人教高中物理专题强化二 受力分析 共点力的平衡.docx

专题强化二　受力分析　共点力的平衡
【专题解读】 1.本专题是本章重要知识和规律的综合，特别是受力分析和共点力平衡条件的应用，是高考的重点和热点。
2.高考对本专题内容的考查主要是在选择题中作为一个考查点出现，但近年在计算题中也作为一个力学或电学考点命题。
3.用到的相关知识有：受力分析、力的合成与分解、共点力的平衡条件；用到的主要方法有：整体法与隔离法、合成法、正交分解法等。
题型一　物体的受力分析　
1.力学中的五种力
种类
大小
方向
重力
G＝mg(不同高度、纬度、星球，g不同)
竖直向下
弹簧弹力
F＝kx(x为形变量)
沿弹簧轴线
静摩擦力
0＜Ff静≤Ffmax
与相对运动趋势方向相反
滑动摩擦力
Ff滑＝μFN
与相对运动方向相反
万有引力
F＝G
沿质点间的连线
2.受力分析
(1)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)一般步骤
3.整体法与隔离法

整体法
隔离法
概念
将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开来分析的方法
选用原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度
研究系统内物体之间的相互作用力
【例1】 (2021·1月湖南普高校招生适应性考试，6)如图1，一根质量为m的匀质绳子，两端分别固定在同一高度的两个钉子上，中点悬挂一质量为M的物体。系统平衡时，绳子中点两侧的切线与竖直方向的夹角为α，钉子处绳子的切线方向与竖直方向的夹角为β，则(　　)
图1
A.＝ B.＝
C.＝ D.＝
答案　B
解析　以M为研究对象，2FT1cos α＝Mg①
以M和m整体为研究对象，则2FT2cos β＝(m＋M)g②
FT1sin α＝FT2sin β③
由①②③得：＝，B正确。
【变式1】 [2020·天津市东丽区等级考试模拟(三)]如图2所示，水平面上的P、Q两物块的接触面水平，二者叠在一起在作用于Q上的水平恒定拉力F的作用下向右做匀速运动，某时刻撤去力F后，二者仍能不发生相对滑动。关于撤去F前后Q的受力个数的说法正确的是(　　)
图2
A.撤去F前6个，撤去F后瞬间5个
B.撤去F前5个，撤去F后瞬间5个
C.撤去F前5个，撤去F后瞬间4个
D.撤去F前4个，撤去F后瞬间4个
答案　B
解析　撤去F前，物体Q受到：重力、地面的支持力、P对Q的压力、地面对Q的摩擦力和力F共5个力的作用；撤去F后的瞬间，两物体做减速运动，此时Q受力： 重力、地面的支持力、P对Q的压力、地面对Q的摩擦力和P对Q的摩擦力，共5个力作用，选项B正确。
【变式2】 (2020·安徽庐巢七校联盟第三次联考)如图3甲所示， A、B两小球通过两根轻绳连接并悬挂于O点，已知两轻绳OA和AB的长度之比为∶1，A、B两小球质量分别为2m和m，现对A、B两小球分别施加水平向右的力F1和水平向左的力F2，两球恰好处于如图乙的位置静止，此时B球恰好在悬点O的正下方，轻绳OA与竖直方向成30°，则(　　)
图3
A.F1＝F2 B.F1＝F2
C.F1＝2F2 D.F1＝3F2
答案　C
解析　由题意知两轻绳OA和AB的长度之比为∶1，B球恰好在悬点O的正下方，由几何关系可知，OA与AB垂直；以B球为研究对象，受力示意图如图甲所示，由平衡条件得
F2＝mgtan(90°－30°)＝mg
以A、B两球整体为研究对象，受力示意图如图乙所示，由平衡条件得
F1－F2＝3mgtan 30°＝mg
可得F1＝2mg，即F1＝2F2，故C正确。
题型二　静态平衡问题
1.共点力平衡
(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若三个不共线的共点力合力为零，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。
2.处理平衡问题的基本思路
确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程
→求解或作讨论。
3.常用的方法
(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们的方向时常用假设法。
(2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、图解法等。
【例2】 (2019·全国卷Ⅲ，16)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4所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ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