素养提升课2 受力分析和共点力的平衡（课件+作业）-新教材高中物理必修第一册【优化指导】人教版

素养提升课2　受力分析和共点力的平衡 学习目标 1．掌握物体的受力分析．[来源:学*科*网] 2．学会应用三角形相似法解答平衡问题． 3．学会应用图解法解答动态平衡问题. [对应学生用书P72] 探究点一　物体的受力分析 1．受力分析 根据研究的问题，选取合适的物体作为研究对象，分析作为研究对象受到哪些力的作用，并画出所受力的示意图，这一过程即为物体的受力分析． 2．受力分析的步骤 3．受力分析要注意防止“多力”或“漏力” (1)防止“多力”：对每个力都要找出其施力物体，若某个力找不到施力物体则说明该力不存在；另外合力与分力不能重复分析． (2) 防止“漏力”：按正确的顺序(即重力→弹力→摩擦力→其他力)进行受力分析是保证不“漏力”的有效措施． [特别提醒]　两个相互接触的物体间有弹力，不一定有摩擦力；但有摩擦力则必有弹力． 　(多选)如图所示，斜面B放置于水平地面上，其两侧放有物体A、C，物体C通过轻绳连接于天花板，轻绳平行于斜面且处于拉直状态，A、B、C均静止，下列说法正确的是(　　) A．A、B间的接触面一定是粗糙的 B．地面对B一定有摩擦力 C．B、C间的接触面可能是光滑的 D．B一共受到6个力的作用 ABC　[以A为研究对象，受到重力和支持力不可能平衡，所以A一定受到B对A沿斜面向上的静摩擦力，故A正确；以A、B、C为研究对象，受到重力和地面的支持力、左斜向上的轻绳的拉力，这三个力不可能平衡，所以地面对B沿水平向右的静摩擦力，故B正确；以C为研究对象，受到重力和B对C的支持力、左斜向上的轻绳的拉力，这三个力可能平衡，所以B、C之间可能没有静摩擦力，B、C间的接触面可能是光滑的，故C正确；以B为研究对象，可能受到重力、A对B的压力、C对B的压力、地面对B支持力和A对B的静摩擦力等五个力作用，也可能受到重力、A对B的压力、C对B的压力、地面对B支持力、A对B的静摩擦力和C对B的静摩擦力等六个力作用，故D错误．] [训练1]　如图所示，气球静止时对其受力情况分析，正确的是(　　) A．受重力、绳子拉力和空气浮力作用 B．受重力、绳子拉力作用 C．受重力、绳子拉力和空气作用力 D．受重力、空气浮力、空气作用力及绳子拉力作用 C　[对气球受力分析，地球表面的一切物体都受到重力作用，故一定受重力；细线对气球有拉力；气球受到的浮力不能忽略不计，故一定受到浮力；风对气球有向左的推力；由于浮力和风力的施力物体均为空气，故二者的合力称为空气作用力．] 探究点二　三角形相似法解答平衡问题 如果物体受到三个力的作用处于平衡状态，画出物体的受力图并作出平行四边形，可以应用力的三角形与几何三角形相似的方法，建立方程解答有关问题． 　光滑半球面上的小球被一通过定滑轮的力F由底端缓慢拉到顶端的过程中，试分析绳的拉力F及半球面对小球的支持力FN的变化情况(如图所示)． 解析　如图所示， 作出小球的受力示意图，注意弹力FN总与球面垂直，从图中可得到相似三角形．设球体半径为R，定滑轮到球面最高点的距离为h，定滑轮与小球间绳长为L，根据三角形相似得＝ ＝ 由以上两式得绳中的张力F＝mg 球面的弹力FN＝mg 由于在拉动过程中h、R不变，L变小，故F减小，FN不变． 答案　见解析 [训练2]　(多选)如图所示，质量均为m的小球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连，B球用长为L的细绳悬于O点，A球固定在O点正下方，当小球B平衡时，绳子所受的拉力为T1，弹簧的弹力为F1；现把A、B间的弹簧换成原长相同但劲度系数为k2(k2>k1)的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况下仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为T2，弹簧的弹力为F2，则下列关于T1与T2、F1与F2大小之间的关系正确的是(　　) A．T1>T2　　 B．T1＝T2 C．F1<F2　　 D．F1＝F2 BC　[以小球B为研究对象，分析受力情况，如图所示．由平衡条件可知，弹簧的弹力F和绳子的拉力T的合力F合与重力mg大小相等，方向相反，即F合＝mg，由三角形相似得：.当弹簧劲度系数变大时，弹簧的压缩量减小，故AB长度增加，而OB、OA的长度不变，故T1＝T2，F2>F1；故A、D错误，B、C正确．]＝＝ 探究点三　动态平衡问题 动态平衡问题是指物体的状态发生缓慢变化，可以认为任一时刻都处于平衡状态．分析此类问题时，常用方法有： 1．解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出因变参量与自变参量的一般函数，然后根据自变参量的变化确定因变参量的变化． 2．图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下力的矢量图(画在同一个图中)，然后根据有向线段长度、角度的变化判断各个力大小、方向的变化情况．[来源:学科网] 　如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的