2017高三物理《受力分析共点力的平衡》高考材料分析

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2017高三物理《受力分析共点力的平衡》高考材料分析

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2017高三物理《受力分析共点力的平衡》高考材料分析

考点一| 受力分析

1.定义
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.受力分析的一般顺序
(1)首先分析场力(重力、电场力、磁场力).
(2)其次分析接触力(弹力、摩擦力).
(3)最后分析其他力.
3.整体法与隔离法(加试要求)
(1)对整体法和隔离法的理解
①整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法.
②隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来,单独分析该物体的方法.
(2)整体法和隔离法的使用技巧
当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时,宜用整体法;而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时,宜用隔离法.

 (2016·10月浙江学考)中国女排在2016年奥运会比赛中再度夺冠.图2­3­1为比赛中精彩瞬间的照片,此时排球受到的力有(  )

图2­3­1
A.推力
B.重力、推力
C.重力、空气对球的作用力
D.重力、推力、空气对球的作用力
C [力是物体之间的相互作用,图中排球已经离开手,球已经跟手不接触了,没有力的作用点了,因此不受手对球的推力了.]

1.受力分析的四个方法
(1)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.
(2)整体法
将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法.
(3)隔离法
将所研究的对象从周围的物体中分离出来,单独进行受力分析的方法.
(4)动力学分析法
对加速运动的物体进行受力分析时,应用牛顿运动定律进行分析求解的方法.
2.受力分析的四个步骤
(1)明确研究对象
确定受力分析的物体,研究对象可以是单个物体,也可以是多个物体的组合.
(2)隔离物体分析
将研究对象从周围物体中隔离出来,进而分析周围有哪几个物体对它施加了力的作用(重力—弹力—摩擦力—其他力).
(3)画出受力示意图
画出受力示意图,准确标出各力的方向.
(4)检查分析结果
检查画出的每一个力能否找出它的施力物体,检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的物理状态.

1.(2017·桐乡学考模拟)如图2­3­2所示,物体A在光滑的斜面上沿斜面下滑,则A受到的作用力有(  )

图2­3­2
A.重力、弹力和下滑力
B.重力和弹力
C.重力和下滑力
D.重力、压力和下滑力
B [物体A受到重力以及斜面对它的支持力作用.选项B正确.]
2.如图2­3­3中,一个质量均匀的球放在夹角为120°的两块光滑平面上,保持静止,OA是水平的.关于球的受力分析,下面说法中正确的是(  )

图2­3­3
A.球受重力、平面OA和OB的弹力
B.球除了受重力外,只受到平面OA的弹力
C.平面OA对球的弹力,方向向上偏左
D.平面OB对球的弹力,方向向上偏右
B [小球受力平衡,受竖直向下的重力和OA对它的向上的弹力,因平面光滑没有摩擦力,所以不可能再受到垂直OB方向的弹力作用,所以小球除了受重力外,只受到平面OA的弹力,选项B正确.]
3.如图2­3­4所示,一物体放在水平传带上,物体随传送带一起向右匀速运动,关于物体的受力情况,下列说法正确的是(  )

图2­3­4
A.物体受到重力、弹力和摩擦力的作用
B.物体受到重力和弹力的作用
C.物体受到摩擦力的方向水平向左
D.物体受到摩擦力的方向水平向右
B [物体在竖直方向受重力和向上的弹力(支持力)作用,假设水平方向受向左(或向右)的摩擦力作用,与物体做匀速直线运动矛盾,假设错误,所以物体不受摩擦力作用,选项B正确.]
4.如图2­3­5所示,A、B两物体紧靠着放在粗糙水平面上,A、B间接触面光滑.在水平推力F作用下两物体一起加速运动,物体A恰好不离开地面,则物体A的受力个数为(  )

图2­3­5
A.3B.4
C.5 D.6
A [由于物体A恰好不离开地面,因此A不受地面的支持力和摩擦力而只受重力、F和B对A垂直斜面向上的支持力,故正确答案为A. ]
5.(加试要求)如图2­3­6所示,在水平力F的作用下,木块A、B保持静止.若木块A与B的接触面是水平的,且F≠0.则关于木块B的受力个数,可能是(  )

图2­3­6
A.3个或4个 B.3个或5个
C.4个或5个 D.4个或6个
C [木块B一定受重力和A对它的压力;将A、B看作整体,因整体保持静止,所以B一定受斜面的支持力;隔离木块A并对其受力分析,因A静止,故A一定受B的静摩擦力,从而B也一定受A的静摩擦力;斜面对木块B可能有静摩擦力的作用.综上所述,选C.]
考点二| 共点力的平衡及应用

1.平衡状态
物体处于静止状态或匀速直线运动状态.
2.共点力的平衡条件
F合=0或者
3.平衡条件的推论(加试要求)
(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,方向相反.
(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,方向相反,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相等,方向相反.

 (2014·浙江7月学考)如图2­3­7所示,有一只重为G的蜻蜓在空中沿虚线方向匀速直线飞行,在此过程中,蜻蜓受到空气对它作用力的方向是(  )

图2­3­7
A.a方向B.b方向
C.c方向 D.d方向
A [蜻蜓做匀速直线运动,蜻蜓受重力和空气的作用力而平衡,故空气对蜻蜓的作用力竖直向上,即沿a方向;故选A.]

1.处理静态平衡问题的常用方法
方法 内容合成法 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等大、反向效果分解法 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正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用时,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.解决动态平衡问题的两种方法

3.应用平衡条件解题的步骤
(1)选取研究对象:根据题目要求,选取一个平衡体(单个物体或系统,也可以是结点)作为研究对象.
(2)画受力示意图:对研究对象按受力分析的顺序进行受力分析,画出受力示意图.
(3)建立坐标系:选取合适的方向建立直角坐标系.
(4)列方程求解:根据平衡条件列出平衡方程,解平衡方程,对结果进行讨论.

1.在如图2­3­8所示的A、B、C、D四幅图中,滑轮本身的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上,一根轻绳ab绕过滑轮,a端固定在墙上,b端下面都挂一个质量为m的重物,当滑轮和重物都静止不动时,图A、C、D中杆P与竖直方向的夹角均为θ,图B中杆P在竖直方向上,假设A、B、C、D四幅图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD,则以下判断中正确的是(  )

A     B     C     D
图2­3­8
A.FA=FB=FC=FD
B.FD>FA=FB>FC
C.FA=FC=FD>FB
D.FC>FA=FB>FD
B [设滑轮两边细绳的夹角为φ,对重物进行受力分析,可得绳子拉力等于重物的重力mg,滑轮受到木杆弹力F等于细绳拉力的合力,即F=2mgcos,由夹角关系可得FD>FA=FB>FC,选项B正确.]
 2.如图2­3­9所示,质量为M的楔形物块静置在水平地面上,其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块,小物块与斜面之间存在摩擦.用恒力F沿斜面向上拉小物块,使之匀速上滑.在小物块运动的过程中,楔形物块始终保持静止.则地面对楔形物块的支持力的大小为(  )

图2­3­9
A.(M+m)g B.(M+m)g-F
C.(M+m)g+Fsin θ D.(M+m)g-Fsin θ
D [匀速沿斜面上滑的小物块和楔形物块都处于平衡状态,可将二者看作一个处于平衡状态的整体,由竖直方向受力平衡可得:(M+m)g=FN+Fsin θ,解得FN=(M+m)g-Fsin θ.故选D.]
3.(加试要求)(2017·浙江宁波期末)两个质量为m1的小球套在竖直放置的光滑支架上,支架的夹角为120°,如图2­3­10所示,用轻绳将两球与质量为m2的小球连接,绳与杆构成一个菱形,则m1∶m2为(  )

图2­3­10
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶ D.∶2
A [由对称性知两绳张力相等,设大小为FT.对m2受力分析如图甲,根据平行四边形定则可知FT=m2g,再对左边小球受力分析如图乙,根据平行四边形定则可知FT=m1g,所以m1∶m2=1∶1.A正确,B、C、D错误.]
甲          乙
4.(加试要求)如图2­3­11所示,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,表面光滑,重力均为G,其中b的下一半刚好固定在水平面MN的下方,上边露出另一半,a静止在平面上,现过a的轴心施以水平作用力F,可缓慢地将a拉离水平面MN一直滑到b的顶端,对该对过程进行分析,应有(  )

图2­3­11
A.拉力F先增大后减小,最大值是G
B.开始时拉力F最大为G,以后逐渐减小为0
C.a、b间压力由0逐渐增大,最大为G
D.a、b间的压力开始最大为2G,而后逐渐减小到G
D [根据几何关系可知:sin θ=,θ=30°,对a受力分析,如图所示,应用平衡条件,F==G,之后a缓慢移动过程中,两轴心连线与竖直方向的夹角越来越小,由图可知:N一直变小,F也一直变小,可得拉力从最大值Fm=G逐渐减小为0,选项A、B错误;a、b间的压力开始时最大为N==2G,而后逐渐减小到G,选项C错误,D正确.]

 

 

 

 

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