高中人教物理必修1 第二章 第3讲.doc

第3讲　共点力的平衡条件和应用
知识排查
受力分析
1.受力分析：把研究对象(指定物体)在特定的物理环境中受到的所有力都找出来，并画出受力示意图的过程。
2．受力分析的一般顺序
(1)画出已知力。
(2)分析场力(重力、电场力、磁场力)。
(3)分析弹力。
(4)分析摩擦力。
共点力的平衡条件
1.平衡状态
物体处于静止或匀速直线运动的状态，即a＝0。
2．平衡条件
F合＝0或
如图甲所示，小球静止不动，如图乙所示，物块匀速运动。
则：小球F合＝0　FNsin θ＝F推，FNcos θ＝mg。
物块Fx＝F1－Ff＝0，Fy＝F2＋FN－mg＝0。
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，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等，方向相反。
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，其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等，方向相反。
小题速练
1．思考判断
(1)对物体受力分析时，只能画该物体受到的力，其他物体受到的力不能画在该物体上。(　　)
(2)物体沿光滑斜面下滑时，受到重力、支持力和下滑力的作用。(　　)
(3)加速度等于零的物体一定处于平衡状态。(　　)
(4)速度等于零的物体一定处于平衡状态。(　　)
(5)若三个力F1、F2、F3平衡，若将F1转动90°时，三个力的合力大小为F1。(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√
2．(多选)如图1所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻所受的外力可能有(　　)
图1
A．2个　　　　B．3个 C．4个　　　　D．5个
解析　若斜面体P受到的弹簧弹力F等于其重力mg，则MN对P没有力的作用，如图甲所示，P受到2个力，A项正确；若弹簧弹力大于P的重力，则MN对P有压力FN，只有压力FN，则P不能平衡，一定存在一个向右的力，只能是MN对P的摩擦力Ff，P此时受到4个力，如图乙所示，C项正确。
答案　AC
3．天然平衡岩带给我们的那种仿佛时间停止的静态之美成为很多艺术家的灵感源泉，他们不断尝试着复制这种不可思议的平衡之美。达莱尔·雷特便是这样一位艺术家，在其最为著名的作品中，雷特将一块大石头放在石化木顶端一块微小的基岩上。这块大石头并非呈现出直立姿态，则是倾斜着身子。则关于大石头的受力下述正确的是(　　)
图2
A．大石头一定受到三个力的作用
B．基岩对大石头的支持力一定竖直向上
C．基岩对大石头的支持力等于石头重力
D．基岩对大石头的作用力一定竖直向上
解析　由于大石头和支持它的石化木之间的接触面情形未知，可能水平也可能有倾斜，但大石头处于平衡状态，基岩对大石头的作用力一定竖直向上，选项D正确。
答案　D
　受力分析
1．受力分析的基本思路
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根据其产生条件。
(2)效果判据：有时候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。
【例1】　(多选)如图3所示，在水平力F作用下，A、B保持静止。若A与B的接触面是水平的，且F≠0，则B的受力个数可能为 (　　)
图3
A．3个 B．4个 C．5个 D．6个
解析　先对A、B整体受力分析，受重力、推力、支持力；当推力平行斜面向上的分力大于重力的下滑分力时，有上滑趋势；当推力平行斜面向上的分力小于重力的下滑分力时，有下滑趋势；当推力平行斜面向上的分力等于重力的下滑分力时，无滑动趋势；再对A受力分析，受推力、重力、支持力和向左的静摩擦力，共4个力；最后对B受力分析，受重力、A对B的压力和向右的静摩擦力，斜面对B的支持力，若B物体相对斜面有滑动趋势，则还要受到斜面的静摩擦力，若相对斜面无滑动趋势，则不受斜面的静摩擦力，即物体B可能受4个力，也可能受5个力，故选项B、C正确。
答案　BC
【拓展1】　(多选)在[例1]中，若力F作用在B上，则B的受力个数可能为(　　)
图4
A．3个 B．4个 C．5个 D．6个
解析　B物体一定受重力、斜面的支持力、A的压力和力F，斜面对B可能有摩擦力，也可能没有，故B可能受4个力或5个力，选项B、C