2018届高考物理二轮复习受力分析物体的静态平衡学案(全国通用)

力与物体的平衡

一、知识规律 (1)受力分析三关键．

①选对象：选定研究对象，将其从系统中隔离出来． ②定顺序：先分析场力，后分析接触力． ③明规律：只分析性质力，不分析效果力． (2)物体受力平衡两要点．

①平衡状态：物体静止或匀速直线运动． ②平衡条件：F合＝0或Fx＝0，Fy＝0. 二．思想方法

(1)物理思想：等效思想、分解思想．

(2)物理方法：假设法、矢量三角形法、整体法和隔离法、正交分解法、合成法、转换研究对象法等. 三、知识网络

考点一 受力分析 物体的静态平衡

一、基础知识回顾 1．弹力

(1)大小：弹簧在弹性限度内，弹力的大小可由胡克定律F＝kx计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解．

(2)方向：一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向．

2．摩擦力

(1)大小：滑动摩擦力Ff＝μFN，与接触面的面积无关；静摩擦力0＜Ff＜Ffmax，具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求．

(2)方向：沿接触面的切线方向，并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反．

3．电场力

(1)大小：F＝qE.若为匀强电场，电场力则为恒力；若为非匀强电场，电场力则与电荷所处的位置有关．点电荷间的库仑力F＝kq1q2

2. r(2)方向：正电荷所受电场力方向与场强方向一致，负电荷所受电场力方向与场强方向相反．

4．安培力

(1)大小：F＝BIL，此式只适用于B⊥I的情况，且L是导线的有效长度，当B∥I时F＝0.

(2)方向：用左手定则判断，安培力垂直于B、I决定的平面． 5．洛伦兹力

(1)大小：F＝qvB，此式只适用于B⊥v的情况．当B∥v时F＝0.

(2)方向：用左手定则判断，洛伦兹力垂直于B、v决定的平面，

洛伦兹力不做功．

6．共点力的平衡

(1)平衡状态：物体静止或做匀速直线运动． (2)平衡条件：F合＝0或Fx＝0，Fy＝0. (3)常用推论

①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反．

②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形．

二、能力方法概括 1．受力分析的基本步骤 (1)明确研究对象 (2)隔离物体分析

(3)按顺序分析力：一般先找重力，再找弹力、摩擦力，最后分析其它力，切勿漏力．

(4)画受力示意图

2．求解共点力平衡问题的常用方法

(1)力的合成法与效果分解法：以受3个共点力平衡为例，将其中任两个力合成，其合力与第3个力大小相等、方向相反；或将某一个力按力的作用效果分解(沿另两个力的反方向)．

(2)正交分解法：把各力分别分解到x轴和y轴上，运用坐标轴方向上合力等于零的条件求解．

(3)图解法：当物体所受的力变化时，根据物体的受力特点进行受力分析，画出平行四边形或三角形．注意明确各个力中变化的力和不变的力，结合数学规律对比分析，使动态问题静态化、抽象问题形象化．

(4)矢量三角形法：将三力或多力首尾相接围成一个顺向封闭三

角形或多边形，该方法主要用来解决三力平衡问题．若力的三角形为直角三角形，则运用勾股定理及三角函数知识求解；若力的三角形为斜三角形，则运用正弦定理、余弦定理或相似三角形的知识求解．

命题方向1 受力分析与整体法、隔离法

[例1] (多选)如图所示，放在水平地面上的斜面体M上叠放物体m，两者之间用一条处于伸长状态的弹簧相连，整体装置相对水平地面静止，则M、m的受力情况是( )

A．m受到的摩擦力一定沿斜面向下 B．m可能受到三个力的作用 C．地面对M的摩擦力向右 D．地面与M间没有摩擦力

解析 选取m为研究对象，m一定受到重力、支持力和弹簧的拉力F，是否受摩擦力及摩擦力的方向要根据F与mgsin α的关系判断：若F＞mgsin α，摩擦力沿斜面向下，若F＜mgsin α，摩擦力沿斜面向上，若F＝mgsin α，则不受摩擦力，故A错，B对．选M、

m整体为研究对象，系统受竖直方向上的重力和支持力作用，没有相

对地面运动的趋势，故地面与M间无摩擦力，故C错，D对．

答案 BD

方法总结

1．在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析．

2．采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同．

3．当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此