备战2024年高考物理二轮专项重难点复习03 受力分析共点力平衡（解析版）.docx

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难点03受力分析　共点力平衡一、受力分析1．受力分析的一般步骤2．整体法与隔离法整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开来分析的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或求系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力3.受力分析的三个技巧(1)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．(2)除了根据力的性质和特点进行判断，假设法是判断弹力、摩擦力有无及方向的常用方法．(3)善于转换研究对象，尤其是弹力、摩擦力的方向不易判定的情形，可以分析与其接触物体的受力，再应用牛顿第三定律判定．【例1】（2019·浙江·高三阶段练习）如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，盘面上有一个小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。分析小物体受到的力，下列说法正确的是（　　）A．重力和支持力B．重力和静摩擦力C．重力、支持力和静摩擦力D．重力、支持力、静摩擦力和向心力【答案】C学科网（北京）股份有限公司 【解析】在竖直方向上，小物体受到重力和盘面给小物体的支持力。水平方向上，静摩擦力提供向心力。所以物体受到重力、支持力和静摩擦力。C选项正确。【例2】(2022·湖南师范大学附属中学高三月考)如图所示，a、b两个小球穿在一根粗糙的固定杆上(球的小孔比杆的直径大)，并且通过一条细绳跨过定滑轮连接．已知b球质量为m，杆与水平面成θ角，不计滑轮的一切摩擦，重力加速度为g.当两球静止时，Oa段绳与杆的夹角也为θ，Ob段绳沿竖直方向，则下列说法正确的是(　　)A．a一定受到4个力的作用B．b只可能受到2个力的作用C．绳子对a的拉力有可能等于mgD．a的质量一定为mtanθ【答案】C【解析】对a和b受力分析可知，a至少受重力、杆的支持力、绳的拉力3个力，可能还受摩擦力共4个力，b受重力、绳的拉力2个力或重力、绳的拉力、杆的支持力、摩擦力4个力的作用，选项A、B错误；对b受力分析可知，b受绳子拉力可能等于mg，因此绳子对a的拉力可能等于mg，选项C正确；对a受力分析，如果摩擦力为零Gasinθ＝mgcosθ可得Ga＝；ma＝，选项D错误．二、共点力的平衡条件及应用1．共点力的平衡(1)平衡状态：物体静止或做匀速直线运动．(2)平衡条件：F合＝0或Fx＝0，Fy＝0.(3)常用推论①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反．②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形．2．处理共点力平衡问题的基本思路确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论．1.求解共点力平衡问题的常用方法：（1）．合成法：一个力与其余所有力的合力等大反向，常用于非共线三力平衡．（2）．正交分解法：Fx合＝0，Fy合＝0，常用于多力平衡．学科网（北京）股份有限公司 （3）．矢量三角形法，把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形，常用于非特殊角的一般三角形．2.单个物体受到三个力平衡，通常采用合成法，三个力构成矢量三角形求解；单个物体受到四个及以上的力，通常采用正交分解法求解，建立坐标系应使尽可能多的力与坐标轴重合，使需要分解的力尽可能少．【例3】（2022·宁夏·银川一中模拟预测）如图所示，竖直墙壁O处用光滑铰链铰接一轻质杆的一端，杆的另一端固定小球（可以看成质点），轻绳的一端悬于P点，另一端与小球相连。已知轻质杆长度为R，轻绳的长度为L，且RβB．α<βC．丙的质量小于甲的质量D．丙的质量大于甲的质量【答案】AD【解析】设甲、乙的质量均为m，丙的质量为M。对结点O受力分析如图所示，根据平衡条件可知OC绳的拉力与OA、OB两绳拉力的合力平衡，而OA和OB两绳的拉力大小相等，根据对称性可知OC的反向延长线过∠AOB的平分线，根据几何关系可知解得结点O受到的三个拉力构成一封闭的矢量三角形，根据正弦定理有所以故AD正确，BC错误。故选AD。学科网（北京）股份有限公司 三、解答题11．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，质量为M的木楔倾角为，在水平面上保持静止，当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑。如果用与木楔斜面成角的力F拉着木块，木块能匀速上升，已知木楔在整个过程中始终静止。（1）当为多大时，F有最小值，求此时的大小及F的最小值；（2）当＝时，木楔对水平面的摩擦力是多大？【答案】（1），；（2）【解析】木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有解得（1）木块在F作用下沿斜面向上匀速运动，有又解得学科网（北京）股份有限公司 则当时，F有最小值，为（2）因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到地面的摩擦力等于F的水平分力，即当，即F取最小值时，12．（2022·福建·漳州立人学校模拟预测）如图所示，轻杆的上端可绕光滑铰链O在竖直平面内自由转动，小球固定在轻杆上点，用细绳连接小物块与小球，绳子穿过铰链正下方的小孔P，现用手沿绳方向拉住小球，使小球和物块保持静止，此时，。已知小球和小物块的质量均为，轻杆长度为，重力加速度取，忽略一切摩擦，，，求：（1）拉力的大小；（2）松手后，小球运动到最低点时小物块速度大小v物与小球的速度大小v球；【答案】（1）16N；（2）v物=0；【解析】（1）对物块和小球受力分析，通过力的平衡可解得；（2）撤去后，小球、物块组成系统机械能守恒，根据机械能守恒可解得；（3）小球在左侧最高点时，物与小球沿绳方向加速度大小相等，结合牛顿第二定律可解得。（1）对小球受力分析如图对物块满足学科网（北京）股份有限公司 对小球满足解得（2）撤去后，小球运动到最低点时，小球竖直方向的分速度为零，故物块速度为零，即v物=0。设杆的长度为L=1m，对小球和物块组成的系统，由机械能守恒定律得解得学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司