1、一、物体的受力分析,把指定物体(研究对象)在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来，并画出受力图，这就是受力分析 1受力分析的顺序：先找通八达 重力 ，再找 接触力 (弹力、摩擦力)，最后分析其他力(电磁力、浮力等),2受力分析的三个判断依据： (1)从力的概念判断：寻找对应的 施力 物体 (2)从力的性质判断，寻找产生的 原因 (3)从力的效果判断，寻找是否产生 形变 或改变运动状态(是静止、匀速运动还是有加速度),二、共点力作用下的物体的平衡,1平衡状态：物体处于 静止 或 匀速直线运动状态，叫做平衡状态 物体处于平衡状态的本质特征是加速度为 零 2平衡条件：物体所受的合外力为零：F合0.
2、 平衡条件常用的表达形式： (1)在正交分解法中,(2)物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中某一个力跟其余的合力大小相等、方向 相反 、作用在 一条直线上 3二力平衡时，二力等值、反向、 共线 ；三力(非平行)平衡时，三力共面共点,1物体速度为零是否就是物体处于静止状态？ 【提示】 不一定，速度为零可能合外力不为零，也就是说可能有加速度，而静止状态与匀速直线运动状态，均为平衡态 2竖直上抛运动的物体在最高点时，处于平衡状态吗？单摆摆动时，摆球过平衡位置时，处于平衡状态吗？ 【提示】 对竖直上抛的物体在最高点时，v0，ag为非平衡态，对单摆摆球过平衡位置时，v最大，回复加速度等于零，而合加
3、速度指向悬点不等于零，也非平衡态,(1)整体法与隔离法,(2)假设法 在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在 【温馨提示】 受力分析时应注意只分析研究对象所受的力不考虑研究对象对周围物体的作用力,1如图所示，物体M在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上，关于M受力的个数，下列说法中正确的是 ( ),AM一定受两个力作用BM一定受四个力作用CM可能受三个力作用DM不是受两个力作用就是受四个力作用 【解析】 若拉力F大小等于物体的重力，则物体与斜面间没有相互作用力，此时物体受两个力作用；若拉力F大小小于
4、物体的重力，则斜面对物体产生支持力和静摩擦力，此时物体受四个力作用 【答案】 D,2如图所示，物体m与斜面体M一起静止在水平面上若将斜面的倾角稍微增大一些，且物体m仍静止在斜面上，则 ( ) A斜面体对物体的支持力变小 B斜面体对物体的摩擦力变大 C水平面与斜面体间的摩擦力变大 D水平面与斜面体间的摩擦力变小,【解析】 应用隔离法对m受力分析，通过正交分解法分解重力，根据力的平衡条件可得A、B正确应用整体法分析M和m这个整体的受力可知，水平面与斜面体之间的摩擦力一直为零 【答案】 AB,1共点力：作用在物体的同一点或作用线(或延长线)相交于同一点的几个力,3平衡条件 (1)物体所受合外力为零，
5、F0. (2)若采用正交分解法，则平衡条件表示为 .,3下列叙述中正确的是 ( ) A只有静止的物体，才能说它处于平衡状态 B只有做匀速直线运动的物体，才能说它处于平衡状态 C单摆的摆球上升到最高点时，速度为零，这时小球也处于平衡状态 D在共点力作用下，物体无论是静止的还是运动的，只要它受到的合外力为零，它就处于平衡状态,【解析】 静止的和做匀速度直线运动的物体都处于平衡状态，单摆的摆球上升到最高点时虽然速度是零，但它这时还受重力和绳的拉力作用，合外力不为零，不满足物体平衡条件根据平衡条件可知D选项正确故本题选D. 【答案】 D,4如图所示，“马踏飞燕”，是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主
6、义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝，飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上是因为 ( ),A马跑得快的缘故B马蹄大的缘故C马的重心在飞燕上D马的重心位置和飞燕在一条竖直线上 【解析】 由二力平衡知识可知，马的重力与飞燕给马的支持力一定等大、反向、共线 【答案】 D,如图所示，质量为m15 kg的物体，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小为30 N的力F推物体，物体沿斜面向上匀速运动，斜面体质量m210 kg，且始终静止，取g10 m/s2，求：,(1)滑块对斜面的摩擦力大小 (2)地面对斜面体的摩擦力和支持力的大小(斜面体始终静止) 【审题指引】 要求得m1、m
7、2之间的摩擦力，如何选择研究对象呢(整体、还是隔离)? 求地面对斜面体的摩擦力和支持力的大小，又以谁为研究对象比较简单呢？ 对你的研究对象受力分析列出你需要的方程,【解析】 (1)用隔离法：对滑块作受力分析， 如甲图所示，在平行斜面的方向上,Fm1gsin 30Ff 所以FfFm1gsin 30(305100.5)N5 N. 由牛顿第三定律可知：滑块对斜面的摩擦力大小为5 N. (2)用整体法：因两个物体均处于平衡状态，故可以将滑块与斜面体当作一个整体来研究，其受力如乙图所示，由图乙可知；在水平方向上有F地Fcos 30 15 N 故地面对斜面体的摩擦力为15 N 在竖直方向上，有FN地(m1
8、m2)gFsin 30135 N. 【答案】 (1)5 N N 135 N,隔离法与整体法的比较,1有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力FN和细绳上的拉力FT的变化情况是( ),AFN不变，FT变大 BFN不变，FT变小CFN变大，FT变大 DFN变大，FT变小 【解析】 对整体：受力如图(a)，其中FN是AO杆对系统的弹力，F为BO杆对系统的
9、支持力，F摩为AO杆对系统的摩擦力由于系统处于平衡状态，所以有： FN(mm)g2mg,对Q环：受力如图(b)所示其中FT为细绳对环的拉力，根据Q环处于平衡状态可得FTcos mg，可解得：FT ， 当P环向左移动，细绳与BO杆的夹角变小，cos 变大，FT变小所以B选项是正确的，故选B. 【答案】 B,如右图所示，把球夹在竖直墙面AC和木板BC之间，不计摩擦，球对墙的压力为FN1，球对板的压力为FN2，在将板BC逐渐放至水平的过程中，下列说法中，正确的是( ),AFN1和FN2都增大BFN1和FN2都减小CFN1增大，FN2减小DFN1减小，FN2增大 【审题指引】 1.变化量有哪些，如何变
10、化 2不变的量有哪些,【解析】 此为一动态平衡问题受力情况虽有变化，但球始终处于平衡状态 方法一 图解法 对球受力分析如右图所示，受重力G、墙对球的支持力FN1和板对球的支持力FN2而平衡做出FN1和FN2的合力F，它与G等大反应当板 当板BC逐渐放至水平的过程中，FN1的方向不变，大小逐渐减小，FN2的方向发生变化，大小也逐渐减小；如右图所示，由牛顿第三定律可知：FN1FN1，FN2FN2，故答案B正确,方法二 解析法 对球受力分析如右图所示，受重力G、墙对球的支持力FN1和板对球的支持力FN2而平衡， 而FG FN1Ftan FN2F/cos 所以FN1Gtan FN2G/cos 当板BC
11、逐渐放至水平的过程中，逐渐减小，所以由上式可知，FN1减小，FN2也减小，由牛顿第三定律可知，FN1FN1，FN2FN2，故答案B正确 【答案】 B,1利用图解法解决此类问题的基本步骤是：对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析，依据某一参量的变化，在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图，再由动态的平行四边形或三角形各边长度变化确定力的大小及方向的变化情况 2用图解法解的题目有以下特点：受三个力处于平衡状态，其中某一个力大小、方向都不变，另一个力方向不变、大小变，第三个力大小、方向都变,2如图所示，用AO、BO两细线悬挂一重物，若保持AO线与水平方向间夹角不变，当BO线从水平位置缓慢
12、转到竖直位置的过程中，AO、BO两线的拉力FT1、FT2的变化情况是 ( ) A都变大 B都变小 CFT1减小，FT2增大 DFT1减小，FT2先减小后增大,【解析】 以物体为研究对象，它受到三个力作用：重力G，AO、BO绳的拉力FT1、FT2，把重力沿AO、BO的反方向分解，如图所示，则F2、F1分别与FT1、FT2等大反向，同理再画出当BO的方向变化后的图解，由图可得出FT1、FT2的变化规律，则答案为D. 【答案】 D,一轻杆BO，其O端用光滑铰链铰于固定竖直杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图所示现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO间的夹角
13、逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是( ),AFN先减小，后增大BFN始终不变CF先减小，后增大DF始终不变 【审题指引】 此问题特点是动态平衡，因B点受三个力，且这三个力中有两个力大小和方向均变化，若采用平衡条件列式处理，很难分析出结果若采用力三角形和几何三角形相似即可迅速解决,【解析】 取BO杆的B端为研究对象，受到绳子拉力(大小为F)、BO杆的支持力FN和悬挂重物的绳子的拉力(大小为G)的作用，将FN与G合成，其合力与F等值反向，如图所示，得到一个力三角形(如图中画斜线部分)，此力三角形与几何三角形OBA相似，可利用相似三角形对应边成比例来解,【答案】 B,
14、相似三角形是解平衡问题时常遇到的一种方法，解题的关键是正确的受力分析，寻找力三角形与几何三角形相似，根据对应的边角关系解决问题,3表面光滑、半径为R的半球固定在水平地面上，球心O的正上方O处有一光滑定滑轮，轻质细绳两端各系一个小球挂在定滑轮上，若滑轮两侧细绳的长度分别为L12.4R和L22.5R，则这两个小球的质量之比m1m2为(不计球的大小) ( ),A241 B251 C2425 D2524 【解析】 对小球2进行受力分析如图所示，显然OOP与QPB相似设OOH，OPR，OPL2，由相似三角形性质有,【答案】 D,如图所示，小球质量为m，两根轻绳BO、CO系好后，将绳固定在竖直墙上，在小球
15、上加一个与水平方向夹角为60的力F，使小球平衡时，两绳均伸直且夹角为60，则力F大小的取值范围是什么？,【审题指引】 当力F较小时，OB张紧，OC有可能松弛，当力F较大时，OC张紧，OB有可能松弛由此可知，OC刚要松弛和OB刚要松弛是此问题的临界条件 【解析】 对小球进行受力分析如图所示，根据物体的平衡条件有,4跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A和物体B，物体A放在倾角为的斜面上，如图所示已知物体A的质量为m，物体A与斜面的动摩擦因数为(tan )，滑轮的摩擦不计，要使物体A静止在斜面上，求物体B的质量的取值范围(按最大静摩擦力等于滑动摩擦力处理),【解析】 先选物体B为研究对象，它受到重力
16、mBg和拉力FT的作用，根据平衡条件有： FTmBg 再选物体A为研究对象，它受到重力mg、斜面支持力FN、轻绳拉力FT和斜面的摩擦力作用，假设物体A处于将要上滑的临界状态，则物体A受的静摩擦力最大，且方向沿斜面向下，这时A的受力情况如图所示，根据平衡条件有：,FNmgsin 0 FTFfmmgcos 0 由摩擦力公式知：FfmFN 联立四式解得mBm(sin cos ) 再假设物体A处于将要下滑的临界状态，则物体A受的静摩擦力最大，且方向沿斜面向上，根据平衡条件有： FNmgcos 0 FTFfmmgsin 0 ,由摩擦力公式知：FfmFN 联立四式解得mBm(sin cos ) 综上所述，
17、物体B的质量的取值范围是： m(sin cos )mBm(sin cos ) 【答案】 m(sin cos )mBm(sin cos ),1如右图所示，斜面小车M静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁若再在斜面上加一物体m，且M、m相对静止，小车后来受力个数为 ( ) A3 B4 C5 D6,【解析】 对M和m整体，它们必受到重力和地面支持力，因小车静止，由平衡条件知墙面对小车必无作用力，以小车为研究对象如右图所示，它受四个力；重力Mg，地面的支持力FN1，m对它的压力FN2和静摩擦力Ff，由于m静止，可知Ff和FN2的合力必竖直向下，故B项正确 【答案】 B,2如右图所示，物体M在斜向右下方的推力
18、F作用下，在水平地面上恰好做匀速运动，则推力F和物体M受到的摩擦力的合力方向是 ( ) A竖直向下 B竖直向上 C斜向下偏左 D斜向下偏右,【解析】 物体M受四个力作用，支持力和重力都在竖直方向上，故推力F与摩擦力的合力一定在竖直方向上，由于推力F的方向斜向下，由此可断定力F与摩擦力的合力一定竖直向下 【答案】 A,3如右图所示，用轻绳系住一个小球，放在倾角为的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上缓慢偏移时，小球仍保持静止状态，则轻绳上的拉力将( ) A逐渐增大 B逐渐减小 C先增大后减小 D先减小后增大,【解析】 如右图所示，对小球受力分析知：小球受三个力的作用而保持平衡，且拉力FT和支持力
19、FN的合力和重力G相平衡，即拉力FT和支持力的合力保持不变，因为支持力始终是与斜面垂直的，所以支持力的方向不变根据几何知识，点到线的垂线段最短，当拉力FT的方向和支持力的方向相垂直时，拉力FT取得最小值，所以当细绳向上缓慢偏移时，拉力先减小后增大，选项A、B、C错，选项D正确 【答案】 D,4A、B、C三个物体通过细线和光滑的滑轮相连，处于静止状态，如右图所示，C是一箱砂子，砂子和箱的重力都等于G，动滑轮的质量不计，打开箱子下端开口，使砂子均匀流出，经过时间t0流完，则下图中哪个图线表示在这过程中桌面对物体B的摩擦力F随时间的变化关系 ( ),【解析】 选择A、B整体作为研究对象，由于这个整体
20、开始处于静止状态，所以后来应该一直处于静止状态，整体共受到5个力的作用，即：重力G1GAGB、支持力FN、静摩擦力f、两根绳子的拉力F1和F2其中F1F2 .根据力的平衡得：fF1F2GC，所以当砂子均匀流出时，B选项正确 【答案】 B,5如图所示，小圆环A吊着一个质量为m2的物块并套在另一个竖直放置的大圆环上，有一细线一端拴在小圆环A上，另一端跨过固定在大圆环最高点B的一个小滑轮后吊着一个质量为m1的物块，如果小圆环、滑轮、绳子的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计，绳子又不可伸长，若平衡时弦AB所对应的圆心角为，求两物块的质量比m1m2.,【解析】 如图所示，A环受m1g、m2g、FN三个力的作用，处于平衡状态图中 ，,
