第4章 素养提升课(三) 受力分析和共点力的平衡（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第一册【金版新学案】同步导学（鲁科版2019）

素养提升课(三)　受力分析和共点力的平衡 [学习目标]　1.熟悉常见性质的力的特点，能够合理选取研究对象进行正确的受力分析。2.掌握物体动态平衡问题和临界问题的处理方法。 一　物体的受力分析 1．受力分析 把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的外力都分析出来，并画出物体所受力的示意图，这个过程就是受力分析。 2．受力分析的依据 条件判断 根据力的产生条件是否满足来判断物体是否受到某个力的作用 效果判断 根据力的作用效果是否得以体现来判断物体是否受到某个力的作用 相互判断 利用力的作用的相互性，即施力物体同时也是受力物体，从一个物体是否受到某个力的作用来判断另一个物体是否受到相应的力的作用 3.受力分析的一般步骤 (1)明确研究对象，即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况，研究对象可以是单个物体(质点、结点)，也可以是两个(或多个)物体组成的整体。 (2)隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。 (3)按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图。 画出图中物体A的受力示意图，并写出力的名称和施力物体。 解析：　(1)物体A受重力G、推力F、地面支持力N、墙壁对A向左的弹力F′，施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁，受力示意图如图甲所示。 (2)物体A受竖直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力N、沿斜面向下的滑动摩擦力f，施力物体分别是地球、斜面、斜面，受力示意图如图乙所示。 (3)物体A受重力G、支持力N、滑动摩擦力f，施力物体分别是地球、水平面、水平面，受力示意图如图丙所示。 (4)物体A受重力G、拉力F、弹力N，施力物体分别是地球、绳子、墙壁，受力示意图如图丁所示。 答案：　见解析 易错警示 受力分析的两点注意 (1)在进行受力分析时，一定要注意，我们分析的是物体“受到”的力，而不是物体对外施加的力。 (2)区分内力和外力：对几个物体组成的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力示意图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来内力变成了外力，要画在受力示意图上。 针对练1.如图所示，A、B两物体均处于静止状态，关于B物体受力情况，下列说法中正确的是(　　) A．B物体一定受到四个力 B．B物体可能不受地面的支持力作用 C．B物体可能不受地面的静摩擦力作用 D．B物体可能受三个力，也可能受四个力 A　[因为绳作用在B上的力不为零，所以绳对B的拉力在水平方向向左的分力不为零，而B又处于静止状态，根据共点力的平衡条件，水平面对B一定有向右的静摩擦力。由于摩擦力的存在，水平面对B一定有支持力。综上所述，B物体一定会受到四个力的作用(重力、绳子的拉力、水平面的支持力和摩擦力)，A正确，B、C、D错误。] 针对练2.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．2　 B．3 C．4 D．5 C　[若使物体A保持静止，物体B必对物体A施加一个垂直接触面向上的弹力，由力的相互性可知，物体A必然对物体B施加垂直接触面向下的作用力。再对物体B受力分析，由于物体B处于静止状态，则它必然受到重力、力F、物体A对物体B的弹力和摩擦力共四个力的作用，故C正确。] 二　物体的动态平衡问题 1．动态平衡问题的特点 通过控制某一物理量，使其他物理量发生缓慢变化，而变化过程中的任何一个状态都看成是平衡状态。 2．处理动态平衡问题常用的方法 图解法 对研究对象的任一状态进行受力分析，根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图，然后根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况。题型特点是：①合力大小和方向不变，②一个分力的方向不变 解析法 适用于求解直角三角形或正交分解类问题，列出三角函数表达式，然后利用表达式分析力的变化情况的方法 相似三 角形法 适用于求解的是一般形状的三角形问题，做法是在受力分析的基础上作出力的平行四边形，由力三角形与几何三角形相似，求解问题 如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，木板对小球的支持力大小为N2。以木板与墙连接点为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中(　　) A．N1始终减小，N2始终增大 B．N1始终减小，N2始终减小 C．N1先增大后减小，N2始终减小 D．N1先增大后减小，N2先减小后增大 B　[方法一：解析法 对小球进行受力分析，如图甲所示，小球受重力G、墙面对小球的压力N1、木板对小球的支持力N2而处于平衡状态。从图中可以看出，N1＝，N2＝，从图示位置开始缓慢地转到水平位置过程中，θ逐渐增大，tan θ逐渐增大，sin θ逐渐增大，故N1、N2始终减小。选项B正确。 方法二：