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第3讲受力分析共点力的平衡;课程标准
能用共点力的平衡条件分析日常生活中的问题.
素养目标
物理观念:知道什么是受力分析,知道平衡状态和平衡条件.
科学思维:
(1)熟练应用整体法、隔离法进行受力分析,画出受力示意图.
(2)能应用共点力的平衡条件结合数学知识,分析平衡问题.;考点一;考点一;考点一受力分析
●———【必备知识·自主落实】———●
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________,这个过程就是受力分析.
2.受力分析的注意事项
(1)养成按照一定顺序进行受力分析的习惯.
(2)涉及弹簧弹力时,要注意拉伸或压缩可能性分析.
(3)分析摩擦力时要特别注意摩擦力的方向.
(4)对于不能确定的力可以采用假设法分析.;●———【关键能力·思维进阶】———●
1.受力分析的一般步骤;2.整体法与隔离法;例1(多选)如图所示,两梯形木块A、B叠放在水平地面上,始终处于静止状态,A、B之间的接触面倾斜.A通过轻弹簧连接竖直墙面,轻弹簧处于水平拉伸状态.关于两木块的受力,下列说法正确的是()
A.A受到B的摩擦力沿接触面向上
B.木块A可能受三个力作用
C.木块A一定受四个力作用
D.木块B受到地面施加的水平向右的摩擦力;例2如图所示,a、b两个小球穿在一根粗糙的固定杆上(球的小孔比杆的直径大),并且通过一条细绳跨过定滑轮连接.已知b球质量为m,杆与水平面成θ角,不计滑轮的一切摩擦,重力加速度为g.当两球静止时,Oa段绳与杆的夹角也为θ,Ob段绳沿竖直方向,重力加速度为g,则下列说法正确的是()
A.a一定受到4个力的作用
B.b只受到2个力的作用
C.绳子对a的拉力大小有可能等于mg
D.a的质量一定为mtanθ;?;考点二;考点二共点力的平衡条件及应用
●———【必备知识·自主落实】———●
1.平衡状态
(1)静止.
(2)________运动.
2.平衡条件
(1)物体所受________为零,即F合=0.
(2)若采用正交分解法,平衡条件表达式为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________________.
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________三角形.;
3.处理共点力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.;●———【关键能力·思维进阶】———●
求解共点力平衡问题的常用方法:
(1)合成法:一个力与其余所有力的合力等大反向,常用于非共线三力平衡.
(2)正交分解法:Fx合=0,Fy合=0,常用于多力平衡.
(3)矢量三角形法:把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形,常用于非特殊角的一般三角形.;考向1合成法
例3[2023·浙江6月]如图所示,水平面上固定两排平行的半圆柱体,重为G的光滑圆柱体静置其上,a、b为相切点,∠aOb=90°,半径Ob与重力的夹角为37°.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为()
A.Fa=0.6G,Fb=0.4G
B.Fa=0.4G,Fb=0.6G
C.Fa=0.8G,Fb=0.6G
D.Fa=0.6G,Fb=0.8G;解析:对光滑圆柱体受力分析如图
由题意有
Fa=Gsin37°=0.6G
Fb=Gcos37°=0.8G
故选D.;?;?;?;?;?;?;
核心素养提升利用平衡条件解决实际问题
联系日常生活,创新试题情境化设计,渗透实验的思想,考查学生分析解决实际问题的能力,引导学生实现从“解题”到“解决问题”的转变.;情境1工人推车——科学思维
典例1[2024·四川成都高考专家联测]如图甲所示,工人用推车运送石球,到达目的地后,缓慢抬起把手将石球倒出(图乙).若石球与板OB、OA之间的摩擦不计,∠AOB=60°,图甲中BO与水平面的夹角为30°,则在抬起把手使OA变得水平的过程中,石球对OB板的压力N1、对OA板的压力N2的大小变化情况是()
A.N1减小、N2先增大后减小
B.N1减小、N2增大
C.N1增大、N2减小
D.N1增大、N2先减小后增大;?;?;?;情境3瓜子破壳器——科学思维
典例3[2024·福建福州检测]有一种瓜子破壳器如图甲所示,将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间,按压瓜子即可破开瓜子壳.破壳器截面如图乙所示,瓜子的剖面可视作顶角为θ的扇形,将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体A、B之间,并用竖直向下的恒力F按压瓜子且保持静止,若此时瓜子壳未破开,忽略瓜子自重,
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