2024届高考物理一轮复习讲义：共点力平衡

课题：共点力平衡 知识点总结： 一．共点力作用下物体的平衡条件 （1）力的平衡：作用在物体上的几个力的合力为零． （2）平衡条件：F合＝0或Fx合＝0，Fy合＝0． （3）解决共点力平衡问题的一般步骤： ①选取研究对象 根据题目要求，选取某物体（整体或局部）作为研究对象． ②分析研究对象的受力情况，并作出受力图． ③对研究对象所受的力进行处理，一般情况下利用正交分解法． ④利用平衡条件建立方程． ⑤解方程，必要时对解进行讨论． 二、整体法与隔离法分析连接体平衡问题[来源:学科网ZXXK] （1）隔离法：为了弄清系统（连接体）内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法．运用隔离法解题的基本步骤是： ①明确研究对象或过程、状态； ②将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从全过程中隔离出来； ③画出某状态下的受力图或运动过程示意图； ④选用适当的物理规律列方程求解．[来源:学,科,网] （2）整体法：当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可采用整体法．运用整体法解题的基本步骤是： ①明确研究的系统或运动的全过程； ②画出系统整体的受力图； ③选用适当的物理规律列方程求解． 析规律 隔离法和整体法的应用 隔离法和整体法常常需交叉运用，从而优化解题思路和方法，使解题简捷明快． 三、图解法分析动态平衡问题 所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态．[来源:学科网ZXXK] 点技巧 如何利用图像解决平衡类问题 利用图解法解决此类问题的基本方法是：对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析，依据某一参量的变化，在同一图中作出物体在若干状态下的平衡的示意图，若物体受同一平面内三个互不平行的力作用时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个闭合的矢量三角形，再由动态的三角形各边长度变化及角度变化确定力的大小及方向的变化情况． 图解法（矢量三角形）分析动态平衡问题的优点是直观、简便，但它仅适用于解决三力平衡问题． 四、物体在斜面时的受力关系 如图1所示，把质量为m的物体放在斜面上，慢慢增大斜面的倾角θ，当倾角增大到一定程度时，物体开始从A处慢慢滑下．物体开始滑下时，静摩擦力最大．根据平衡条件有 ( 图1 )mgsin θ＝μmgcos θ μ＝tan θ 由此可知θ＝arctan μ，人们称此时的角θ为摩擦角．显然，当斜面倾角小于θ时，在斜面上无论放多重的物体，由于下滑力始终与静摩擦力平衡，并且小于最大静摩擦力，物体不会滑动．这就是斜面自锁现象． 螺丝钉就是利用斜面自锁原理制造的．顶上的螺纹相当于斜面，并且螺纹斜面倾角小于摩擦角．这样，当用它紧固机件时，螺帽尽管受到很大压力，仍然不会移动． 典例强化 例1．如图2所示，物体A、B叠放在水平桌面上，在水平向右的恒力F作用下，A、B正以共同的速度v向右做匀速直线运动，那么关于运动中物体受几个力的说法正确的是（　　） A．A受4个，B受2个 B．A受5个，B受3个[来源:学,科,网] C．A受5个，B受2个 D．A受4个，B受3个 ( 图2 ) 例2．如图3所示，一根细绳上吊着A、B两个小球，当两个大小相等、方向相反的水平力分别作用在两个小球上时，可能形成图所示的哪种情况（　　） ( 图3 ) 举一反三 1．如图4所示，一个重为G的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为α，在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态，今使板与斜面的夹角β缓慢增大．问：在此过程中，球对挡板和球对斜面的压力大小如何变化？ ( 图4 ) 2．在机械设计中常用到下面的力学原理，如图5所示，只要使连杆AB与滑块m所在平面间的夹角θ大于某个值，那么，无论连杆AB对滑块施加多大的作用力，都不可能使之滑动，且连杆AB对滑块施加的作用力越大，滑块就越稳定，工程力学上称这为“自锁”现象．为使滑块能“自锁”，θ应满足什么条件？（设滑块与所在平面间的动摩擦因数为μ） ( 图5 ) 随堂基础巩固 1．关于物体的平衡状态，下列说法中正确的是（　　） A．物体处于平衡状态就是有惯性的状态，物体处于非平衡状态就是没有惯性的状态 B．物体只有在受一对平衡力作用时，才能处于平衡状态 C．物体只有处于平衡状态时，物体的运动状态才能不变 D．用倾斜的传送带把物体送到高处，只要物体相对于传送带静止，则该物体就一定处于平衡状态 2．一铁块m被竖直悬挂的磁性黑板紧紧吸住不动，如图6所示，下列说法错误的是（　　） A．铁块受到四个力作用，其中只有两个力的施力物体是黑板 B．铁块与黑板间在水平方向有两对相互作用力——相互吸引的磁力和相互排斥的弹力 ( 图6 )C．铁块受到的磁力和弹