到的合外力为零,受力分析如图甲所示对物体整体受力分析如图乙所示,竖直墙面对物体没有弹力作用,则墙面也不会提供静摩擦力对物体受力分析如图丙所示,则物体受到个力的作用,选项正确。
答案物体的受力情况与物体的运动状态有关,分析物体受力时,要注意物体所处的状态。
整体法和隔离体法灵活交叉使用。
图解法分析动态平衡问题动态平衡问题通过控制些物理量,使物体的状态发生缓慢地变化,而在这个过程中物体又始终处于系列的平衡状态,在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述。
用图解法分析动态平衡问题的般步骤选状态对物体进行受力分析根据平衡条件画出平行四边形根据已知量的变化情况,画出平行四边形的边角变化确定未知量大小方向的变化。
例新课标全国卷如图所示,小球放置在木板与竖直墙面之间。
设墙面对球的压力大小为,球对木板的压力大小为。
以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。
不计摩擦,在此过程中始终减小,始终增大始终减小,始终减小先增大后减小,始终减小先增大后减小,先减小后增大图审题指导小球缓慢移动过程中处于平衡状态。
墙对球的压力方向不变,而木板对球的压力方向改变。
解析以小球为研究对象,画出小球受力的矢量三角形,由力的矢量三角形很直观地可看出始终减小,始终减小,故选项正确。
答案图解法分析物体动态平衡问题时,般物体只受三个力作用,且其中个力大小方向均不变,另个力的方向不变,第三个力大小方向均变化。
当大小方向均可改变的分力与方向不变大小可变的分力垂直时,其中方向可变的分力存在最小值。
力平衡问题中整体法与隔离法的应用例多选山东高考如图所示,两相同轻质硬杆,可绕其两端垂直纸面的水平轴转动,在点悬挂重物,将两相同木块紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止。
表示木块与挡板间摩擦力的大小,表示木块与挡板间正压力的大小。
若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止,且,始终等高,则图变小不变变小变大审题指导第步抓关键点两杆与竖直方向的夹角稍许增大挡板间的距离稍许增大两木块与挡板间的摩擦力弹力大小相等两相同木块两杆与竖直方向夹角相等且杆中张力沿杆的方向两相同轻质硬杆可绕轴转动获取信息关键点第二步找突破口要确定木块与挡板间的摩擦力的变化,应选整体为研究对象,利用平衡条件进行分析。
而分析的变化时,应隔离木块应用平衡条件进行分析。
解析以两个木块和重物整体作为研究对象,在竖直方向上与挡板间的距离无关,错误,正确如图所示,以轴点为研究对象,杆对轴的作用力为,再以木块为研究对象,挡板对木块的正压力,当挡板间的距离稍许增大时,增大,增大,错误,正确。
答案对两个或两个以上的物体组成的简单的连接体问题,选择合适的研究对象可使受力分析和解题过程简化。
当不涉及物体之间的相互作用时,把几个物体视为个整体作为研究对象,只分析整体受的外力当涉及物体之间的相互作用时,选择受力个数较少的物体为研究对象。
临界问题当物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言。
极值问题平衡物体的极值,般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题。
解决临界极值问题的常用方法图解法当物体所受的力变化时,根据物体的受力特点进行受力分析,画出平行四边形或三角形,注意明确各个力的变化量和不变量,结合数学规律对比分析,使动态问题静态化抽象问题形象化,问题将变得易于分析处理。
解析法分析研究对象的受力情况,将力按作用效果分解或正交分解,根据平衡条件列出方程,并推导出未知量的函数力最小值为若力与绳拉力大小相等,力方向与竖直方向必成角若力与大小相等,力方向与竖直方向可能成角若力与大小相等,力方向与竖直方向可能成角图解析根据力的平行四边形定则可知,当力与轻绳垂直斜向上时,力有最小值,根据物体的平衡条件可知,其值为,正确。
若力与绳拉力大小相等,则力的方向与轻绳中拉力的方向应该相对于过小球的竖直线对称,所以力方向与竖直方向必成角,故正确。
若力与大小相等,则有两种情况,种情况是力与是对平衡力另种情况是力与的合力与轻绳中拉力是对平衡力,此时力方向与竖直方向成角斜向下。
错,正确。
答案随堂巩固落实天津高考如图所示,小球用细绳系住,绳的另端固定于点。
现用水平力缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力以及绳对小球的拉力的变化情况是图保持不变,不断增大不断增大,不断减小保持不变,先增大后减小不断增大,先减小后增大答案解析力推动斜面体的过程中,小球始终处于动态平衡状态,由力的平衡条件知,支持力与绳的拉力的合力与小球所受重力始终等大反向,根据平行四边形定则作出三力关系图如图所示,当小球升到接近斜面顶端的过程中,细绳的拉力由开始方向向水平方向变化,由图可判断,不断增大,先减小后增大,错,对。
多选韶关中月考如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,为球心,质量为的小滑块,在水平力的作用下静止于点。
设滑块所受支持力为,与水平方向的夹角为,下列关系正确的是图解析小滑块受力如图所示,由平衡条件得水平方向,竖直方向,解得故正确,错误。
答案江门高三模拟如图所示,是上端带定滑轮的固定竖直杆,质量不计的轻杆端通过铰链固定在点,另端悬挂重为的物体,且端系有根轻绳并绕过定滑轮,用力拉绳,开始时,现使缓慢变小,直到杆接近竖直杆。
此过程中,轻杆端所受杆的弹力大小不变逐渐增大逐渐减小先减小后增大图解析以点为研究对象,受力分析如图所示。
由几何知识得与矢量三角形相似,则有。
由共点力的平衡条件知的合力大小不变,又均不变,故不变,可知轻杆端受杆的弹力大小不变。
答案图所示是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图。
使用时,用撑竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动,把涂料均匀地粉刷到墙壁上。
撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计,而且撑竿足够长。
粉刷工人站在离墙壁距离处缓缓上推涂料滚,使撑竿与墙壁间的夹角越来越小。
该过程中撑竿对涂料滚的推力为,墙壁对涂料滚的支持力为,下列说法正确的是图解析在缓缓上推过程中涂料滚受力如图所示。
由平衡条件可知解得由于减小,所以减小,减小,故正确答案为。
答案,均减小,均增大减小,增大增大,减小如图所示,所受重力为的均匀小球放在倾角为的斜面上,球被与斜面夹角为的木板挡住,球面木板均光滑。
若使球对木板压力最小,则木板与斜面间夹角应为图解析以小球为研究对象,小球受到三个力的作用处于平衡状态,且重力大小方向定,斜面的支持力方向定,板的支持力可由矢量三角形得出,在板的支持力与斜面的支持力垂直时有最小值,故板与斜面垂直时,板对小球的支持力最小,由牛顿第三定律可知,小球对木板压力最小,选项正确。
答案第单元受力分析共点力的平衡受力分析想想如图所示,物体在竖直拉力作用下处于静止状态,试分析在斜面光滑和不光滑两种情况下,物体的受力情况。
图提示若斜面光滑,处于平衡状态时,只受拉力和重力,此时不受斜面的弹力若斜面不光滑,则物体可能受拉力和重力两个力,也可能受拉力重力支持力和摩擦力四个力作用。
记记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,并画出受力图,这个过程就是受力分析。
受力分析的般顺序先分析场力重力电场力磁场力,再分析接触力弹力摩擦力,最后分析其他力。
受力分析的常用方法整体法和隔离法当物理情景中涉及物体较多时,就要考虑采用整体法和隔离法。
整体法研究外力对物体系统的作用各物体运动状态相同同时满足上述两个条件即可采用整体法。
隔离法分析系统内各物体各部分间相互作用各物体运动状态不相同物体必须从系统中隔离出来,地进行受力分析,列出方程。
假设法在未知力是否存在时,可先对其作出存在或不存在的假设,然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在。
试试如图所示,小车的表面由光滑水平面和光滑斜面连接而成,其上放球,球与水平面的接触点为,与斜面的接触点为。
当小车和球起在水平桌面上做直线运动时,下列结论正确的是图答案解析若球与车起水平匀速运动,则球在处不受支持力作用,若球与车起水平向左匀加速运动,则球在处的支持力可能为零,故正确。
球在,两点处定都受到支持力球在点定受到支持力,在点处定不受支持力球在点定受到支持力,在点处不定受到支持力球在点处不定受到支持力,在点处也不定受到支持力共点力作用下物体的平衡想想如图所示,质量为的小球在外力作用下缓慢上升,请思考以下两个问题物体处于什么状态其合外力多大物体处于平衡状态时,其速度和加速度各有什么特点图提示物体缓慢上升过程中处于动态平衡状态,其合外力始终为零。
物体处于平衡状态时,其加速度定为零,速度不定为零。
记记平衡状态物体处于或的状态,即。
共点力的平衡条件或,平衡条件的推论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,方向。
静止状态匀速直线运动合相等相反三力平衡如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何个力与其余两个力的合力大小,方向并且这三个力的矢量可以形成个矢量。
多力平衡如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何个力与其余几个力的合力大小,方向。
相等相反三角形相等相反试试重庆高考如图所示,人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角。
若此人所受重力为,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为图解析人静躺在椅子上,所受合力合,所以椅子各部分对人的作用力的合力与人的重力等大反向,故选项正确。
答案物体的受力分析受力分析的步骤受力分析的五点注意事项不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。
对于分析出的物体受到的每个力,都必须明确其来源,即每个力都应找出其施力物体,不能无中生有。
合力和分力不能重复考虑。
区分性质力与效果力研究对象的受力图,通常只画出按性质命名的力,不要把按效果命名的分力或合力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解。
区分内力与外力对几个物体的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现当把物体单独隔离分析时,原来的内力变成外力,要在受力分析图中画出。
例如图所示,物体与竖直墙面接触,在竖直向上的力的作用下,均保持静止,则物体的受力个数为个个个个图解析物体处于静止状态,其受到的合外力为零,受力分析如图甲所示对物体整体受力分析如图乙所示,竖直墙面对物体没有弹力作用,则墙面也不会提供静摩擦力对物体受力分析如图丙所示,则物体受到个力的作用,选项正确。
答案物体的受力情况与物体的运动状态有关,分析物体受力时,要注意物体所处的状态。
整体法和隔离体法灵活交叉使用。
图解法分析动态平衡问题动态平衡问题通过控制些物理量,使物体的状态发生缓慢地变化,而在这个过程中物体又始终处于系列的平衡状态,在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述。
用图解法分析动态平衡问题的般步骤选状态对物体进行受力分析根据平衡条件画出平行四边形根据已知量的变化情况,画出平行四边形的边角
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