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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
物体的受力分析是解决力学问题的基础,同时也是关键所在,一般对物体进行受力分析的步骤如下:
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.画出受力示意图,标明各力的符号
4.需要合成或分解时,必须画出相应的平行四边形
特别提醒:本考点考查考生的基本功:受力分析,受力分析是处理力学问题的关键和基础,所以要熟练掌握物体受力分析的一般步骤和方法.
特别提醒:本考点考查考生的基本功:受力分析,受力分析是处理力学问题的关键和基础,所以要熟练掌握物体受力分析的一般步骤和方法.
【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.2B.3C.4D.5
fF
f
F
N
G
B
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
【解析】以猴子为研究对象,猴子受自身的重力和两根绳子的拉力,共三个力,绳子拉猴子的力和猴子拉绳子的力是作用力和反作用力,地球对猴子的引力和猴子对地球的引力也是一对相互作用力,绳子拉得越紧,猴子仍然处于静止状态,合力仍然为零.
【规律总结】要区分平衡力和一对相互作用力.
考点三共点力平衡的处理方法
1.三力平衡的基本解题方法
(1)力的合成、分解法:即分析物体的受力,把某两个力进行合成,将三力转化为二力,构成一对平衡力,二是把重力按实际效果进行分解,将三力转化为四力,构成两对平衡力.(参照上一讲考点3内容)
(2)相似三角形法:利用矢量三角形与几何三角形相似的关系,建立方程求解力的方法.应用这种方法,往往能收到简捷的效果.
2.多力平衡的基本解题方法:正交分解法
利用正交分解方法解体的一般步骤:(1)明确研究对象;(2)进行受力分析;(3)建立直角坐标系,建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上,将不在坐标轴上的力正交分解;(4)x方向,y方向分别列平衡方程求解.
特别提醒:求解平衡问题关键在于对物体正确的受力分析,不能多力,也不能少力,对于三力平衡,如果是特殊角度,一般采用力的合成、分解法,对于非特殊角,可采用相似三角形法求解,对于多力平衡,一般采用正交分解法.
特别提醒:求解平衡问题关键在于对物体正确的受力分析,不能多力,也不能少力,对于三力平衡,如果是特殊角度,一般采用力的合成、分解法,对于非特殊角,可采用相似三角形法求解,对于多力平衡,一般采用正交分解法.
【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
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