2020年高考物理一轮复习第2章相互作用第7讲受力分析物体的平衡学案(含解析)

第7讲 受力分析 物体的平衡

考点一 物体的受力分析、平衡条件的应用

一、物体的受力分析 1．受力分析

(1)定义：把指定物体(研究对象)在特定的物理环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)受力分析的一般顺序

先分析场力(重力、电场力、磁场力)，再分析接触力(弹力、摩擦力)，最后分析其他力。 2．受力分析的四个步骤

二、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，即加速度a＝0。 2．平衡条件：F合＝0或?3．平衡条件的推论 二力 平衡 三力 平衡 多力 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 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；并且这三个力的矢量可以形成一个矢量三角形 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 ?Fx＝0???Fy＝0

。

4．解决平衡问题的四种常用方法

合成法 效果 分解法 续表 正交 分解法 三角 形法 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 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 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 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

如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心。一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ。下列关系正确的是( )

A．F＝

mgtanθ

B．F＝mgtanθ D．FN＝mgtanθ

C．FN＝

tanθ解析 解法一：合成法

mg滑块受力如图甲所示，由平衡条件知：＝tanθ?F＝，FN＝。

Ftanθsinθ

mgmgmg

解法二：效果分解法

将重力按产生的效果分解，如图乙所示，F＝G2＝，FN＝G1＝。

tanθsinθ解法三：正交分解法

将滑块受的力水平、竖直分解，如图丙所示，

mgmgmg＝FNsinθ，F＝FNcosθ，

联立解得F＝，FN＝。

tanθsinθ解法四：三角形法

如图丁所示，滑块受的三个力平衡，那么这三个力一定组成封闭三角形，解直角三角形得F＝

，FN＝。故A正确，B、C、D错误。

tanθsinθ

mgmgmgmg答案 A 方法感悟

对于物体所受的三个力中，有两个力互相垂直，用合成法、效果分解法和三角形法比较简单。对于物体受三个以上的力而处于平衡状态时，用正交分解法比较简单。

如图甲所示，水平地面上固定一倾角为30°的表面粗糙的斜劈，一质量为m的小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑。现对小物块施加一水平向右的恒力F，使它沿该斜劈表面匀速上滑。如图乙所示，则F大小应为( )

A.3mg C.3

mg 4

B.D.3

mg 33mg 6

答案 A

解析 小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑，则有mgsin30°＝μmgcos30°，可得小物块与斜劈表面间的动摩擦因数μ＝tan30°，现对小物块施加一水平向右的恒力，小物块能沿着斜劈表面匀速上滑，受力分析如图所示。根据平衡条件：

沿斜面方向：Fcos30°－f－mgsin30°＝0， 垂直斜面方向：N＝mgcos30°＋Fsin30°。

又f＝μN，联立可得：F＝3mg，故A正确，B、C、D错误。

考点二 整体法与隔离法解决平衡问题

整体法与隔离法的比较

选用 原则 注意 问题 整体法 研究系统外的物体对系统整体的作用力或者系统整体的加速度 受力分析时不考虑系统内各物体之间的相互作用力 力 隔离法 研究系统内部各物体之间的相互作用一般情况下先隔离受力较少的物体