【步步高】2020年高考物理大一轮 第二章 专题2 共点力的平衡及应用 新人教版必修1

专题2 共点力的平衡及应用

导学目标 1.掌握共点力的平衡条件及推论.2.掌握整体法及隔离法的应用.3.会分析动态平衡问题及极值问题．

一、共点力的平衡 [基础导引]

1．如图1所示，一个人站在自动扶梯的水平台阶上随扶梯上 升( )

A．重力、支持力

B．重力、支持力、摩擦力

C．重力、支持力、摩擦力、斜向上的拉力 D．重力、支持力、压力、摩擦力

2．在图2中，灯重G＝20 N，AO与天花板间夹角α＝30 °，AO、

BO两绳受到的拉力多大？

[知识梳理] 共点力的平衡

力的作用点在物体上的____________或力的共点力 ____________交于一点的几个力叫做共点力．能简化成质点的物体受到的力可以视为共点力 图2 图1

匀速

，它受到的力有

试求

平衡状物体处于________状态或____________状态，叫做平衡状态 态．(该状态下物体的加速度为零) 合平衡条物体受到的________为零，即F件 ＝____或{ΣF＝0xΣFy＝0 思考：物体的速度为零和物体处于静止状态是一回事吗？ 二、平衡条件的推论 [基础导引]

1．如图3所示，斜面上放一物体m处于静止状态，试求斜面体的

作用力的合力的大小和方向．

图3

对物

2．光滑水平面上有一质量为5 kg的物体，在互成一定角度的五个水平力作用下做匀速运动，这五个力矢量首尾连接后组成一个什么样图形？若其中一个向南方向的5 N的力转动90°角向西，物体将做什么运动？ [知识梳理] 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________、方向________，为一对____________． 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，其中任意两个力的________一定与第三个力大小________、方向________． 3．多力平衡

如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的________大小________、方向________．

考点一 处理平衡问题常用的几种方法 考点解读 1．力的合成法

物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反；“力的合成法”是解决三力平衡问题的基本方法． 2．正交分解法

物体受到三个或三个以上力的作用时，常用正交分解法列平衡方程求解：Fx合＝0，Fy合＝0.为方便计算，建立直角坐标系时以尽可能多的力落在坐标轴上为原则． 3．三角形法

对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量平移使三力组成一个首尾依次相接的封闭三角形，进而处理物体平衡问题的方法叫三角形法；三角形法在处理动态平衡问题时方便、直观，容易判断． 4．对称法

研究对象所受力若具有对称性，则求解时可把较复杂的运算转化为较简单的运算，或者将复杂的图形转化为直观而简单的图形．所以在分析问题时，首先应明确物体受力是否具有对称性． 典例剖析

例1 如图4所示，不计滑轮摩擦，A、B两物体均处于静止

状态．现

加一水平力F作用在B上使B缓慢右移，试分析B所受的变 化情况．

例2 如图5所示，重为G的均匀链条挂在等高的两钩上，链条悬挂

处与水平方向成θ角，试求： (1)链条两端的张力大小； (2)链条最低处的张力大小．

图5 图4

力F

例3 如图6所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的球，小

球被竖直的木板挡住，不计摩擦，则球对挡板的压力是 ( )

A．mgcos α B．mgtan α C.

mg

D．mg cos α

图6

小

思维突破 共点力作用下物体平衡的一般解题思路：

考点二 动态平衡问题 考点解读

“动态平衡”是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题．解决这类问题的一般思路是：把“动”化为“静”，“静”中求“动”． 典例剖析

例4 如图7所示，两根等长的绳子AB和BC吊一重物静止，绳

子与水平方向夹角均为60°.现保持绳子AB与水平方向角不

图7

两根

的夹

绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水平方向，在这一过程中，绳子BC 的拉力变化情况是 ( ) A．增大

B．先减小，后增大 C．减小