高考物理一轮总复习精品课件 第2章 相互作用 专题3 受力分析 共点力的平衡.ppt

2.静态平衡问题解题四步骤对点演练3.如图所示,用轻绳系住一质量为m1的匀质大球A,大球和墙壁之间放置一质量为m2的匀质小球B,各接触面均光滑。系统平衡时,绳与竖直墙壁之间的夹角为α=30°,两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β=30°,则大球A和小球B的质量之比为()A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.4∶1答案:B解析:设绳子拉力为FT,墙壁支持力为FN,两球之间的压力为F,将两个球作为一个整体进行受力分析,可得FTcosα=(m1+m2)g,FTsinα=FN;对小球B进行受力分析,可得Fcos(α+β)=m2g,Fsin(a+β)=FN,联立解得m1=2m2,故B正确,A、C、D错误。4.如图所示,光滑的大圆环固定在竖直平面上,圆心为O点,P为环上最高点,轻弹簧的一端固定在P点,另一端连接一个套在大圆环上质量为m的小球,小球静止,弹簧与竖直方向的夹角θ为30°,重力加速度为g,则下列选项正确的是()答案:A考点三力学中的动态平衡问题[师生共研]1.动态平衡:通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态,在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述。2.分析动态平衡问题的方法、步骤方法适用情况步骤解析法三力或多力平衡,有两个力始终保持垂直(1)根据力平衡条件,列出未知量和已知量的关系表达式(通常要用到三角函数)。(2)根据已知量的变化确定未知量的变化方法适用情况步骤图解法三力平衡(1)一力恒定,另一力方向不变,第三力大小、方向变化作出不同状态下的矢量三角形,确定力大小、方向的变化,恒力之外的两力垂直时,有极值出现(2)一力恒定,另外两力方向一直变化,但两力的夹角不变作出不同状态的矢量三角形,利用两力夹角不变,结合正弦定理列式求解。辅助动态圆:画出三力的矢量三角形的外接圆,不变力为一固定弦,因为固定弦所对的圆周角大小始终不变,改变一力的方向,另一力大小、方向变化情况即可得,如图所示?方法适用情况步骤相似三角形法一力恒定(如重力),其他二力的方向均变化,但二力分别与绳子、接触面的垂直方向等平行三力构成的矢量三角形与绳长、半径、高度等实际几何三角形相似,利用对应边之比相等确定未知量的变化情况典例1.(多选)水平传感器可以测量器械摆放处所在平面的倾角。该装置可以简化为:内壁光滑竖直放置的正三角形,内部有一球体,其半径略小于三角形内接圆半径,三角形各边都有压力传感器,分别测量小球对三条边压力的大小,根据压力大小,信息处理单元将各边与水平面间的夹角通过显示屏显示出来。如图所示,此时BC边恰好处于水平状态,将其以C为轴在竖直面内顺时针缓慢转动,直到AC边水平,在转动过程中,下列说法正确的是()A.球对AC边压力不可能大于球的重力B.球对AC边压力一直增大C.球对BC边压力先增大后减小D.球对BC边压力最大值为答案:CD解析:对正三角形内部的小球受力分析,如图所示。对点演练5.如图所示,一光滑小球放在倾斜的墙面与木板之间。设小球对墙面的压力大小为F1,小球对木板的压力大小为F2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置顺时针缓慢转到与墙面垂直的位置。不计摩擦,在此过程中()A.F1先减小后增大B.F1一直增大C.F2一直减小D.F2先减小后增大答案:C解析:小球受到重力、墙面的弹力F1、木板的弹力F2,受力分析如图所示,F1的方向不变,F2的方向从斜向左下方转到与墙面平行斜向左上方,该过程中两个力的合力始终与重力等大反向,根据平行四边形定则,由图可得F1逐渐变小,F2逐渐变小。根据牛顿第三定律知,F1、F2均一直减小,故C正确,A、B、D错误。6.(2021湖南卷)质量为m的凹槽静止在水平地面上,内壁为半圆柱面,截面如图所示,A为半圆的最低点,B为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触,内有一质量为m的小滑块。用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动,力F的方向始终沿圆弧的切线方向,在此过程中所有摩擦均可忽略,下列说法正确的是()A.推力F先增大后减小B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大C.墙面对凹槽的压力先增大后减小D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大答案:C解析:本题考查动态平衡问题,考查推理分析能力。如图所示,在任意位置,对小滑块受力分析,设FN与竖直方向的夹角为θ,根据平衡条件有FN=mgcosθ,推力F=mgsinθ。由A向B移动过程中,θ角增大,所以推力F增大,FN减小,选项A、B错误。选小滑块和凹槽整体为研究对象,推力在水平方向的分力F水平=Fcosθ=mgsinθcosθ=