第2章 第6讲 受力分析 共点力平衡-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备（word教师用书）

第6讲　受力分析　共点力平衡 一、受力分析 1．受力分析：把研究对象(指定物体)在特定的物理情境中受到的所有力都找出来，并画出__受力示意图__的过程． 2．受力分析的一般顺序 首先分析场力(__重力__、电场力、磁场力)； 其次分析接触力(弹力、__摩擦力__)； 最后分析其他力． 二、共点力的平衡条件 1．平衡状态 物体处于__静止__或__匀速直线运动__的状态，即a＝0. 2．平衡条件 F合＝0或 如图甲所示，小球静止不动；如图乙所示，物块匀速运动． 图甲中小球：F合＝0，FN sin θ＝F推，FN cos θ＝mg. 图乙中物块：Fx＝F1－Ff＝0，Fy＝F2＋FN－mg＝0. 物体处于平衡状态时，所受合力一定为零，物体所受合力为零时，也一定处于平衡状态，即合力为零是物体处于平衡状态的充要条件． 三、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__相等__，方向__相反__. 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，其中任何一个力与其余两个力的__合力__大小相等，方向相反． 三力首尾相连，构成封闭三角形．　 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，其中任何一个力与__其余几个力的合力__大小相等，方向相反． 考点一　受力分析 1．受力分析的基本方法——整体法与隔离法 整体法 隔离法 概念 将几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开的方法 选用 原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究系统内物体之间的相互作用力 注意 问题 受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用 一般隔离受力较少的物体，原先系统的内力变成了物体受的外力 提醒：对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法． 2．受力分析的一般步骤 (1)明确研究对象：确定受力分析的物体，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体的组合； (2)隔离物体分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，进而分析物体受的重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等，检查周围有哪些物体对它施加了力的作用； (3)画出受力示意图：边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出各力的方向； (4)检查受力分析是否有误：检查画出的每一个力能否找出它的施力物体，检查分析结果能否使研究对象处于题目所给定的运动状态． 　(2020·浙江卷)矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机．当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示．已知飞机受到重力G、发动机推力F1、与速度方向垂直的升力F2 和与速度方向相反的空气阻力Ff.下列受力分析示意图可能正确的是(　A　) 解析：由题意可知所受重力G竖直向下，空气阻力Ff与速度方向相反，升力F2与速度方向垂直，发动机推力F1的方向沿喷口的反方向，对比图中选项可知只有A选项符合题意．故选A. 考点二　共点力平衡 解决平衡问题的四种常用方法 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反 效果 分解法 物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件 正交 分解法 物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件 三角 形法 对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形、直角三角形等数学知识求解未知力 　(2024·山东卷)如图所示，国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡．若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于(　B　) A． B． C． D． 解析：斜坡倾角越大，“天工”越容易下滑，只要保证“天工”在30°倾角的斜坡上不下滑，在小于30°倾角的斜坡上更不会下滑，对30°倾角的斜坡上的“天工”受力分析，有μmg cos 30°≥mg sin 30°，解得μ≥，B正确． 考点三　动态平衡问题 通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，物体在这一变化过程中始终处于一系列的平衡状态中，这种平衡称为动态平衡．解决此类问题的基本思路是化“动”为“静”，“静”中求“动”，具体有以下三种方法： 1．图解法 对研究对象在动态变化过程中的若干状态进行受力分析，在同一图中作出物体在若干状态下所受的力的平行四边形，由各边的长度变化及角度变化来确定力的大小及方向的变化，此即为图解法，它是求解动态平衡问题的基本方法．此法的优点是能将各力的大小、方向等变化趋势形象、直观地反映出来，大大降低了解题难度和计算强度．此法常用于求解三力平衡且有一个力是恒力、另有一个力方向不变的问题． 2．解析法 对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图，再根据物体的平衡条件列式求解，得到因变量与自变量的一般函数表达式，最后根据自变量的变化确定因变量的变化． 3．相似三角形法 在三力平衡问题中，如果有一个力是恒力，另外两个力方向都变化，且题目给出了空间几何关系，多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似，可利用相似三角形对应边成比例进行计算． 　(2022·河北卷)如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的P点，将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中(　B　) A．圆柱体对木板的压力逐渐增大 B．圆柱体对木板的压力先增大后减小 C．两根细绳上的拉力均先增大后减小 D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变 解析：设两绳子对圆柱体的拉力的合力为T，木板对圆柱体的支持力为N，绳子与木板夹角为α，从右向左看如图所示 在矢量三角形中，根据正弦定理＝＝ 在木板以直线MN为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，α不变，γ从90° 逐渐减小到0，又γ＋β＋α＝180° 且α<90° 可知90°<γ＋β<180° 则0<β<180° 可知β 从锐角逐渐增大到钝角，根据＝＝ 由于sin γ不断减小，可知T不断减小，sin β先增大后减小，可知N先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为2θ，绳子拉力为T′，则2T′cos θ＝T 可得T′＝ θ不变，T逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B正确，ACD错误． 故选B. 学科网（北京）股份有限公司 $$