第4課時(shí)受力分析共點(diǎn)力平衡1/28考點(diǎn)一物體受力分析1．受力分析基本步驟(1)明確研究對象——即確定分析受力物體，研究對象能夠是單個(gè)物體，也能夠是多個(gè)物體組成系統(tǒng)．(2)隔離物體分析——將研究對象從周圍物體中隔離出來，進(jìn)而分析周圍物體有哪些對它施加了力作用．(3)畫受力示意圖——邊分析邊將力一一畫在受力示意圖上，準(zhǔn)確標(biāo)出力方向，標(biāo)明各力符號．2/282．受力分析慣用方法(1)整體法和隔離法：①研究系統(tǒng)外物體對系統(tǒng)整體作用力；②研究系統(tǒng)內(nèi)部各物體之間相互作用力．(2)假設(shè)法：在受力分析時(shí)，若不能確定某力是否存在，可先對其作出存在或不存在假設(shè)，然后再就該力存在是否對物體運(yùn)動狀態(tài)影響不一樣來判斷該力是否存在．3/28

【例1】

(多項(xiàng)選擇)(·蘇州模擬)如圖所表示，在恒力F作用下，a、b兩物體一起沿粗糙豎直墻面勻速向上運(yùn)動，則關(guān)于它們受力情況說法正確是(

)A．a(chǎn)一定受到4個(gè)力B．b可能受到4個(gè)力C．a(chǎn)與墻壁之間一定有彈力和摩擦力D．a(chǎn)與b之間一定有摩擦力4/28解析：將a、b看成整體，其受力圖如圖甲所表示，說明a與墻壁之間沒有彈力和摩擦力作用；對物體b進(jìn)行受力分析，如圖乙所表示，b受到3個(gè)力作用，所以a受到4個(gè)力作用．答案：AD5/28規(guī)律總結(jié)6/281．(·德州模擬)如圖所表示，傳送帶沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動．木塊a、b用細(xì)線連接，用平行于傳送帶細(xì)線拉住a，兩木塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)．關(guān)于木塊受力個(gè)數(shù)，正確是(

)A．a(chǎn)受4個(gè)，b受5個(gè)B．a(chǎn)受4個(gè)，b受4個(gè)C．a(chǎn)受5個(gè)，b受5個(gè)D．a(chǎn)受5個(gè)，b受4個(gè)7/28解析：先分析木塊b受力，木塊b受重力、傳送帶對b支持力、沿傳送帶向下滑動摩擦力、細(xì)線拉力，共4個(gè)力；再分析木塊a受力，木塊a受重力、傳送帶對a支持力、沿傳送帶向下滑動摩擦力及上、下兩段細(xì)線拉力，共5個(gè)力，故D正確．答案：D8/28考點(diǎn)二平衡問題慣用處理方法平衡問題是指當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，利用平衡條件求解力大小或方向問題．處理平衡問題“三種”慣用方法：1．合成法：物體受三個(gè)共點(diǎn)力作用而平衡，則任意兩個(gè)力協(xié)力一定與第三個(gè)力大小相等、方向相反．9/282．分解法：物體受三個(gè)共點(diǎn)力作用而平衡，將某一個(gè)力按力效果分解，則其分力和其它兩個(gè)力滿足平衡條件．3．正交分解法：物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力作用而平衡，將物體所受力分解為相互垂直兩組，每組力都滿足平衡條件．10/28【例2】

(·鄭州模擬)在科學(xué)研究中，能夠用風(fēng)力儀直接測量風(fēng)力大小，其原理如圖所表示．儀器中一根輕質(zhì)金屬絲下懸掛著一個(gè)金屬球，無風(fēng)時(shí)，金屬絲豎直下垂；當(dāng)受到沿水平方向吹來風(fēng)時(shí)，金屬絲偏離豎直方向一定角度．風(fēng)力越大，偏角越大．經(jīng)過傳感器，就能夠依據(jù)偏角大小測出風(fēng)力大小，求風(fēng)力大小F跟金屬球質(zhì)量m、偏角θ之間關(guān)系．11/28解析：取金屬球?yàn)檠芯繉ο螅酗L(fēng)時(shí)，它受到三個(gè)力作用：重力mg、水平方向風(fēng)力F和金屬絲拉力FT，如圖所表示．這三個(gè)力是共點(diǎn)力，在這三個(gè)共點(diǎn)力作用下金屬球處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)力協(xié)力為零．解法一力合成法如圖甲所表示，風(fēng)力F和拉力FT協(xié)力與重力等大反向，由平行四邊形定則可得F＝mgtanθ.12/28解法二力分解法重力有兩個(gè)作用效果：使金屬球抵抗風(fēng)吹力和使金屬絲拉緊，所以能夠?qū)⒅亓ρ厮椒较蚝徒饘俳z方向進(jìn)行分解，如圖乙所表示，由幾何關(guān)系可得F＝F′＝mgtanθ.13/28解法三正交分解法以金屬球?yàn)樽鴺?biāo)原點(diǎn)，取水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸，建立坐標(biāo)系，如圖丙所表示．依據(jù)平衡條件有Fx合＝FTsinθ－F＝0，F(xiàn)y合＝FTcosθ－mg＝0.解得F＝mgtanθ.答案：F＝mgtanθ14/28方法技巧共點(diǎn)力作用下物體平衡普通解題思緒15/282．(·青島模擬)如圖所表示，一直桿傾斜固定，并與水平方向成30°夾角．直桿上套有一個(gè)質(zhì)量為0.5kg圓環(huán)，圓環(huán)與輕彈簧相連，在輕彈簧上端施加一豎直向上、大小F＝10N力，圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知直桿與圓環(huán)之間動摩擦因數(shù)為0.7，g＝10m/s2.以下說法正確是()16/2817/28考點(diǎn)三動態(tài)平衡問題處理技巧1．動態(tài)平衡：是指平衡問題中一部分是變力，是動態(tài)力，力大小和方向均要發(fā)生改變，所以叫動態(tài)平衡，這是力平衡問題中一類難題．2．基本思緒：化“動”為“靜”，“靜”中求“動”．3．基本方法：圖解法和解析法．18/28

【例3】

(·徐州模擬)如圖所表示，兩根等長繩子AB和BC吊一重物靜止，兩根繩子與水平方向夾角均為60°.現(xiàn)保持繩子AB與水平方向夾角不變，將繩子BC逐步遲緩地改變到沿水平方向，在這一過程中，繩子BC拉力改變情況是(

)A．增大B．先減小后增大C．減小D．先增大后減小19/28解析：解法一對力處理(求協(xié)力)采取合成法，應(yīng)用協(xié)力為零求解時(shí)采取圖解法(畫動態(tài)平行四邊形法)．作出力平行四邊形，如圖甲所表示．由圖可看出，F(xiàn)BC先減小后增大．20/28解法二

對力處理(求協(xié)力)采取正交分解法，應(yīng)用協(xié)力為零求解時(shí)采取解析法．如圖乙所表示，將FAB、FBC分別沿水平方向和豎直方向分解，由兩方向協(xié)力為零分別列出方程：FABcos60°＝FBCsinθ，F(xiàn)ABsin60°＋FBCcosθ＝FB，聯(lián)立解得FBCsin(30°＋θ)＝FB/2，顯然，當(dāng)θ＝60°時(shí)，F(xiàn)BC最小，故當(dāng)θ增大時(shí)，F(xiàn)BC先減小后增大．答案：B21/283．(·保定模擬)如圖所表示，三根細(xì)線共系于O點(diǎn)，其中OA在豎直方向上，OB水平并跨過定滑輪懸掛一個(gè)重物，OCC點(diǎn)固定在地面上，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．若OC加長并使C點(diǎn)左移，同時(shí)保持O點(diǎn)位置不變，裝置依然保持靜止?fàn)顟B(tài)，則細(xì)線OA上拉力FA和OC上拉力FC與原先相比是(

)A．FA、FC都減小B．FA、FC都增大C．FA增大，F(xiàn)C減小D．FA減小，F(xiàn)C增大22/28解析：以O(shè)點(diǎn)為研究對象，其受FA、FB、FC三個(gè)力平衡，如圖所表示．當(dāng)按題示情況改變時(shí)，OB繩拉力FB不變，OA繩拉力FA方向不變，OC繩拉力FC方向與拉力FB方向夾角減小，保持平衡時(shí)FA、FC改變?nèi)缣摼€所表示，顯然都減小了．答案：A23/28平衡中臨界與極值問題1．臨界問題當(dāng)某物理量改變時(shí)，會引發(fā)其它幾個(gè)物理量改變，從而使物體所處平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題描述中慣用“剛好”“剛能”“恰好”等語言敘述．常見臨界狀態(tài)有：(1)兩接觸物體脫離與不脫離臨界條件是相互作用力為0(主要表達(dá)為兩物體間彈力為0)．

方法技巧思維提升24/28(2)繩子斷與不停臨界條件為繩中張力到達(dá)最大值；繩子繃緊與松弛臨界條件為繩中張力為0.(3)存在摩擦力作用兩物體間發(fā)生相對滑動或相對靜止臨界條件為靜摩擦力到達(dá)最大．研究基本思維方法：假設(shè)推理法．

2．極值問題平衡物體極值，普通指在力改變過程中最大值和最小值問題．普通用圖解法或解析法進(jìn)行分析．25/28[典例]如圖所表示，兩個(gè)完全相同球，重力大小均為G，兩球與水平地面間動摩擦因數(shù)都為μ，且假設(shè)最大