培优课四 受力分析 动态平衡 课件-2026-2027学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

培优课四 受力分析 动态平衡 考点一　整体法和隔离法在受力分析中的应用 1．分析物体受力的方法 (1)条件法：根据各性质力的产生条件进行判断。 注意：①有质量的物体在地面附近一定受到重力的作用。 ②弹力的产生条件是相互接触且发生弹性形变。 ③摩擦力的产生条件是两物体相互接触、接触面粗糙、相互挤压、有相对运动或相对运动的趋势，以上几个条件缺一不可。 (2)假设法：假设法是判断弹力和摩擦力有无的常用方法。 (3)状态法：由物体所处的状态分析，若物体静止或做匀速直线运动，可根据平衡条件判断弹力、摩擦力存在与否。 (4)相互作用法：若甲物体对乙物体有弹力或摩擦力的作用，则乙物体对甲物体一定有弹力或摩擦力的作用。 2．整体法、隔离法的比较 方法 步骤 方法优点 整体法 将整个系统或整个过程进行整体分析、研究的方法 避开了中间环节的繁琐推算 隔离法 将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法 看清单个物体的受力情况或单个过程的运动情形 例1:如图，在斜面上木块A与B的接触面是水平的，绳子呈水平状态，两木块均保持静止。则关于木块A和木块B受力个数不可能为(　　) A．2个和4个 B．3个和4个 C．4个和4个 D．4个和5个 【解析】　B至少受到重力、A对B的压力、斜面的支持力三个力，A对B可能有摩擦力，可能无摩擦力，斜面对物体B也可能有静摩擦力，也有可能没有静摩擦力，B静止，则这两个摩擦力至少有一个，因此B受到4个力或5个力；而A除受到支持力与重力外，可能还受到拉力与B对A的摩擦力，因此A可能受到2个力或4个力。当B对A没有摩擦力时，A、B受力个数分别为2个和4个；当B对A有摩擦力时，斜面对物体B也可能有静摩擦力，也有可能没有静摩擦力，A、B受力个数可能为4个和4个或4个和5个。选项B正确。 B [变式训练] 1.两个完全相同的直角楔形物体a和 b，分别在垂直于斜边的恒力F1和F2作用下静止在竖直墙面上，如图所示，下列说法正确的是(　　) A．a、b一定都受四个力的作用 B．a、b所受摩擦力的方向都是竖直向上 C．a所受的摩擦力可能小于重力 D．b可能只受三个力作用 D 考点二　整体法和隔离法处理平衡问题 当系统处于平衡状态时，组成系统的每个物体都处于平衡状态，选取研究对象时要注意整体法和隔离法的结合。一般地，当求系统内部间的相互作用力时，用隔离法；求系统受到的外力时，用整体法，具体应用中，应将这两种方法结合起来灵活运用。 例2: 如图所示，质量为M的半球体放在粗糙水平地面上，细绳一端固定在天花板上，另一端拴住质量为m的可视为质点的光滑小球，小球置于半球体上的A点，细绳与半球体A处的切线平行，半径OA与水平方向的夹角θ＝60°，小球和半球体都处于静止状态(当地重力加速度大小为g)。求： (1)小球对半球体的压力大小； (2)半球体受到地面摩擦力的大小和方向。 D 考点三　相似三角形法解动态平衡问题 1．适用情况：在物体所受的三个力中，一个力是恒力，大小、方向均不变；另外两个力是变力，大小、方向均改变，且方向不总是相互垂直。 2．解题技巧：找到物体变化过程中的几何关系，利用力的矢量三角形与几何三角形相似，相似三角形对应边成比例，通过分析几何三角形边长的变化得到表示力的边长的变化，从而得到力的变化。 例3: 如图所示，光滑半球面上的小球(可视为质点)被一绕过光滑定滑轮的轻绳在力F的作用下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。 【答案】　F减小　FN不变 解析：选D　甲图中，假设A、B接触面光滑，A保持匀速运动，A、B还是相对静止，说明A、B间没有相对运动趋势，A、B间没有摩擦，而乙图中A物体有向下滑动的趋势，说明A受静摩擦力，故D正确。 B 1．如图所示，物体A、B在力F的作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　) 　甲　　　　乙 A．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同 B．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反 C．甲、乙两图中物体A均不受摩擦力 D．甲图中物体A不受摩擦力，乙图中物体A受摩擦力，方向和F方向相同 D 随堂练习 2.如图所示，A、B两物体重力都等于10 N，各接触面间的动摩擦因数都等于0.3，同时有F＝1 N的两个水平力分别作用在A和B上，A和B均静止，则地面对B和B对A的摩擦力大小分别为(　　) A．6 N，3 N B．1 N，1 N C．0，1 N D．0，2 N 解析：选C　A、B均静止，应用整体法，A、B整体水平方向所受外力大小相等、方向相反，故Ｃ正确。 C 3．如图所示，有黑、白两条毛巾交替折叠地放在地面上，白毛巾的中部用线与墙壁连接着，黑毛巾的中部用线拉住，设线均呈水平。欲将黑、白毛巾分离开来，设每条毛巾的质量均为m，毛巾之间及其跟地面间的动摩擦因数均为μ，则将黑毛巾匀速拉出需用的水平拉力为(　　) A．μmg B．2μmg C．5μmg D．6μmg C 4.如图所示的是一个简易起吊设施的示意图，AC是质量不计的撑竿，A端与竖直墙用铰链连接，一滑轮固定在A点正上方，C端吊一重物。现施加一拉力F缓慢将重物P向上拉，在AC杆达到竖直前(　　) A．BC绳中的拉力FT越来越大 B．BC绳中的拉力FT越来越小 C．AC杆中的支撑力FN越来越大 D．AC杆中的支撑力FN越来越小 B 感谢您观看 解析：选D　对a受力分析如图1：除摩擦力外的三个力不可能平衡，故一定有摩擦力，摩擦力方向竖直向上，故a受四个力，设F1与竖直方向夹角为θ，则Ff＝mg＋F1cos θ 即a所受的摩擦力一定大于重力mg，故C错误；除摩擦力外对b受力分析如图2：FN2、F2、mg三力有可能平衡，沿竖直方向和水平方向分解F2，设F2与竖直方向夹角为α，则有F2cos α＝mg，F2sin α＝FN2，解得F2＝，故A错误，D正确；若F2cos α>mg，则b受到的摩擦力方向向下，故B错误。 图1　　　　　图2 【解析】　(1)对小球进行受力分析，将重力沿A点所在处的切线方向和垂直于切线的方向进行分解，如图1所示，根据共点力平衡的条件可知，半球体对小球的支持力FN＝mgsin θ，解得FN＝mg， 细绳对小球的拉力FT＝mgcos θ，解得FT＝mg，根据牛顿第三定律可知，小球 图1 对半球体压力的大小FN′＝FN＝mg。 (2)对小球和半球体构成的整体进行受力分析，将细绳对小球的拉力沿水平方向与竖直方向分解，如图2所示，由水平方向上受力平衡有Ff＝FTsin θ，解得Ff＝mg，方向水平向左。 图2 解析：选D　将两小球及弹簧B视为整体进行受力分析，如图所示，有：FC＝FAsin 30°，FC＝kxC，FA＝kxA，＝＝＝2∶1，故D正确，A、B、C错误。 解析：选B　先以左侧小球为研究对象，分析受力情况：重力m1g、绳子的拉力FT和半球的支持力FN1，作出受力示意图。由平衡条件得知，拉力FT和支持力FN1的合力与重力m1g大小相等、方向相反。 设OO′＝h，根据三角形相似得 ＝＝ 同理，对右侧小球有＝＝ 解得m1g＝① m2g＝② 解析：选C　根据受力平衡，黑毛巾有四个面受到摩擦力，平衡时F＝Ff1＋Ff2＋Ff3＋Ff4＝μ·mg＋μ·2·mg＋μ·3·mg＋μ·4·mg＝5μmg，故选C。 $