1、受力分析——物体的平衡

专题：受力分析和物体的平衡

学习目标：

1、能准确分析物体的受力情况，熟练画出物体的受力示意图

2、知道物体的平衡状态，了解物体的两种平衡情形

3、知道物体处于平衡状态的条件

4、能熟练处理动态平衡问题

活动方案：

活动一：受力分析

1、受力分析的一般步骤：

①、明确研究对象（研究对象可以是单个物体或物体的一部分，也可以是几个物体组成的系统)

②、按顺序分析受力（通常按照重力、弹力、摩擦力、外加力的顺序分析）

③、画受力示意图

④、检查有无多力、漏力

2、受力分析的注意事项:

①只画性质力（如：重力、弹力、摩擦力等）不画效果力（如：下滑力、动力、阻力等）

②只画实际力，不画分力。分析图1中物体的受力情况（斜面光滑）例如—不能画出下滑力

③不能传导，不能画传导的力。分析图2中B、C两物体的受力情况。

④惯性不是力，不能画成力。分析图3中物体的受力情况（冲上斜面的物体沿斜面上滑）

⑤若某个力的方向不能确定，可以先假设这个力不存在，分析物体发生怎样的运动，然后再确定其方向

例1、如上图所示，物体均处于静止状态，分析物体A、B的受力情况。

活动二：物体的平衡

1、物体的平衡：

（1）静平衡：物体在共点力作用下处于

状态；

动平衡：物体在共点力作用下处于 状态。

（2）“静止”和“v=0”的区别与联系

v=0时，如a=0，是静止，是平衡状态

如a0，不是静止，不是平衡状态

例2、物体在共点力作用下，下列说法中正确的是（ ） A、物体的速度等于零，物体就一定处于平衡状态

B、物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态

C、物体所受合力为零时，物体一定处于平衡状态

D、物体做匀加速运动时，物体一定处于平衡状态

即时训练：下列属于平衡状态的物体是（ ）

A、在直轨道上高速行驶的磁悬浮列车

2019届高三二轮复习专题—基础综合—力与平衡

核心知识

考点一 受力分析、物体的平衡

明确六种常见力

规律方法

1．受力分析的顺序

一般按照“一重、二弹、三摩擦、四其他”的程序，结合整体法与隔离法分析物体的受力情况．

2．处理平衡问题的基本思路

典例分析

1 . 如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个质量为1kg的小球，小球处于静止状态。取g=10m/s2。则弹性杆对小球的作用力 A．大小为10N，方向竖直向上

B．大小为10N，方向垂直于斜面向上

C．大小为5N，方向垂直于斜面向上

D．大小为5N，方向垂直于斜面向上

【答案】A

【解析】

【详解】

小球受到竖直向下的重力G=10N，杆对小球的作用力F，小球静止，处于平衡状态，由平衡条件得：F与重力G是一对平衡力，则F=G=10N，方向竖直向上；故A正确，BCD错误。

故选：A.

考点二 整体与隔离在静态平衡中的应用

核心知识 1．整体法

在研究物理问题时，把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体法．采用整体法可以避免对系统内部进行繁琐的分析，常常使问题解答更简便明了．

2．隔离法

把所研究对象从整体中隔离出来进行研究，最终得出结论的方法称为隔离法．采用隔离物体法能排除与研究对象无关的因素，使事物的特征明显地显示出来，从而进行有效的处理．

3．隔离法与整体法的关系

隔离法与整体法，在一般问题的求解中，随着研究对象的转化，往往两种方法交叉运用，研究系统外力时往往用整体法而研究单个物体受力，则用隔离法．

规律方法

整体法、隔离法处理静态平衡问题的思路

典例分析

2 . 如图，一质量为M="10" kg的正方形小物块置于固定在水平地面上的斜面体上,物块M与斜面间动摩擦因数μ="0.5" ,一平行于斜面的轻质细绳一端系于物块M上,另一端绕过定滑轮与人相连(不计定滑轮处的一切摩擦),定滑轮质量m0="2" kg.当人以T="100" N的力斜向下拉绳子时(人不移动位置,只是手中收绳子),为保证物块M沿斜面向上做匀速直线运动,需同时施加一垂直物块M上表面向下作用力F. 人的质量m人=" 50" kg,斜面倾角和绳子与水平面的夹角都是θ=30∘,sin30∘=1/2,cos30∘=/2,重力加速度取g="10" m/s2求： （1）人对地面的压力N多大；

《高考专栏――物理》 力 物体的平衡――特例及规律

物体在受力平衡条件下，可以是静止的，也可以是匀速直线运动或匀速转动，还有的物体虽然在运动中受力不平衡，但过程进行得很“缓慢”也可以认为运动中的每个状态是受力平衡的，这样就能够按受力平衡来处理。总的来看，物体受力平衡时，应该同时满足两个条件：一是合力为零，二是合力矩为零。而在不同的特殊条件下，又有一些各自具体的特点及规律，下面就对几种特例进行分析。

问题1:弄清滑动摩擦力与静摩擦力大小计算方法的不同。

当物体间存在滑动摩擦力时，其大小即可由公式fN计算，由此可看出它只与接触面间的动摩擦因数及正压力N有关，而与相对运动速度大小、接触面积的大小无关。

正压力是静摩擦力产生的条件之一，但静摩擦力的大小与正压力无关（最大静摩擦力除外）。当物体处于平衡状态时，静摩擦力的大小由平衡条件F0来求；而物体处于非平衡态的某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律求。

例1、 如图1所示，质量为m，横截面为直角三角形的物块ABC，∠ABC，AB边靠在竖直墙面上，F是垂直于斜面BC的推力，现物块静止不动，则摩擦力的大小为_________。

分析与解：物块ABC受到重力、墙的支持力、摩擦力及推力四个力作用而平衡，由平衡条件不难得出静摩擦力大小为

fmgFsin。

例2、如图2所示，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为μ1，Q与斜面间的动摩擦因数为μ2。当它们从静止开始沿斜面滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为：

A．0； B. μ1mgcosθ;

C. μ2mgcosθ; D. (μ1+μ2)mgcosθ;

分析与解：当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度为：a=gsinθ-μ2gcosθ.

因为P和Q相对静止，所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力，不能用公式fN求解。对物体P运用牛顿第二定律得：

专题一 力与物体的平衡

专题复习定位 解决问题 本专题主要解决各种性质力的分析及平衡条件的应用。涉及到的力主要有重力、弹力、摩擦力、电场力和磁场力等。

高考重点 受力分析；整体法与隔离法的应用；静态平衡问题；动态平衡问题；电学中的平衡问题。

题型难度 以选择题为主，有时候在计算题中的某一问或者单独以计算题的形式命题，题目难度一般为中档题。

1.弹力

(1)大小：弹簧在弹性限度内，弹力的大小可由胡克定律F＝kx计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解。

(2)方向：一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向。

2.摩擦力

(1)大小：滑动摩擦力F＝μFN，与接触面的面积无关；静摩擦力的增大有一个限度，具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求解。

(2)方向：沿接触面的切线方向，并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反。

3.电场力

(1)大小：F＝qE。若为匀强电场，电场力则为恒力；若为非匀强电场，电场力则与电荷所处的位置有关。真空中点电荷间的库仑力F＝kq1q2r2。 (2)方向：正电荷所受电场力方向与场强方向一致，负电荷所受电场力方向与场强方向相反。

4.安培力

(1)大小：F＝BIL，此式只适用于B⊥I的情况，且L是导线的有效长度，当B∥I时，F＝0。

(2)方向：用左手定则判断，安培力垂直于B、I决定的平面。

5.洛伦兹力

(1)大小：F＝qvB，此式只适用于B⊥v的情况。当B∥v时，F＝0。

(2)方向：用左手定则判断，洛伦兹力垂直于B、v决定的平面，洛伦兹力不做功。

6.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。