第4讲 受力分析 共点力的平衡,必备知识·整合一、受力分析1.受力分析的步骤(1)明确研究对象——即确定分析受力的物体。(2)隔离物体分析——将研究对象从周围物体中隔离出来,进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。(3)画出受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出力的方向。,(4)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运动状态,否则,必然出现了漏力、添力或错力现象。2.受力分析的一般顺序场力(重力、静电力、磁场力);接触力(弹力、摩擦力)。,二、共点力作用下物体的平衡1.平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动状态。2.共点力的平衡条件:F合=0或者,3.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,这两个力必定大小相等,方向相反,为一对平衡力三力平衡如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反多力平衡如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力大小相等,方向相反,1.判断下列说法对错。(1)对物体受力分析时,只能画该物体受到的力,其他物体受到的力不能画在该物体上。( )(2)物体沿光滑斜面下滑时,受到重力、支持力和下滑力的作用。( )(3)物体的速度为零即处于平衡状态。( )(4)物体处于平衡状态时,其加速度一定为零。( )✕√✕√,(5)物体受两个力作用处于平衡状态,这两个力必定等大反向。( )(6)物体处于平衡状态时,其所受的作用力必定为共点力。( )(7)物体受三个力F1、F2、F3作用处于平衡状态,若将F2转动90°,则三个力的合力大小为F2。( )✕√√,2.如图所示,玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动,若忽略摩擦,关于玻璃球的受力情况,下列说法中正确的是()A.只受重力和支持力B.受重力、支持力和压力C.受重力、支持力和向心力D.受重力、压力和向心力A,3.如图所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间夹角固定为θ。若此人所受重力为G,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为( )A.GB.GsinθC.GcosθD.GtanθA,关键能力·突破考点一 受力分析一、可以从哪些角度分析受力?从力的概念判断寻找对应的施力物体从力的条件判断寻找产生的原因从力的效果判断寻找是否发生形变或改变物体的运动状态(即是否产生了加速度)从力的相互性判断从力的反作用角度去寻找,二、受力分析时应注意什么?(1)养成按照一定顺序进行受力分析的习惯。(2)涉及弹簧弹力时,要注意拉伸或压缩可能性分析。(3)分析摩擦力时要特别注意摩擦力的方向。(4)对于不能确定的力可以采用假设法分析。,例1如图所示,一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用下做匀速直线运动,则下列说法正确的是( )A.物体可能只受两个力作用B.物体可能受三个力作用C.物体可能不受摩擦力作用D.物体一定受四个力作用D,解析本题考查根据物体的运动状态分析物体的受力,摩擦力产生的条件等知识点。物体做匀速直线运动,受力平衡,将拉力F在水平方向和竖直方向上分解,则物体一定要受到滑动摩擦力的作用。再根据摩擦力产生的条件知,一定有弹力。因此物体一定会受到四个力的作用。,三、什么是整体—隔离法?项目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系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力,例2(多选)如图所示,在恒力F作用下,a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动,则关于它们受力情况的说法正确的是( )A.a一定受到4个力B.b可能受到4个力C.a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D.a与b之间一定有摩擦力AD,解析将a、b看成整体,其受力示意图如图甲所示,说明a与墙壁之间没有弹力和摩擦力作用;先对物体b进行受力分析,如图乙所示,b受到3个力作用,再对物体a进行受力分析,可知a受到4个力作用。,考点二 共点力作用下的平衡问题一、求解平衡问题的基本思路是什么?(1)明确平衡状态(加速度为零);(2)巧选研究对象(整体法和隔离法);(3)受力分析(规范画出受力示意图);(4)建立平衡方程(灵活运用力的合成法、矢量三角形法、正交分解法及数学解析法);(5)求解或讨论(解的结果及物理意义)。,例3如图所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45°,日光灯保持水平,所受重力为G,左右两绳的拉力大小分别为( )A.G和GB.G和GC.G和GD.G和G解析根据对称性知两绳拉力大小相等,设为F,日光灯处于平衡状态,由2Fcos45°=G得F=G,B项正确。B,二、解答共点力平衡问题有哪些常用方法?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大小相等,方向相反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力的三角形法对受三力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力,例4(多选)如图所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A端、B端是固定的。平衡时AO是水平的,BO与水平方向的夹角为θ。AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是(重力加速度为g)( )A.F1=mgcosθB.F1=C.F2=mgsinθD.F2=BD,解析解法一:(合成法)由平行四边形定则,作出F1、F2的合力F12,如图甲所示,又考虑到F12=mg,解直角三角形得F1=,F2=,故选项B、D正确。,解法二:(分解法)用效果分解法求解。F2共产生两个作用效果,一个是水平方向沿A→O拉绳子AO,另一个是拉着竖直方向的绳子。如图乙所示,将F2分解在这两个方向上,结合力的平衡知识得:F1=F2'=,F2==。显然,也可以按F3(或F1)产生的效果分解F3(或F1)来求解此题。解法三:(正交分解法)将O点受的力沿水平方向、竖直方向正交分解,如图丙所示。由力的平衡条件得F2cosθ-F1=0,F2sinθ-mg=0,解得F2=,F1=。,例5如图所示,两球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连,球B用长为l的轻质细绳悬于O点,球A固定在O点正下方,且O、A之间的距离恰为l,系统平衡时绳子所受的拉力为F1,现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧,仍使系统平衡,此时绳子所受的拉力为F2,则F1与F2的大小关系为( )A.F1>F2B.F1=F2C.F1
