暑期预读课程08《共点力平衡、受力分析》 讲义--（2019） 新人教版高中物理必修一（学生教师版）.rar

1 / 4新人教版高中物理必修 1 暑期预读课程（2021）第第 8 课时课时：共点力平衡、受力分析：共点力平衡、受力分析知识透视知识透视一、共点力的平衡1.平衡状态：物体处于静止状态或匀速直线运动状态。2.平衡条件：F合0 或。Fx0Fy0)如图甲和乙所示，小球静止不动，物块匀速运动。则小球 F合0；物块 Fx0，Fy0。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，其中任何一个力与另外两个力的合力大小相等、方向相反，并且这三个力可以形成一个封闭的矢量三角形。(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，其中任何一个力与另外几个力的合力大小相等、方向相反。二、受力分析1.把指定物体(研究对象)在特定的物理情境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程。2.受力分析的三个常用判据(1)条件判据：不同性质的力产生条件不同，进行受力分析时最基本的判据是其产生条件。(2)效果判据：有时是否满足某力产生的条件是很难判定的，可先根据物体的运动状态进行分析，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力。(3)特征判据：从力的作用是相互的这个基本特征出发，通过判定其反作用力是否存在来判定该力是否存在。 2 / 4【典型例题 1】(2019盐城三模)如图所示，一架无人机执行航拍任务时正沿直线朝斜向下方向匀速运动，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() 【典型例题 2】（2019浙江嘉兴期末）城市中路灯的供电线路经常用三角形的结构悬挂，如图所示，为这类结构的一种简化模型。图中硬杆 OA 可绕通过 A 点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可以忽略。如果静止悬挂物的质量为 m，AOC=，则关于钢索 OC 对 O 点的拉力 FOC以及杆 OA 对 O 点的弹力 FOA的计算结果，下列表述正确的是（ ）A BtanOAFmgsinOAFmgC DsinOCmgFtanOCmgF【典型例题 3】（2019浙江余姚期中）如图所示，用一根长为 的细绳一端固定l在 O 点，另一端悬挂质量为 m 的小球 A，为使细绳与竖直方向夹 30角且绷紧，小球 A 处于静止，应对小球施加的最小力等于（ ）A B C D3mg32mg33mg12mg变式精选变式精选1.重量为 100 N 的木箱放在水平地板上，至少要用 35 N 的水平推力，才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后，用 30 N 的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知：木箱与地板间的最大静摩擦力 Fmax_；木箱所受的滑动摩擦力 F_，木箱与地板间的动摩擦因数_。如果用 20 N 的水平推力推木箱，木箱所受的摩擦力是_。2.（2021 浙江杭州期末）如图所示，物体沿光滑竖直墙壁自由下落的过程中，受力个数是（）A. 1 个B. 2 个C. 3 个 D. 4 个 3 / 43.（2019浙江省嘉兴市期末）如图所示，一幼儿园小朋友在水平桌面上将两个形状不规则的石块成功叠放在一起，受到老师的表扬。下列说法正确的是（ ）A石块 c 受到水平桌面向右的摩擦力B石块 b 可能受 2 个力作用，也可能受 3 个力作用C石块 b 对 c 的压力与 c 对 b 的支持力是一对平衡力D石块 c 所受的重力与桌面对 c 的支持力是一对平衡力4.（2019浙江省宁波诺丁汉大学附属中学期中）如图所示，把光滑斜面上的物体所受重力 mg 分解为F1、F2两个力。图中 FN为斜面对物体的支持力，则下列说法正确的是（ ）AF1是斜面作用在物体上使物体下滑的力B物体受到 mg、FN、F1、F2共四个力的作用CF2是物体对斜面的压力D力 FN、F1、F2这三个力的作用效果与 mg、FN这两个力的作用效果相同5. (2019全国卷)用卡车运输质量为 m 的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图 12 所示。两斜面、固定在车上，倾角分别为 30和 60。重力加速度为 g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面、压力的大小分别为 F1、F2，则( )A.F1mg，F2mg3332B.F1mg，F2mg3233C.F1 mg，F2mg1232D.F1mg，F2 mg32126.（2021 浙江杭州期末）图示为一种学生小黑板，将黑板展开放在水平地面上，使得其顶角为，此时黑板擦恰好能静止放置在小黑板上。已知黑板擦的质量为，黑板与黑板擦之间的动摩擦因数为，重力m加速度大小为。下列说法正确的是（）gA. 黑板擦对黑板的压力大小为cos2mgB. 黑板擦对黑板的压力大小为sinmgC. 黑板对黑板擦的摩擦力大小为cosmg 4 / 4D. 黑板对黑板擦的作用力大小为mg7.（2021 浙江杭州期末）如图，一个质量为 m 的均匀光滑小球处于静止状态，三角劈与小球的接触点为P，小球重心为 O，PO 的连线与竖直方向的夹角为 则三角劈对小球的弹力（）A. 方向竖直向上，大小为 mgB. 方向竖直向上，大小为 mgcosC. 方向沿 PO 向上，大小为cosmgD. 方向沿 PO 向上，大小为 mgtan8.（2020 江苏扬州期末调研）用两条细绳把一个镜框悬挂在墙上，在如图所示的四种挂法中，细绳对镜框拉力最小的是（）A. B. C. D. 1 / 6新人教版高中物理必修 1 暑期预读课程（2021）第第 8 课时课时：共点力平衡、受力分析：共点力平衡、受力分析知识透视知识透视一、共点力的平衡1.平衡状态：物体处于静止状态或匀速直线运动状态。2.平衡条件：F合0 或。Fx0Fy0)如图甲和乙所示，小球静止不动，物块匀速运动。则小球 F合0；物块 Fx0，Fy0。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，其中任何一个力与另外两个力的合力大小相等、方向相反，并且这三个力可以形成一个封闭的矢量三角形。(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，其中任何一个力与另外几个力的合力大小相等、方向相反。二、受力分析1.把指定物体(研究对象)在特定的物理情境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程。2.受力分析的三个常用判据(1)条件判据：不同性质的力产生条件不同，进行受力分析时最基本的判据是其产生条件。(2)效果判据：有时是否满足某力产生的条件是很难判定的，可先根据物体的运动状态进行分析，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力。(3)特征判据：从力的作用是相互的这个基本特征出发，通过判定其反作用力是否存在来判定该力是否存在。 2 / 6【典型例题 1】(2019盐城三模)如图所示，一架无人机执行航拍任务时正沿直线朝斜向下方向匀速运动，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() 【答案】B【解析】无人机受重力和空气作用力，由于无人机匀速运动，故受力平衡，空气作用力竖直向上，与重力相互平衡，故 B 正确，A、C、D 错误。【典型例题 2】（2019浙江嘉兴期末）城市中路灯的供电线路经常用三角形的结构悬挂，如图所示，为这类结构的一种简化模型。图中硬杆 OA 可绕通过 A 点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可以忽略。如果静止悬挂物的质量为 m，AOC=，则关于钢索 OC 对 O 点的拉力 FOC以及杆 OA 对 O 点的弹力 FOA的计算结果，下列表述正确的是（ ）A BtanOAFmgsinOAFmgC DsinOCmgFtanOCmgF【答案】C【解析】以重物为研究对象，绳子对其拉力等于其重力，以 O 点为研究对象，分析受力，如图：根据平衡条件，结合几何知识，杆 AO 对 O 点的支持力：tanOAmgF；钢索 OC 对 O 点的拉力：OCmgFsin，故 C 正确、ABD 错误。【典型例题 3】（2019浙江余姚期中）如图所示，用一根长为 的细绳一端固定l在 O 点，另一端悬挂质量为 m 的小球 A，为使细绳与竖直方向夹 30角且绷紧，小球 A 处于静止，应对小球施加的最小力等于（ ） 3 / 6A B C D3mg32mg33mg12mg【答案】D【解析】以小球为研究对象，分析受力，作出力图如图所示：根据作图法分析得到，当小球施加的力 F 与细绳垂直时，所用的力最小。根据平衡条件，F 的最小值为：min1sin2Fmgmg，故 D 正确，ABC错误。变式精选变式精选1.重量为 100 N 的木箱放在水平地板上，至少要用 35 N 的水平推力，才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后，用 30 N 的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知：木箱与地板间的最大静摩擦力 Fmax_；木箱所受的滑动摩擦力 F_，木箱与地板间的动摩擦因数_。如果用 20 N 的水平推力推木箱，木箱所受的摩擦力是_。【答案】35 N30 N0.320 N2.（2021 浙江杭州期末）如图所示，物体沿光滑竖直墙壁自由下落的过程中，受力个数是（）A. 1 个B. 2 个C. 3 个 D. 4 个【答案】A【解析】对物体沿光滑竖直墙壁自由下落的过程，受力分析可知，只受到重力作用，因横向无挤压，则无水平弹力，墙面对物体无摩擦力，故物体只受 1 个力，则 A 正确，BCD 错误。故选 A。3.（2019浙江省嘉兴市期末）如图所示，一幼儿园小朋友在水平桌面上将两个形状不规则的石块成功叠放在一起，受到老师的表扬。下列说法正确的是（ ）A石块 c 受到水平桌面向右的摩擦力B石块 b 可能受 2 个力作用，也可能受 3 个力作用C石块 b 对 c 的压力与 c 对 b 的支持力是一对平衡力D石块 c 所受的重力与桌面对 c 的支持力是一对平衡力【答案】B【解析】以整体为研究对象，水平方向受力平衡，故水平桌面对 c 的摩擦力为零，故 A 错误；如果 b和 c 之间接触面不水平，两个石块有静摩擦力，则石块 b 受到三个力的作用：重力、c 对 b 的支持 4 / 6力、c 对 b 的静摩擦力。故 B 正确；石块 b 对 c 的压力与 c 对 b 的支持力是一对作用力与反作用力，故C 错误；桌面对 c 的支持力等于 c 和 b 的重力，与石块 c 所受的重力大小不相等，故 D 错误。4.（2019浙江省宁波诺丁汉大学附属中学期中）如图所示，把光滑斜面上的物体所受重力 mg 分解为F1、F2两个力。图中 FN为斜面对物体的支持力，则下列说法正确的是（ ）AF1是斜面作用在物体上使物体下滑的力B物体受到 mg、FN、F1、F2共四个力的作用CF2是物体对斜面的压力D力 FN、F1、F2这三个力的作用效果与 mg、FN这两个力的作用效果相同【答案】D【解析】F1不是斜面作用在物体上使物体下滑的力，F2不是物体对斜面的压力，这两个力只是重力沿着两方向的分力，分力与合力是等效替代的，实际不存在，故 AC 错误；物体只受重力和支持力两个力，故 B 错误；力 FN、F1和 F2的三个力的作用效果跟 mg、FN两个力的效果相同，故 D 正确，故选 D。5. (2019全国卷)用卡车运输质量为 m 的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图 12 所示。两斜面、固定在车上，倾角分别为 30和 60。重力加速度为 g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面、压力的大小分别为 F1、F2，则( )A.F1mg，F2mg3332B.F1mg，F2mg3233C.F1 mg，F2mg1232D.F1mg，F2 mg3212【答案】D【解析】卡车匀速行驶，圆筒受力平衡，对圆筒受力分析，如图所示。由题意知，力 F1与 F2相互垂直。由牛顿第三定律知F1F1，F2F2，则 F1mgsin 60mg，F2mgsin 30 mg，3212选项 D 正确。6.（2021 浙江杭州期末）图示为一种学生小黑板，将黑板展开放在水平地面上，使得其顶角为，此时黑板擦恰好能静止放置在小黑板上。已知黑板擦的质量为，黑板与黑板擦之间的动摩擦因数为，重力m 5 / 6加速度大小为。下列说法正确的是（）gA. 黑板擦对黑板的压力大小为cos2mgB. 黑板擦对黑板的压力大小为sinmgC. 黑板对黑板擦的摩擦力大小为cosmgD. 黑板对黑板擦的作用力大小为mg【答案】D【解析】如图所示，对黑板擦进行受力分析，如图所示：根据平衡条件 sin2Nmg cos2fmg根据牛顿第三定律，黑板擦对黑板的压力大小为 故 AB 错误；黑板对黑板擦的摩擦力sin2NNmg 大小为 故 C 错误；黑板对黑板擦的作用力大小为与的合力，大小和重力相等，故cos2fmgNfmgD 正确。故选 D。7.（2021 浙江杭州期末）如图，一个质量为 m 的均匀光滑小球处于静止状态，三角劈与小球的接触点为P，小球重心为 O，PO 的连线与竖直方向的夹角为 则三角劈对小球的弹力（）A. 方向竖直向上，大小为 mgB. 方向竖直向上，大小为 mgcosC. 方向沿 PO 向上，大小为cosmgD. 方向沿 PO 向上，大小为 mgtan【答案】C【解析】弹力中点线接触时方向垂直于线，即三角劈对球的弹力垂直于过 P 点的球的切线，然后根据平衡条件求弹力的大小对小球受力分析，三角劈对小球的弹力方向沿 PO 向上，采用合成法，如图，由几何知识得故选1cosmgNC8.（2020 江苏扬州期末调研）用两条细绳把一个镜框悬挂在墙上，在如图所示的四种挂法中，细绳对镜框 6 / 6拉力最小的是（）A. B. C. D. 【答案】B【解析】线框处于平衡状态，对线框进行受力分析，线框收到两个拉力和重力作用，合力等于零，可以知道两根绳子拉力的合力等于重力，绳子的夹角越小，绳子拉力越小，当两个绳子之间的夹角为 0 时，绳子的拉力最小，故 B 正确，A.C.D 错误【提示】本题解决时首先对线框进行受力分析，同时知道线框处于平衡状态，关键还要知道合力和分力遵循平行四边形定则，合力一定，分力夹角越大，分力越大