(课标人教版)2010年《高考风向标》物理第2章力物体的平衡第3讲共点力的平衡条件及其应用.doc

第3讲 共点力的平衡条件及其应用 ★一、考情直播 1．考纲解读 考纲内容 能力要求 考向定位 共点力平衡 能对物体进行正确的受力分析； 知道共点力的平衡条件； 掌握共点力作用下物体的平衡问题的处理方法. 力学知识是物理学的基础，受力分析又是力学的基础，共点力作用下的物体平衡，尤其是三个共点力的平衡问题，一直是高考的热点，同学们要多加注意. 2.考点整合 考点1 物体的受力分析1．明确研究对象在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体.在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简化.研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力. 2．按顺序找力. 必须是先场力（重力、电场力、磁场力），后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）. 3．4．需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形 【例1】（2007年山东卷）如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持静止.物体B的受力个数为（ ） A．2 B．3 C．4 D．5 【解析】以物体B为研究对象，B受重力，向上的外力F， A对B的压力N，物体B有相对A上移的运动的趋势，故A 对B的静摩擦力沿斜边向下.如图所示： 【答案】C 【规律总结】进行受力分析时必须首先确定研究对象， 再分析外界对研究对象的作用，本题还可以分析A的 受力，同学不妨一试. 考点2 共点力作用下的物体的平衡 1．共点力：几个力如果作用在物体的 ，或者它们的作用线 ，这几个力叫共点力.2．平衡状态：物体的平衡状态是指物体 . 3．平衡条件： 推论：（1）共点的三力平衡时，表示三力的矢量可以形成封闭的矢量三角形. （2）物体受n个力处于平衡状态时，其中n－1个的合力一定与剩下的那个力等大反向. 【例2】（2009年中山一中）如图所示，猎人非法猎猴，用两根轻绳将猴子悬于空中，猴子处于静止状态.以下相关说法正确的是A．猴子受到三个力的作用 B．绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡 C．地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力 D．人将绳子拉得越紧，猴子受到的合力越大 ）【例3】如图所示，固定在水平面上的光滑半球，球心O的正上方固定一个小定滑轮，细绳一端拴一小球，小球置于半球面上的A点，另一端绕过定滑轮，如图所示.今缓慢拉绳使小球从A点滑向半球顶点（未到顶点），则此过程中，小球对半球的压力大小N及细绳的拉力T大小的变化情况是 （ ） A.N变大，T变大 B.N变小，T变大 C.N不变，T变小 D.N变大，T变小 【解析】对A进行受力分析，如图所示，力三角形AF′N与几何三角形OBA相似，由相似三角形对应边成比例，解得N不变，T变小. 【答案】C 【规律总结】相似三角形法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，寻找力的矢量三角形和结构三角形相似. 【例4】倾角为θ的斜面上有质量为m 的木块，它们之间的动摩擦因数为μ沿斜面方向: 垂直与斜面方向： 又 　　 解得： 【规律总结】多力平衡问题宜采用正交分解法，采用正交分解法时，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上. 考点4 动态平衡 【例5】如图所示，在固定的、倾角为α斜面上，有一块可以转动的夹板（β不定），夹板和斜面夹着一个质量为m的光滑均质球体，试求：β取何值时，夹板对球的弹力最小. 【解析】解法一：图解法 对球体进行受力分析，然后对平行四边形中的矢量G和N1进行平移，使它们构成一个三角形，如图的左图和中图所示. 由于G的大小和方向均不变，而N1的方向不可变，当β增大导致N2的方向改变时，N2的变化和N1的方向变化如图中的右图所示. 显然，随着β增大，N1单调减小，而N2的大小先减小后增大，当N2垂直N1时，N2取极小值，且N2min = Gsinα. 解法二：解析法 看上图的中间图，对这个三角形用正弦定理，有： = ， 即：N2 = ，β在0到180°之间取值，N2的极值讨论是很容易的. 【答案】当β= 90°时，甲板对球的弹力最小. 【规律总结】：求解三个力的动态平衡问题，一般是采用图解法，即先做出两个变力的合力（应该与不变的那个力等大反向）然后过合力的末端画方向不变的那个力的平行线，另外一个变力的末端必落在该平行线上，这样就能很直观的判断两个变力是如何变化的了，如果涉及到最小直的问题，还可以采用解析法，即采用数学求极值的方法求解. 考点5 连接体的平衡问题 【