1、物理物理专题提升专题提升(二二)受力分析共点力的平衡受力分析共点力的平衡物理物理分类研析分类研析真题试做真题试做物理物理分类研析分类研析 拓展提升拓展提升类型一类型一 物体的受力分析物体的受力分析1.受力分析的基本思路受力分析的基本思路(1)研究对象的选取方法研究对象的选取方法:整体法和隔离法整体法和隔离法.(2)基本思路基本思路物理物理2.整体法与隔离法选取原则整体法与隔离法选取原则物理物理 例例1(2019湖北武汉联考湖北武汉联考)(多选多选)如图所示如图所示,光滑水平地面上有一直角三光滑水平地面上有一直角三角形斜面体角形斜面体B靠在竖直墙壁上靠在竖直墙壁上,物块物块A放在斜面体放在斜面体
2、B上上,开始时开始时A,B静止静止.现现用水平力用水平力F推推A,A,B仍静止仍静止,则此时则此时A,B受力个数的组合可能是受力个数的组合可能是()A.3个、个、5个个 B.3个、个、3个个C.4个、个、5个个 D.3个、个、4个个CD物理物理解析解析:先对先对A,B整体受力分析整体受力分析,A,B整体受推力、重力、地面的支持力、整体受推力、重力、地面的支持力、墙壁的支持力墙壁的支持力;再对物块再对物块A受力分析受力分析,A受重力、推力、斜面体的支持力受重力、推力、斜面体的支持力,可能还受到静摩擦力可能还受到静摩擦力,所以所以A可能受到可能受到3个或个或4个力个力;分析分析B的受力情况的受力情
3、况,B受到重力、墙壁的支持力、地面的支持力、受到重力、墙壁的支持力、地面的支持力、A对对B的压力的压力,可能还受到可能还受到A对对B的静摩擦力的静摩擦力,所以所以B可能受到可能受到4个或个或5个力个力,故故C,D正确正确.物理物理 例例2(2019河南开封检测河南开封检测)如图所示如图所示,物体物体A靠在竖直的墙面靠在竖直的墙面C上上,在竖直在竖直向上的力向上的力F作用下作用下,A,B物体保持静止物体保持静止,则物体则物体A受力分析示意图正确的是受力分析示意图正确的是()A物理物理解析解析:以以A,B组成的整体为研究对象组成的整体为研究对象,水平方向不可能受力水平方向不可能受力,整体和墙面整体
4、和墙面C间没有弹力间没有弹力,故故A与墙面与墙面C间无摩擦力间无摩擦力,以以A物体为研究对象物体为研究对象,A受重力受重力,B对对A的垂直接触面的弹力和平行接触面的摩擦力的垂直接触面的弹力和平行接触面的摩擦力,故选项故选项A正确正确.物理物理易错警示易错警示受力分析的四个注意点受力分析的四个注意点(1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的力混淆不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的力混淆.(2)每一个力都应找出其施力物体每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有不能无中生有.(3)合力和分力不能重复考虑合力和分力不能重复考虑.(4)对整体进行受力分析时对整体进行受力分析时,组成整体
5、的几个物体间的作用力为内力组成整体的几个物体间的作用力为内力,不不能在受力图中出现能在受力图中出现;当把某一物体单独隔离分析时当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成外力原来的内力变成外力,要在受力分析图中画出要在受力分析图中画出.物理物理题组训练题组训练1.(受力分析图受力分析图)一建筑塔吊如图所示向右上方匀速提升建筑物料一建筑塔吊如图所示向右上方匀速提升建筑物料,若忽若忽略空气阻力略空气阻力,则下列有关物料的受力图正确的是则下列有关物料的受力图正确的是()D物理物理解析解析:由题意可知由题意可知,物料匀速运动物料匀速运动,合力为零合力为零,对物料受力分析知对物料受力分析知,拉力拉力T与与
6、重力重力mg平衡平衡,故选项故选项A,B,C错误错误,D正确正确.物理物理2.(受力个数受力个数)(2019湖南衡阳模拟湖南衡阳模拟)(多选多选)如图所示如图所示,地面上固定一个斜面地面上固定一个斜面体体,斜面上叠放着斜面上叠放着A,B两个物块并均处于静止状态两个物块并均处于静止状态.现对物块现对物块A施加一斜施加一斜向上的力向上的力F作用作用,A,B两个物块始终处于静止状态两个物块始终处于静止状态.则木块则木块B的受力个数可的受力个数可能是能是()A.2个个B.4个个C.5个个D.6个个解析解析:对对A受力分析可得受力分析可得,A受竖直向下的重力、斜向左上方的拉力受竖直向下的重力、斜向左上方
7、的拉力F、竖直向上的支持力及水平向右的摩擦力竖直向上的支持力及水平向右的摩擦力.对对B受力分析可得受力分析可得,B受重力、受重力、A对对B的压力、斜面的支持力、的压力、斜面的支持力、A对对B向左的摩擦力向左的摩擦力,且斜面若对且斜面若对B没有摩没有摩擦力则擦力则B受到受到4个力个力,若斜面对若斜面对B有摩擦力则有摩擦力则B受受5个力个力,选项选项A,D错误错误,B,C正确正确.BC物理物理类型二类型二 物体的静态平衡物体的静态平衡1.共点力的平衡共点力的平衡物理物理2.解决物体静态平衡的四种常用方法解决物体静态平衡的四种常用方法适用条件适用条件注意事项注意事项优点优点合成合成法法物体受三个力物
8、体受三个力作用而平衡作用而平衡(1)表示三个力表示三个力大小的线段长大小的线段长度不可随意画度不可随意画(2)两力的合力两力的合力与第三个力等与第三个力等大反向大反向对于物体所受对于物体所受的三个力的三个力,有两有两个力相互垂直个力相互垂直或两个力大小或两个力大小相等的平衡问相等的平衡问题求解较简单题求解较简单分解分解法法物体受三个力物体受三个力作用而平衡作用而平衡合力为物体所合力为物体所受的力受的力,而两个而两个分力分别与物分力分别与物体受到的另两体受到的另两个力等大反向个力等大反向物理物理正交正交分解分解法法物体受三个或物体受三个或三个以上的力三个以上的力作用而平衡作用而平衡选坐标轴时应选
9、坐标轴时应使尽量多的力使尽量多的力与坐标轴重合与坐标轴重合对于物体受三对于物体受三个力以上的力个力以上的力处于平衡状态处于平衡状态的问题求解较的问题求解较方便方便力的力的三角三角形法形法物体受三个力物体受三个力作用而平衡作用而平衡将三个力的矢将三个力的矢量图平移量图平移,构成构成一个依次首尾一个依次首尾相连接的矢量相连接的矢量三角形三角形常用于求解一常用于求解一般矢量三角形般矢量三角形中未知力的大中未知力的大小和方向小和方向物理物理AC 物理物理物理物理物理物理物理物理角度角度2多物体的静态平衡多物体的静态平衡例例4(2019河南洛阳六校联考河南洛阳六校联考)如图所示如图所示,水平桌面上有三个
10、相同的物水平桌面上有三个相同的物体体a,b,c叠放在一起叠放在一起,a的左端通过一根轻绳与质量为的左端通过一根轻绳与质量为m=3 kg的小球相连的小球相连,绳与水平方向的夹角为绳与水平方向的夹角为60,小球静止在光滑的半圆形器皿中小球静止在光滑的半圆形器皿中.水平向右水平向右的力的力F=40 N作用在作用在b上上,三个物体保持静止状态三个物体保持静止状态.g取取10 m/s2,下列说法正下列说法正确的是确的是()A.物体物体c受到向右的静摩擦力受到向右的静摩擦力B.物体物体b受到一个摩擦力受到一个摩擦力,方向向左方向向左C.桌面对物体桌面对物体a的静摩擦力方向水平向右的静摩擦力方向水平向右D.
11、撤去力撤去力F的瞬间的瞬间,三个物体将获得向左的加速度三个物体将获得向左的加速度B物理物理审题指导审题指导:题干关键题干关键获取信息获取信息光滑的半圆形器皿光滑的半圆形器皿轻绳的拉力大小处处相等轻绳的拉力大小处处相等三个物体保三个物体保持静止状态持静止状态c保持静止保持静止,可知可知fbc=0,fab0,a与桌面间与桌面间摩擦力不为零摩擦力不为零撤去力撤去力F的瞬间的瞬间比较轻绳拉力和比较轻绳拉力和a与桌面摩擦力的大与桌面摩擦力的大小小物理物理解析解析:设设b对对c的静摩擦力为的静摩擦力为f,则水平方向上只受则水平方向上只受f影响影响,且且c保持静止保持静止,可知可知f=0,选项选项A错误错误
12、;隔离物体隔离物体b受力分析受力分析,设设a对对b的静摩擦力为的静摩擦力为f1,则水平面上则水平面上,由平衡条件由平衡条件:F+f1+f=0,解得解得f1=-F=-40 N,故故b只受一个静摩擦力只受一个静摩擦力,方向与方向与F相反相反,即水平向左即水平向左,选项选项B正确正确;a静止静止,设绳的拉力为设绳的拉力为T,器皿对小球的弹力器皿对小球的弹力为为N,桌面对桌面对a的静摩擦力为的静摩擦力为f2,则水平面上由平衡条件则水平面上由平衡条件:-f1+f2-T=0物理物理物理物理方法总结方法总结静态平衡问题的解题静态平衡问题的解题“五步骤五步骤”物理物理题组训练题组训练1.(2019河北衡水调研
13、河北衡水调研)(多选多选)如图所示如图所示,凹形槽半径凹形槽半径R=30 cm,质量质量m=1 kg 的小物块的小物块(可视为质点可视为质点)在沿半径方向的轻弹簧挤压下处于静止状态在沿半径方向的轻弹簧挤压下处于静止状态.已知弹簧的劲度系数已知弹簧的劲度系数k=50 N/m,弹簧原长弹簧原长L0=40 cm,一端固定在圆心一端固定在圆心O处处,弹簧与竖直方向的夹角弹簧与竖直方向的夹角=37,取取g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,则则()A.物块对槽的压力大小是物块对槽的压力大小是15 NB.物块对槽的压力大小是物块对槽的压力大小是13 NC.槽对物块的摩擦力大小是槽
14、对物块的摩擦力大小是6 ND.槽对物块的摩擦力大小是槽对物块的摩擦力大小是8 NBC物理物理物理物理2.(2019湖北武汉联考湖北武汉联考)如图所示如图所示,小球小球A置于固定在水平面上的光滑半置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上圆柱体上,小球小球B用水平轻弹簧拉着系于竖直板上用水平轻弹簧拉着系于竖直板上,两小球两小球A,B通过光滑通过光滑滑轮滑轮O用轻质细线相连用轻质细线相连,两球均处于静止状态两球均处于静止状态,已知已知B球质量为球质量为m,O点在点在半圆柱体圆心半圆柱体圆心O1的正上方的正上方,OA与竖直方向成与竖直方向成30角角,OA长度与半圆柱体长度与半圆柱体半径相等半径相等,OB与竖
15、直方向成与竖直方向成45角角,则下列叙述正确的是则下列叙述正确的是()C物理物理物理物理物理物理类型三类型三动态平衡问题动态平衡问题1.动态平衡动态平衡(1)所谓动态平衡问题所谓动态平衡问题,是指通过控制某些物理量是指通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓使物体的状态发生缓慢变化慢变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态,常利用图解常利用图解法解决此类问题法解决此类问题.(2)基本思路基本思路:化化“动动”为为“静静”,“静静”中求中求“动动”.物理物理2.分析动态平衡问题的方法分析动态平衡问题的方法方法方法步骤步骤解析法解析法(1)列平衡
16、方程求出未知量与已知量的关系表达式列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式.(2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况图解法图解法(1)根据已知量的变化情况根据已知量的变化情况,画出平行四边形边、角画出平行四边形边、角的变化的变化.(2)确定未知量大小、方向的变化确定未知量大小、方向的变化相似三相似三角形法角形法(1)根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形形和空间几何三角形,确定对应边确定对应边,利用三角形相似利用三角形相似知识列出比例式知识列出比例式.(2)确定未知量大小的变化情况
17、确定未知量大小的变化情况物理物理角度角度1解析法的应用解析法的应用例例5 质量为质量为M的半圆柱体的半圆柱体P放在粗糙的水平地面上放在粗糙的水平地面上,其右端固定一个竖其右端固定一个竖直挡板直挡板AB,在在P上放一个光滑小球上放一个光滑小球C,质量为质量为m,整个装置的纵截面如图所整个装置的纵截面如图所示示.开始时开始时P,C球心连线与水平面的夹角为球心连线与水平面的夹角为,已知重力加速度为已知重力加速度为g.则下列则下列说法正确的是说法正确的是()C物理物理C.使挡板缓慢地向右平行移动使挡板缓慢地向右平行移动,但但C仍在仍在P和挡板和挡板AB作用下悬于半空中作用下悬于半空中,则地面对则地面对
18、P的摩擦力将不断增大的摩擦力将不断增大D.使挡板缓慢地向右平行移动使挡板缓慢地向右平行移动,但但C仍在仍在P和挡板和挡板AB作用下悬于半空中作用下悬于半空中,则则C对对P的弹力减小的弹力减小物理物理物理物理 例例6(多选多选)如图所示如图所示,半径相同、质量相同且分布均匀的两个圆柱体半径相同、质量相同且分布均匀的两个圆柱体a,b靠在一起靠在一起,表面光滑表面光滑,重力均为重力均为G,其中其中b的下半部分刚好固定在水平面的下半部分刚好固定在水平面MN的下方的下方,上边露出另一半上边露出另一半,a静止在水平面上静止在水平面上,现过现过a的轴心施以水平作的轴心施以水平作用力用力F,可缓慢地将可缓慢地
19、将a拉离水平面拉离水平面MN一直运动到一直运动到b的顶端的顶端,对该过程进行对该过程进行分析分析,应有应有()BD物理物理物理物理 例例7 把一光滑圆环固定在竖直平面内把一光滑圆环固定在竖直平面内,在光滑圆环的最高点有一个光在光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔滑的小孔,如图所示如图所示.质量为质量为m的小球套在圆环上的小球套在圆环上,一根细线的下端系着小一根细线的下端系着小球球,上端穿过小孔用手拉住上端穿过小孔用手拉住.现拉动细线现拉动细线,使小球沿圆环缓慢下移使小球沿圆环缓慢下移.在小球在小球移动过程中手对细线的拉力移动过程中手对细线的拉力F和圆环对小球的弹力和圆环对小球的弹力N的大小变化情况
20、是的大小变化情况是()A.F不变不变,N增大增大B.F不变不变,N减小减小C.F减小减小,N不变不变D.F增大增大,N不变不变D物理物理物理物理规律总结规律总结在三力动态平衡问题中在三力动态平衡问题中,如果有一个力是恒力如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化另外两个力方向都变化,且题目给出的空间几何关系有一固定边长且题目给出的空间几何关系有一固定边长,有可动但长度不变的边有可动但长度不变的边,多数多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似,可利用相似三角形对应可利用相似三角形对应边成比例求解边成比例求解.物理物理题组训练题组训练 1.(2019吉林长
21、春检测吉林长春检测)(多选多选)如图所示如图所示,上表面光滑的半圆柱体放在水上表面光滑的半圆柱体放在水平地面上平地面上,一小物块从靠近半圆柱体顶点一小物块从靠近半圆柱体顶点O的的A点点,在外力在外力F作用下沿圆作用下沿圆弧缓慢下滑到弧缓慢下滑到B点点,此过程中此过程中F始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静止状态止状态.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.半圆柱体对小物块的支持力变大半圆柱体对小物块的支持力变大B.地面对半圆柱体的摩擦力先增大后减小地面对半圆柱体的摩擦力先增大后减小C.外力外力F变大变大D.地面对半圆柱体的支持力变大地面对半圆柱体的支持
22、力变大BC物理物理物理物理2.(2019河北衡水检测河北衡水检测)如图所示如图所示,有一质量不计的杆有一质量不计的杆AO,长为长为R,可绕可绕A自自由转动由转动.用绳在用绳在O点悬挂一个重为点悬挂一个重为G的物体的物体,另一根绳一端系在另一根绳一端系在O点点,另一另一端系在圆弧形墙壁上的端系在圆弧形墙壁上的C点点.当点当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动移动过程中过程中(保持保持OA与地面夹角与地面夹角不变不变),OC绳所受拉力的大小变化情况是绳所受拉力的大小变化情况是()A.逐渐减小逐渐减小 B.逐渐增大逐渐增大C.先减小后增大先减小后增大D.先增大后减小先增大后减
23、小C物理物理解析解析:对物体分析对物体分析,物体受力平衡物体受力平衡,则拉力等于重力则拉力等于重力,故竖直绳的拉力不变故竖直绳的拉力不变;再对再对O点分析点分析,O受绳子的拉力受绳子的拉力T、OA的支持力的支持力FOA及及OC的拉力的拉力TOC而处于而处于平衡平衡,受力分析如图所示受力分析如图所示;将将FOA和和TOC合成合成,其合力与其合力与G大小相等大小相等,方向竖方向竖直向上直向上,则在则在OC上移的过程中上移的过程中,平行四边形的对角线保持不变平行四边形的对角线保持不变,平行四边平行四边形发生图中所示变化形发生图中所示变化,则由图可知则由图可知OC的拉力先减小后增大的拉力先减小后增大,
24、故故C正确正确.物理物理类型四类型四 平衡中的临界极值问题平衡中的临界极值问题1.临界问题临界问题当某物理量变化时当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平从而使物体所处的平衡状态衡状态“恰好出现恰好出现”或或“恰好不出现恰好不出现”,在问题的描述中常用在问题的描述中常用“刚刚好好”“”“恰能恰能”“”“恰好恰好”等语言叙述等语言叙述.2.极值问题极值问题平衡物体的极值平衡物体的极值,一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题.物理物理3.解决极值问题和临界问题的方法解决极值问题和临界问题的方法(1)图解
25、法图解法:根据物体的平衡条件根据物体的平衡条件,作出力的矢量图作出力的矢量图,通过对物理过程的分通过对物理过程的分析析,利用平行四边形定则进行动态分析利用平行四边形定则进行动态分析,确定最大值与最小值确定最大值与最小值.(2)数学解析法数学解析法:通过对问题的分析通过对问题的分析,依据物体的平衡条件写出物理量之依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系间的函数关系(或画出函数图像或画出函数图像),用数学方法求极值用数学方法求极值(如求二次函数极值、如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值公式极值、三角函数极值).物理物理C 物理物理物理物理物理物理物理物理物理物理规律总结规律总结临界与极值问题
26、的分析技巧临界与极值问题的分析技巧(1)求解平衡中的临界问题和极值问题时求解平衡中的临界问题和极值问题时,首先要正确地进行受力分析和首先要正确地进行受力分析和变化过程分析变化过程分析,找出平衡中的临界点和极值点找出平衡中的临界点和极值点.(2)临界条件必须在变化中寻找临界条件必须在变化中寻找,不能停留在一个状态来研究临界问题不能停留在一个状态来研究临界问题,而是要把某个物理量推向极端而是要把某个物理量推向极端,即极大或极小即极大或极小,并依此作出科学的推理分并依此作出科学的推理分析析,从而给出判断或导出结论从而给出判断或导出结论.物理物理A 物理物理物理物理ABD 物理物理物理物理真题试做真题
27、试做 模拟演练模拟演练D 物理物理物理物理2.(2019全国全国卷卷,19)(多选多选)如图如图,一粗糙斜面固定在地面上一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装斜面顶端装有一光滑定滑轮有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块其一端悬挂物块N,另一端与斜面上的另一端与斜面上的物块物块M相连相连,系统处于静止状态系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬直至悬挂挂N的细绳与竖直方向成的细绳与竖直方向成45.已知已知M始终保持静止始终保持静止,则在此过程中则在此过程中()A.水平拉力的大小可能保持不变水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大
28、小一定一直增加所受细绳的拉力大小一定一直增加C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加BD物理物理解析解析:以物块以物块N为研究对象为研究对象,受力分析如图受力分析如图(甲甲)所示所示,它在水平向左的拉力它在水平向左的拉力F作用下作用下,缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45的过程中的过程中,水平水平拉力拉力F逐渐增大逐渐增大,细绳拉力细绳拉力T逐渐增大逐渐增大,故故A错误错误,B正确正确;对物块对物块M受力分析如图受力分析如图(乙乙)所示所示,若起初
29、若起初M受到的摩擦力受到的摩擦力f沿斜面向下沿斜面向下,则则随着细绳拉力随着细绳拉力T的增加的增加,摩擦力摩擦力f也逐渐增加也逐渐增加;若起初物块若起初物块M受到的摩擦力受到的摩擦力f沿斜面向上沿斜面向上,则随着细绳拉力则随着细绳拉力T的增加的增加,摩擦力摩擦力f可能先减小后反向增加可能先减小后反向增加,故故C错误错误,D正确正确.物理物理AD 物理物理解析解析:由题意可知由题意可知,重物在运动过程中受重力重物在运动过程中受重力,MN绳拉力绳拉力TMN,OM绳拉力绳拉力TOM,TMN与与TOM夹角保持不变夹角保持不变.在某一时刻所受三个力示意图如图在某一时刻所受三个力示意图如图(甲甲)所所示示
30、,将此三个力平移为矢量三角形如图将此三个力平移为矢量三角形如图(乙乙)所示所示.因为因为mg大小、方向不变大小、方向不变,TMN与与TOM的夹角不变的夹角不变,故可将三个力平移入圆故可将三个力平移入圆中中,如图如图(丙丙)所示所示,mg为一条固定的弦为一条固定的弦(固定的弦所对应的圆周角为定值固定的弦所对应的圆周角为定值),在在OM由竖直拉到水平的过程中由竖直拉到水平的过程中,可得可得TMN从从0逐渐增大逐渐增大,OM水平时水平时TMN最大最大.TOM先增大后减小先增大后减小,故故A,D正确正确.物理物理物理物理解析解析:(1)m处于静止状态处于静止状态,其合力为零其合力为零.以以m为研究对象为研究对象,由平衡条件得由平衡条件得水平方向水平方向Fcos 60-Tcos=0竖直方向竖直方向Fsin 60-Tsin-mg=0解得解得=30.物理物理物理物理点击进入点击进入 课时作业课时作业
