（2）物體的平衡與受力分析—江蘇省2020高考物理考前沖A攻略復(fù)習(xí)講義

1、江蘇高考物理考前沖A攻略（2）物體的平衡與受力分析【考情播報(bào)】考綱要求形變、彈性、胡克定律（I）力的合成和分解（II）力的合成和分解計(jì)算，只限于用作圖法或直角三角形知識(shí)解決共點(diǎn)力的平衡（I） 只要求解決在一個(gè)平面內(nèi)的共點(diǎn)力平衡問題命題預(yù)測(cè)1.考查力的產(chǎn)生條件、力的大小、方向的判斷（難點(diǎn)：彈力、摩擦力）、力的合成與分解、平衡條件的應(yīng)用、動(dòng)態(tài)平衡問題的分析、連接體問題的分析。2.涉及的思想方法有：整體法與隔離法、假設(shè)法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等。3.單獨(dú)考查一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的試題非常少，大多數(shù)情況都是同時(shí)涉及幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)是彈力、摩擦力、力的合成與分解、共點(diǎn)力作用下物體的平衡等

2、的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，注重物理思維與物理能力的考核。應(yīng)試技巧1.求解受力分析應(yīng)掌握三個(gè)原則：（1）按一定的順序去分析力：根據(jù)各種性質(zhì)的力產(chǎn)生的條件、力的方向，本著先場(chǎng)力（重力、電場(chǎng)力等），再接觸力（彈力、摩擦力）的順序分析。（2）善于變換研究對(duì)象：如果題目中給出的物體不止一個(gè)，在分析物體受力情況時(shí)，往往不能直接判斷它與接觸的物體間是否有相互作用的彈力和摩擦力，這時(shí)可以采用隔離法（或整體法），先分析其他物體（或整體）的受力情況，再分析被研究物體的受力情況。（3）結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合相關(guān)定律及時(shí)修正：由于彈力和摩擦力都是被動(dòng)力，它們的方向和大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有著密切的關(guān)系，所以分析物體的受力情況時(shí)，除了根據(jù)

3、力產(chǎn)生的條件判斷外，還必須根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合牛頓第二定律及時(shí)進(jìn)行修正。2.平衡問題中的整體法和隔離法：（1）解決物體的平衡問題時(shí)，應(yīng)先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，當(dāng)分析相互作用的兩個(gè)或兩個(gè)以上物體的受力情況及分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí)，或者當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同大小的加速度或相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)且不需要考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時(shí)，宜用整體法；而在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體（或一個(gè)物體各部分）間的相互作用時(shí)或者當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各部分的加速度大小、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同時(shí)常用隔離法。運(yùn)用隔離法選擇研究對(duì)象分析物體受力時(shí)，應(yīng)按照由易到難的原則。整體法和隔離法不是獨(dú)立的，對(duì)一些較復(fù)雜問題，通常需要多次選取研究對(duì)象，交替使用整體法和隔離法

4、。（2）共點(diǎn)力平衡問題的一般思路：物體靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)物體處于平衡狀態(tài)對(duì)物體受力分析建立平衡方程對(duì)平衡方程求解、討論3.動(dòng)態(tài)平衡問題的處理方法：解決這一類問題的一般思路：把“動(dòng)”化為“靜”，“靜”中求“動(dòng)”。（1）圖解分析法：對(duì)研究對(duì)象在狀態(tài)變化過程中的若干狀態(tài)進(jìn)行受力分析，依據(jù)某一參量的變化，在同一圖中作出物體在若干狀態(tài)下力的平衡圖（力的平行四邊形），再由動(dòng)態(tài)力的平行四邊形各邊長度變化及角度變化情況，確定力的大小及方向的變化情況?？偨Y(jié)其特點(diǎn)有：合力大小和方向都不變；一個(gè)分力的方向不變，分析另一個(gè)分力方向變化時(shí)兩個(gè)分力大小的變化情況。（2）相似三角形法：對(duì)受三力作用而平衡的物體，先正確分析

5、物體的受力，畫出受力分析圖，再尋找與力的三角形相似的幾何三角形，利用相似三角形的性質(zhì)，建立比例關(guān)系，把力的大小變化問題轉(zhuǎn)化為幾何三角形邊長的大小變化問題進(jìn)行討論。（3）解析法：根據(jù)物體的平衡條件列方程，在解方程時(shí)采用數(shù)學(xué)知識(shí)討論某物理量隨變量的變化關(guān)系?！菊骖}回顧】1. 明朝謝肇淛五雜組中記載：“明姑蘇虎丘寺廟傾側(cè)，議欲正之，非萬緡不可。一游僧見之，曰：無煩也，我能正之。”游僧每天將木楔從塔身傾斜一側(cè)的磚縫間敲進(jìn)去，經(jīng)月余扶正了塔身。假設(shè)所用的木楔為等腰三角形，木楔的頂角為，現(xiàn)在木楔背上加一力F，方向如圖所示，木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力FN，則A若F一定，大時(shí)大B若F一定，小時(shí)大C若一定，F(xiàn)大時(shí)大D若一

6、定，F(xiàn)小時(shí)大2 如圖所示，一只氣球在風(fēng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，風(fēng)對(duì)氣球的作用力水平向右，風(fēng)對(duì)氣球作用力的大小為F，細(xì)繩與豎直方向的夾角為，則繩的拉力大小為3 如圖所示，釘子A、B相距5l，處于同一高度細(xì)線的一端系有質(zhì)量為M的小物塊，另一端繞過A固定于B。質(zhì)量為m的小球固定在細(xì)線上C點(diǎn)，B、C間的線長為3l。用手豎直向下拉住小球，使小球和物塊都靜止，此時(shí)BC與水平方向的夾角為53°。松手后，小球運(yùn)動(dòng)到與A、B相同高度時(shí)的速度恰好為零，然后向下運(yùn)動(dòng)。忽略一切摩擦，重力加速度為g，取sin 53°=0.8，cos 53°=0.6。求：（1）小球受到手的拉力大小F；（2）物塊和小

7、球的質(zhì)量之比M:m；（3）小球向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，物塊M所受的拉力大小T?！绢A(yù)測(cè)訓(xùn)練】1如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn)，懸掛衣服的衣架鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只改變一個(gè)條件，當(dāng)衣架靜止時(shí)，下列說法正確的是A繩的右端上移到b，繩子拉力變小B繩的兩端高度差越小，繩子拉力越大C將桿N向右移一些，繩子拉力變大D若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣服架懸掛點(diǎn)右移2如圖所示，物體A放在直角三角形斜面體B上面，B放在彈簧上面并緊挨著豎直墻壁，初始時(shí)A、B靜止：現(xiàn)用力F沿斜面向上推A，但A、B并未運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是A彈簧彈力一定不變BA、B之間的摩擦力一定變大C

8、A、B之間的摩擦力可能大小不變DB與墻之間可能沒有摩擦力3如圖所示，半圓形框架豎直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，P與圓心O的連線與水平面的夾角為，將力F在豎直面內(nèi)沿順時(shí)針方向緩慢地轉(zhuǎn)過90°，框架與小球始終保持靜止?fàn)顟B(tài)。在此過程中下列說法正確的是A框架對(duì)小球的支持力先減小后增大B拉力F的最小值為mgcos C地面對(duì)框架的摩擦力減小D框架對(duì)地面的壓力先增大后減小參考答案【真題回顧】1.【參考答案】BC【命題意圖】物體的平衡【試題解析】選木楔為研究對(duì)象，木楔受到的力有：水平向右的F、和兩側(cè)給它的與木楔的斜面垂直的彈力，由于木楔處于平衡狀態(tài)，所以兩側(cè)

9、給木楔的斜面垂直的彈力與F沿兩側(cè)分解的推力是相等的，力F的分解如圖：則， ，故解得，所以F一定時(shí)，越小，越大；一定時(shí)，F(xiàn)越大，越大，BC正確?！军c(diǎn)撥】本題主要考查物體的平衡。先對(duì)物體進(jìn)行受力分析然后再運(yùn)用平衡方程進(jìn)行求解是解決此類問題的關(guān)鍵。23【參考答案】（1） （2） （3）（）【命題意圖】物體的平衡【試題解析】（1）設(shè)小球受AC、BC的拉力分別為F1、F2F1sin 53°=F2cos 53°F+mg=F1cos 53°+ F2sin 53°且F1=Mg解得（2）小球運(yùn)動(dòng)到與A、B相同高度過程中小球上升高度h1=3lsin 53°，物塊下

10、降高度h2=2l機(jī)械能守恒定律mgh1=Mgh2解得（3）根據(jù)機(jī)械能守恒定律，小球回到起始點(diǎn)設(shè)此時(shí)AC方向的加速度大小為a，重物受到的拉力為T牛頓運(yùn)動(dòng)定律MgT=Ma小球受AC的拉力T=T牛頓運(yùn)動(dòng)定律Tmgcos 53°=ma解得（）【點(diǎn)撥】本題考查力的平衡、機(jī)械能守恒定律和牛頓第二定律。解答第（1）時(shí)，要先受力分析，建立豎直方向和水平方向的直角坐標(biāo)系，再根據(jù)力的平衡條件列式求解；解答第（2）時(shí)，根據(jù)初、末狀態(tài)的特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)過程，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求解，要注意利用幾何關(guān)系求出小球上升的高度與物塊下降的高度；解答第（3）時(shí)，要注意運(yùn)動(dòng)過程分析，弄清小球加速度和物塊加速度之間的關(guān)系，因小球

11、下落過程做的是圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度剛好為零，所以小球沿AC方向的加速度（切向加速度）與物塊豎直向下加速度大小相等【預(yù)測(cè)訓(xùn)練】1【答案】C【考點(diǎn)】動(dòng)態(tài)平衡【解析】因?yàn)橐路^時(shí)光滑的，所以繩子兩端的拉力大小相同，設(shè)兩桿間距為d，繩子長為L，左右兩端繩子長度分別為L1、L2，繩子拉力為T，兩部分與豎直夾角分別為、，根據(jù)題意有：，因?yàn)槔K子拉力相對(duì)，所以，即：，所以：，d與L均為定值，所以為定值，為定值，繩子拉力不變，AB錯(cuò)誤；桿N向右移一些，d變大，變大，變小，拉力變大，C正確掛質(zhì)量更大的衣服，d與L均不變，繩中拉力變大，位置不變，D錯(cuò)誤。2【答案】AC【考點(diǎn)】物體的平衡【解析】對(duì)整體分

12、析，由于A、B均不動(dòng)，彈簧的形變量不變，則彈簧的彈力不變，選項(xiàng)A正確。對(duì)A，開始受重力、B對(duì)A的支持力和靜摩擦力平衡，當(dāng)施加F后，仍然處于靜止，開始A所受的靜摩擦力大小為mAgsin，若F=2mAgsin，則A、B之間的摩擦力大小f=mAgsin，方向沿斜面向下，則知摩擦力大小不變。故B錯(cuò)誤，C正確。開始彈簧的彈力等于A、B的總重力，墻對(duì)B沒有摩擦力也沒有彈力；施加F后，彈簧的彈力不變，總重力不變，F(xiàn)的豎直分量等于B與墻之間的摩擦力，故D錯(cuò)誤。3【答案】BC【考點(diǎn)】動(dòng)態(tài)平衡問題【解析】以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析受力情況，作出受力示意力圖，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知，用F順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至豎直向上之前，支持力逐漸減小，F(xiàn)先減小后增大，當(dāng)F的方向沿圓的切線方向向上時(shí)，F(xiàn)最小，此時(shí)：F=mgcos，故A錯(cuò)誤，B正確；以框架與小球組成