高中物理二轮复习——力与物体的平衡教材.doc

(本专题对应学生用书第1~3页) 1. 把握重力、弹力、摩擦力的产生条件、大小、方向和作用效果;掌握力的基本特征:力的物质性，力的相互性，力的矢量性，力的独立性. 2. 力的合成与分解是在保证力的作用效果相同时进行的，遵从矢量运算的基本法则——平行四边形定则或三角形定则. 3. 共点力的平衡 (1) 平衡状态:在共点力的作用下，物体处于静止或匀速直线运动的状态. 物体平衡的特征是a地=0，而不是v地=0. (2) 共点力作用下物体的平衡条件:合力为零，即F合=0. (3) 共点力平衡问题的常用解法. ① 正交分解法:常用于三力及三力以上的共点力作用下物体的平衡，或已知力的夹角时常用此法. ② 相似三角形法:利用力的矢量三角形∽几何三角形，且已知线段大小或比例关系时常用此法. ③ 正弦(或余弦)定理法. ④ 图解法:一般用于三力动态平衡. 能力提升 受力分析 受力分析是解决平衡问题和动力学问题的前提和关键，一般方法有: (1) 条件法.根据各种力产生的条件及特征来分析. (2) 状态法.根据研究对象所处的状态，如:平衡、匀变速运动、匀速圆周运动等，并结合各种状态的动力学特征来分析. (3) 假设法.假设物体受到某个力或不受某个力，再结合物体的运动状态所对应的受力特征进行推理和判断. 此外，从研究对象来分有:整体法和隔离法. 例1　(2014·南师附中)如图所示，固定在水平地面上的物体P左侧是光滑圆弧面.一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮，一端系有质量为m=4 kg的小球，小球与圆心的连线跟水平方向的夹角θ=60°，绳的另一端水平且连接物块3.三个物块重力均为50 N，作用在物块2的水平力F=20 N.整个系统平衡，取g=10 m/s2.则下列说法中正确的是(　　) A. 1和2之间的摩擦力是20 N B. 2和3之间的摩擦力是20 N C. 3与桌面间的摩擦力为20 N D. 物块3受6个力的作用 思维轨迹:怎样选取研究对象解题更简单.求物块1和物块2之间的摩擦力应选谁为研究对象?研究物块3与桌面间的摩擦力，必须选3为研究对象吗? 解析:隔离物块1分析受力，由平衡条件可得，1和2之间的摩擦力为零，选项A错误;轻绳中拉力为mgcos 60°=20 N.对物块1、2、3整体分析受力，由平衡条件可知，3与桌面间摩擦力为零，选项C错误;对物块1、2整体分析受力，由平衡条件可知，2和3之间的摩擦力是20 N，选项B正确;隔离物块3分析受力，物块3受到重力、物块2的压力、物块2对物块3向右的摩擦力、轻绳拉力、桌面支持力共5个力作用，选项D错误. 答案:B 方法点评:(1) 在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析. (2) 采用整体法进行受力分析时，要注意各个物体的状态应该相同. (3) 当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力. 变式训练1　(2013·上海)如图所示，质量mAmB的两物体A、B叠放在一起，靠着竖直墙面.让它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落的过程中，物体B的受力示意图是(　　) 解析:两物体A、B叠放在一起，在沿粗糙墙面下落的过程中，由于物体与竖直墙面之间没有压力，所以没有摩擦力，二者一起做自由落体运动，A、B之间没有弹力作用，物体B的受力示意图是图A. 答案:A 平衡条件 共点力作用下物体的平衡条件是:物体所受合外力为零，即F合=0.或说任一方向上所受的合力为零，在正交分解形式下的表达式为Fx=0，Fy=0. 如果物体仅受三个力作用而处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反.可利用平行四边形定则，或利用直角三角形、相似三角形、正弦或余弦定理等知识，采用合成法、正交分解法、矢量三角形法等方法求解. 例2　(多选)(2014·中华中学)如图所示，形状相同的物块A、B，其截面为直角三角形，相对排放在粗糙水平地面上，光滑球体C架在两物块的斜面上，系统处于静止状态.已知物块A、B的质量都为M， θ=60°，光滑球体C的质量为m，则下列说法中正确的是(　　) A. 地面对物块A的摩擦力大小为mg B. 地面对物块A的摩擦力大小为mg C. 物块A对球体C的弹力大小为mg D. 物块A对地面的压力大小为Mg+mg 解析:以球体C为研究对象，其受到斜向上的两个弹力作用，把两个弹力合成，合力竖直向上，大小等于光滑球体的重力，受力分析如图所示.由三角函数可知，弹力大小为mg，选项C错误;再以A为研究对象，C对A的正压力大小为mg，其在水平方向上的分力等于地面对物块A的静摩擦力大小，由此可知A与地面间的静摩擦力大小为mg，选项A错误，选项B正确;以A、B、C整体为研究对象，所受重力为(2Mg+mg)，由对称性可知A所受地面的