第4节 受力分析 共点力的平衡
一、受力分析 1．受力分析的定义
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, 这个过程就是受力分析。
2．受力分析的一般步骤
二、共点力作用下物体的平衡 1．平衡状态
(1)静止：物体的速度和加速度都等于零的状态。
(2)匀速直线运动：物体的加速度为零、速度不为零的状态。 2．平衡条件
(1)物体所受合外力为零, 即F合＝0。[注2]
(2)若采用正交分解法, 平衡条件表达式为Fx＝0, Fy＝0。 3．物体平衡条件的相关推论
(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, 其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反。[注3]
(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合力大小相等, 方向相反。
【注解释疑】
[注1] (1)只分析物体受到的力, 不分析物体对其他物体的力。 (2)只分析外力, 不分析内力。 (3)性质力和效果力不可重复分析。
(4)分力与合力不可重复分析。
[注2] 物体处于平衡状态时, 所受合力一定为零, 物体所受合力为零时, 也一定处于平衡状态, 即合力为零是平衡状态的充要条件。
[注3] 三力首尾相连, 构成封闭三角形。
[深化理解]
1.物体速度为零时, 不一定处于平衡状态, 如竖直上抛运动到最高点。 2.物体处于平衡状态时, 沿任意方向的合力均为0。
3.物体受多个力作用处于平衡状态时, 其中几个力的合力与其余力的合力必定等大反向。
[基础自测]
一、判断题
(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)物体的速度为零即处于平衡状态。(×) (4)物体处于平衡状态时, 其加速度一定为零。(√)
(5)物体受两个力作用处于平衡状态, 这两个力必定等大反向。(√) (6)物体处于平衡状态时, 其所受的作用力必定为共点力。(×)
(7)物体受三个力F1、F2、F3作用处于平衡状态, 若将F2转动90°, 则三个力的合力大小为2F2。(√)
二、选择题
1．(2013·重庆高考)如图所示, 某人静躺在椅子上, 椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ。若此人所受重力为G, 则椅子各部分对他的作用力的合力大小为( )
A．G C．Gcos θ
B．Gsin θ D．Gtan θ
解析：选A 人静躺在椅子上, 处于平衡状态, 因此, 椅子各部分对他的作用力的合力与人的重力G等大反向, A正确。
2.如图, 质量mA>mB的两物体A、B叠放在一起, 靠着竖直墙面, 让它们由静止释放, 在沿粗糙墙面下落过程中, 物体B的受力示意图是( )
解析：选A A与B整体同时沿竖直墙面下滑, 受到重力, 墙壁对其没有支持力, 如果
有, 将会向右加速运动, 因为没有弹力, 故也不受墙壁的摩擦力, 即只受重力, 做自由落体运动。由于整体做自由落体运动, 处于完全失重状态, 故A、B间无弹力, 再对物体B受力分析, 只受重力, 故A项正确。
3．[鲁科版必修1 P97 T2](多选)如图所示, 水平地面上的物体A, 在斜向上的拉力F的作用下, 向右做匀速运动, 则下列说法中正确的是( )
A．物体A可能只受到三个力的作用 B．物体A一定受到四个力的作用
C．物体A受到的滑动摩擦力大小为Fcos θ D．物体A对水平面的压力大小一定为Fsin θ
解析：选BC 物体水平向右做匀速运动, 合力必为零, 所以必受水平向左的摩擦力, 且有f＝Fcos θ, 因滑动摩擦力存在, 地面一定对物体A有竖直向上的支持力, 且有N＝mg－Fsin θ, 所以选项B、C正确, A、D错误。
高考对本节内容的考查, 主要集中在共点力的平衡条件及其推论、整体法与隔离法的应用等, 其中动态平衡问题常结合实际应用进行考查, 主要以选择题的形式呈现, 难度中等。
考点一 物体的受力分析[基础自修类]
[题点全练]
1．[单个物体的受力分析]
(多选)如图所示, 固定斜面上有一光滑小球, 与一竖直轻弹簧P和一平行斜面的轻弹簧Q连接着, 小球处于静止状态, 则关于小球所受力的个数可能的是( )
A．1 C．3
B．2 D．4
解析：选BCD 设小球质量为m, 若FP＝mg, 则小球只受拉力FP和重力mg两个力作用；若FP 2．[多个物体的受力分析] 如图所示, 质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间, 处于静止状态。m和M的接触面与竖直方向的夹角为α, 重力加速度为g, 若不计一切摩擦, 下列说法正确的是( )
2024版高考物理一轮复习第二章第4节受力分析共点力的平衡讲义含解析 08
