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第3讲 受力分析 共点力的平衡
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一、受力分析
1.受力分析的定义
把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来,并画出受力_________,这个过程就是受力分析。
示意图
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2.受力分析的一般步骤
整体
隔离
重力
方向
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二、共点力的平衡
1.平衡状态
物体处于______状态或__________________状态。
静止
匀速直线运动
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如图,小球静止不动,物块匀速运动。
则:小球F合=____________=0。
物块Fx=_____________=0,Fy=_____________=0。
F-mg
F1-f
F2+N-mg
4.(2022·广东卷)如图是可用来制作豆腐的石磨。木柄AB静止时,连接AB的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点,F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小,F1=F2且∠AOB=60°。下列关系式正确的是( )
A.F=F1
B.F=2F1
C.F=3F1
D.F= eq \r(3) F1
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3.平衡条件的推论
(1)二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小______、方向______。
(2)三力平衡:如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,则其中任何一个力与其余两个力的合力大小______、方向______。
(3)多力平衡:如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态,则其中任何一个力与其余几个力的合力大小______、方向______。
相等
相反
相等
相反
相等
相反
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研究对象的选取方法——整体法和隔离法
(1)整体法与隔离法
命题点一 物体的受力分析
自主探究
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(2)整体法和隔离法的使用技巧
当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时,宜用整体法;而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时,宜用隔离法。
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1.(2023·四川罗江中学模拟)一小球和两块光滑板接触,底下的一块板水平,小球处于静止状态。能正确画出小球受力图的是( )
解析:假设没有斜面,小球仍然静止,可知斜面与小球之间虽然接触,但是没有弹力,小球受重力和水平板的支持力平衡,故B正确,A、C、D错误。
B
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2.(2023·四川绵阳模拟)一架无人机执行航拍任务时正沿直线朝斜向下方匀加速运动,用G表示无人机重力,F表示空气对它的作用力,下列四幅图中能表示此过程中无人机受力情况的是( )
解析:无人机沿直线做匀加速运动,说明合外力沿虚线方向,垂直虚线方向的合外力为0,对力正交分解知,A正确。
A
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3.生活中常见的手机支架,其表面采用了纳米微吸
材料,用手触碰无粘感,接触到平整光滑的硬性物
体时,会牢牢吸附在物体上。一款放置在高铁水平
桌面上的手机支架如图所示,支架能够吸附手机,
小明有一次搭乘高铁时将手机放在该支架上看电
影,若手机受到的重力为G,手机所在平面与水
平面间的夹角为θ,则下列说法正确的是( )
D
解析:以结点O为研究对象,对其进行受力分析,由平衡条件可得F=2F1cos 30°= eq \r(3) F1,选项D正确。
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解析:高铁未启动时,手机处于静止状态,受重力和支架对手机的作用力,根据平衡条件可知,支架对手机的作用力与重力大小相等、方向相反,A错误;高铁匀速行驶时,以手机和支架整体为研究对象,受重力和桌面的支持力,二力平衡,不受桌面摩擦力,B错误;高铁匀速行驶时,手机受重力、纳米材料的吸引力、支架的支持力和摩擦力,共4个力作用,C错误;高铁减速行驶时,手机具有与高铁前进方向相反的加速度,可能只受重力、纳米材料的吸引力和支架的支持力共3个力作用,D正确。
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