，D错误答案：C例3解析：小球受重力、平板AP弹力F1和平板BP弹力F2，将F1与F2合成为Fmg，如图：小球一直处于平衡状态，三个力中的任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故F1和F2的合力F一定与重力等值、反向、共线从图中可以看出，当平板BP逆时针缓慢地转向竖直位置的过程中，F1越来越大，F2先变小，后变大；当BP沿水平方向时，BP板受到的压力不是最大，选项A错误；当BP沿竖直方向时，AP板受到的压力最大，选项B正确；当BP与AP垂直时，B

12、P板受到的压力最小，选项C错误；当BP板水平时，AP板受到的压力为零，最小，选项D错误答案：B6解析：小球受重力、绳的拉力和支架提供的支持力，由于平衡，三个力可以构成矢量三角形，如图所示根据平衡条件，该矢量三角形与几何三角形POC相似，故GPOF1LF2R，解得F1LPOG，F2RPOG，当P点下移时，PO减小，L、R不变，故F1增大，F2增大，A正确答案：A例4解析：方法一(三角函数求解)：物体受力如图所示，由平衡条件得，水平方向F cos Ff0，竖直方向有FN(mgF sin )0，又FfFN，联立可得Fmgcossin.可见，当减小时，F一直减小，故B正确方法二(作图法求解)：如图所示

13、，支持力与滑动摩擦力的合力方向与竖直方向夹角为，tan FfFN，施加外力F与重力的合力与支持力和滑动摩擦力的合力等大反向由图可知，推力F一直减小，B正确答案：B7解析：如图所示对结点受力分析，由边角关系可知OA绳中的拉力最大，由平衡条件得FAFFCsin，只要OA不被拉断，则三根轻绳都不被拉断，则FA300 N，解得FC150 N，选项B正确答案：B8解析：对小球进行受力分析，当拉力F方向垂直于绳子时，拉力F最小，作出力的矢量三角形如图所示：所以绳子拉力FTmg cos 3032mg，拉力Fmg sin 3012mg，故A、C错误；对物块进行受力分析，如图所示：根据力的平衡条件：FTf2mg sin 60，FTFT，解得f32mg，方向沿斜面向上，故B错误；把两个物体和斜面看成是一个整体，对整体受力分析，根据平衡条件，在水平方向，F在水平方向的分量等于地面对斜面的摩擦力，即fF cos 3034mg，方向水平向左，故D正确答案：D