【物理】2019届二轮复习物体的受力分析学案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习物体的受力分析学案（全国通用）

重难讲练 受力分析是力学的一个基础，贯穿于整个高中物理，受力分析就是分析物体受哪些力的作用，并将物体所受的力在力的示意图中表示出来，有时还需求出各力的大小及合力的大小．只有正确分析出物体的受力，才能进一步研究物理过程，因此正确的受力分析，是成功解决问题的关键.‎ ‎1．物体受力分析的一般思路 ‎ ‎ ‎ 2．物体受力分析的要领 ‎ (1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在所研究的对象上．‎ ‎ (2)只分析根据性质命名的力，不用分析根据效果命名的力，如动力、阻力、下滑力等．‎ ‎ (3)每分析一个力，都应找出施力物体，以防止多分析某些不存在的力．‎ ‎ (4)如果一个力的方向难以确定，可用假设法分析．‎ ‎ (5)物体的受力情况会随运动状态的改变而改变，必要时要根据学过的知识通过计算确定．‎ ‎ (6)合力与分力不同时分析：合力和分力不能同时作为物体所受的力，只分析实际存在的力，不分析它们的合力或分力．‎ ‎ (7)受力分析需要严谨，外部作用看整体，互相作用要隔离，找施力物体防“添力”，顺序分析防“漏力”．分力和合力避免重复，性质力和效果力避免重记．‎ ‎3．对物体进行受力分析时应注意 ‎(1)为了使问题简化，题目中会出现一些带有某种暗示的提法，如“轻绳”“轻杆”暗示不考虑绳与杆的重力；“光滑面”暗示不考虑摩擦力；“滑轮”“光滑挂钩”暗示两侧细绳中的拉力相等．‎ ‎ (2)弹力表现出的形式是多种多样的，平常说的“压力”“支持力”“拉力”“推力”“张力”等实际上都是弹力．‎ ‎(3)静摩擦力产生的条件中相对运动的趋势要由研究对象受到的某些他力来确定，例如，放在倾角为θ的粗糙斜面上的物体A，当用一个沿着斜面向上的拉力F作用时，物体A处于静止状态．从一般的受力分析方法可知A一定受重力G、斜面支持力FN和拉力F，但静摩擦力可能沿斜面向下，可能沿斜面向上，也可能恰好是零，这需要分析物体A所受重力沿斜面的分力与拉力F的大小关系来确定．‎ ‎(4)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力相混淆．譬如以A物体为研究对象，则要找出“甲对A”“乙对A”……的力，而“A对甲”“A对乙”……的力就不是A所受的力．‎ ‎(5)对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其 ，即每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有．‎ ‎(6)合力和分力不能重复考虑．如在分析斜面上的物体的受力情况时，不能把物体所受的重力和“下滑力”并列为物体所受的力，因为“下滑力”是重力沿斜面方向的分力．‎ ‎(7)“性质力”和“效果力”不能重复分析．例如：有人认为在竖直面内做圆周运动的物体运动到最高点时(如图所示)，受到重力、绳的拉力和向心力三个力的作用．实际上向心力是效果力，是由重力和绳的拉力的合力来提供的，不属于某一性质的力，这样的分析是重复的，小球在最高点只受重力和绳的拉力．‎ ‎ ‎ ‎(8)画出受力示意图时，物体所受的各个力应画成共点力，力的作用点可沿力的方向移动．‎ ‎【典例1】L形木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示．若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力．则木板P的受力个数为(　　)‎ A．3　　　　B．4　 C．5　　　 D．6‎ ‎【答案】C ‎【典例2】如图所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈上，现用大小均为F ‎、方向相反的水平力分别推A和B，它们均静止不动，则(　　)‎ A．A与B之间一定存在摩擦力 B．B与地面之间可能存在摩擦力 C．B对A的支持力可能小于mg D．地面对B的支持力的大小一定等于(M＋m)g ‎【答案】 CD　‎ ‎【典例3】 如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O。轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲、乙均处于静止状态。(已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8, tan 37°=0.75,g取10 N/kg)求:‎ ‎ ‎ ‎(1)轻绳OA、OB受到的拉力各多大?(试用三种方法求解)‎ ‎(2)物体乙受到的摩擦力多大?方向如何?‎ 答案 (1)m1g　m1g　(2)m1g　方向水平向左 解析 (1)方法一:对结点O进行受力分析(如图),把FA与FB合成 方法二:把甲对O点的拉力按效果分解为FOA和FOB,如图所示 则FOA=m1g,FOB=m1gtan θ=m1g。‎ ‎【跟踪训练】‎ ‎1.如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F的作用下，A、B保持静止，物体B受力的个数为( )‎ A．2　　B．3　 C．4　　D．5‎ ‎【答案】C ‎【解析】对B受力分析如图所示．由图可知：物体B受重力G、A对B的弹力FN、静摩擦力 及推力F的作用，其中静摩擦力是否存在，可用假设法来判断；若没有，B所受的三个力的合力不可能平衡，故选C． ‎ ‎2. 如图所示，固定斜面上有一光滑小球，分别与一竖直轻弹簧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不可能的是(　　)‎ A．1　　　　　　　　　　 B．2‎ C．3 D．4‎ ‎【答案】A　‎ ‎4. 如图所示，一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力F作用下，处于静止状态，则下列判断正确的是(　　) ‎ A．木块一定受到4个力的作用 ‎ B．木块可能受到2个力的作用 C．逐渐增大推力F，木块将继续保持静止状态 D．木块受天花板的摩擦力随推力F的增大而增大 ‎【答案】 AC　‎ ‎【解析】木块在重力作用下，有沿天花板下滑的趋势，一定受到静摩擦力，则天花板对木块一定有弹力．木块受力如图，‎ 故A正确，B错误；根据平衡条件得：F＝FN＋Gcos α，Ff＝Gsin α.逐渐增大F的过程，FN增大，最大静摩擦力增大，而木块受到的静摩擦力Ff不变，木块将始终保持静止，故C正确，D错误．‎ ‎5．如图所示，水平地面上堆放着原木．关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是(　　)‎ A．M处受到的支持力竖直向上 B．N处受到的支持力竖直向上 C．M处受到的静摩擦力沿MN方向 D．N处受到的静摩擦力沿水平方向 ‎【答案】A　‎ 模拟提升 ‎1．（2018届广西柳州高级中学高三5月冲刺模拟理 综合）‎ 两个质量相同的直角楔形物体a和b，分别在垂直于斜边的恒力F1和F2作用下静止在竖直墙面上，如图所示，下列说法正确的是 A． a、b一定都受四个力的作用 B． a、b所受摩擦力的方向都是竖直向上 C． F2一定小于F1‎ D． F1、F2大小可能相等 ‎【答案】D ‎【解析】对a受力分析如图1：除摩擦力外的三个力不可能平衡，故一定有摩擦力，摩擦力方向竖直向上，故a受四个力；‎ 除摩擦力外对b受力分析如图2：除摩擦力外，N、、mg三力有可能平衡，沿竖直方向和水平方向分解，设与竖直方向夹角为α则有：，，解得；‎ ‎2．（2019届山西省部分学校高三8月摸底调研）‎ 如图所示，物体被三段绳子悬吊，处于静止状态。已知三段绳子能承受的最大拉力均为T，aO绳与竖直方向成角、cO绳水平。现不断增大物体的重量，若要三段绳子都不断裂，物体的重量最大不能超过 A． Tsin B． Tcos C． Ttan D． ‎ ‎【答案】B ‎【解析】对O点受力分析，根据平衡条件，三个拉力可以构成首尾相连的矢量三角形，如图所示：‎ ‎ 其中：Fb=G，Fa最大，当Fa=T时可解得Fb=G=Tcosθ，故ACD错误， B正确；故选B。‎ ‎3．（2019届辽宁省六校协作体高三上期初联考）‎ 如图所示，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢从底部爬到a处，则下列说法正确的是(　　)‎ A． 在a点蚂蚁受到的合力大于在b点受到的合力 B． 在a点碗对蚂蚁的作用力大于在b点的作用力 C． 在a点碗对蚂蚁的摩擦力大于在b点的摩擦力 D． 在a点碗对蚂蚁的支持力大于在b点的支持力 ‎【答案】C ‎4．（2017-2018云南省昆明市黄冈实验学校高一下期末）‎ 如图所示，一个木箱静止在倾角为θ的固定斜面上，则 ‎ ‎ A． 木箱受到四个力作用 B． 木箱受到两个力作用 C． 木箱一定受到摩擦力作用 D． 木箱所受的合力不等于零 ‎【答案】C ‎5．（2017-2018贵州省黔东南州天柱二中高二第二期末）‎ 如图所示，水平地面上质量为m的物体A在斜向上的拉力F的作用下，向右做匀速运动，力F与水平面的夹角为θ，物体与地面间的动摩擦因数为μ，则下列说法中正确的是(　　)‎ A． 物体受到三个力的作用 B． 物体与地面间的弹力大小为mg C． 物体受到了的摩擦力大小为FCOSθ D． 物体受到的摩擦力大小为μ（mg＋FCOSθ）‎ ‎【答案】C ‎【解析】A、物体受到重力、支持力、拉力、摩擦力四个力的作用，故A错；‎ B、根据平衡可知，物体与地面之间的弹力大小 ，故B错；‎ C、根据水平方向上平衡可知 ，故C对；‎ D、物体受到的摩擦力大小为 ，故D错；‎ 故选C ‎6．（2017-2018广东省汕头市达濠华侨中学高一上期末）‎ 如图所示，工件随倾斜传送带匀速上升的过程中，关于工件受力情况分析正确的是（　　）‎ A． 工件受到四个力，分别是重力、支持力、摩擦力、牵引力 B． 工件受到三个力，分别是重力、支持力、摩擦力 C． 工件受到的摩擦力沿传送带向上 D． 工件受到的摩擦力沿传送带向下 ‎【答案】BC ‎7．（2017-2018江西省南昌市外国语学校高二下期末）‎ 如图所示，桌面上固定一个光滑竖直挡板，现将一个长方形物块A与截面为三角形的垫块B叠放在一起，用水平外力F缓缓向左推动B，使A缓慢升高，设各接触面均光滑，则该过程中( ) ‎ A． A和B均受三个力作用而平衡 B． B对桌面的压力不变 C． A对B的压力越来越小 D． 推力F的大小恒定不变 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 先以A为研究对象，分析受力情况：重力、墙的弹力和斜面的支持力，共三个力；B受到重力、A的压力、地面的支持力和推力F四个力。故A错误；‎ B. 当B向左移动时，B对A的支持力和墙对A的支持力方向均不变，根据平衡条件得知，这两个力大小保持不变。则A对B的压力也保持不变。‎ 对整体分析受力如图所示，由平衡条件得知，‎ F=N1，挡板对A的支持力N1不变，则推力F不变。‎ ‎8．（2019届宁夏银川一中高三第一次月考）‎ 如图所示，一个质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点，另一端系在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为30°．则 A． 滑块可能受到三个力的作用 B． 弹簧可能处于不伸不缩状态 C． 斜面对滑块的支持力大小可能为零 D． 斜面对滑块的摩擦力大小可能为零 ‎【答案】AB ‎9．（2019届宁夏银川一中高三第一次月考）‎ 如图所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上O点，跨过滑轮的细绳连接物块A、B，A、B都处于静止状态，现将物块从C移至B点后，A、B仍保持静止，下列说法中正确的是 A． B与水平面间的摩擦力减小 B． 地面对B的弹力增大 C． 悬于墙上的绳所受拉力减小 D． A、B静止时，图中a、q 两角始终相等 ‎【答案】AD ‎10．（2019届安徽省合肥市高三上调研性检测）‎ 如图所示，一斜面体放置在水平面上，有一小物块沿斜面匀速下滑，斜面体保持静止，若在小物块上施加一竖直向下的恒力F，则下列判断正确的是（ ）‎ A． 小物块将加速下滑 B． 小物块仍将匀速下滑 C． 斜面体始终受地面摩擦力 D． 斜面体始终不受地面摩擦力 ‎【答案】BD ‎【解析】未加F时，物块匀速下滑，受力平衡，分析物体的受力情况，由平衡条件得：mgsinθ=μmgcosθ解得：sinθ=μcosθ；对物块施加一个竖直向下的恒力F时，物块受到的滑动摩擦力大小为：f=μ（F+mg）cosθ；重力和F沿斜面向下的分力大小为：（F+mg）sinθ；则可知：（F+mg）sinθ=μ（F+mg）cosθ，则物块受力仍平衡，所以仍处于匀速下滑状态。故A错误，B正确；根据共点力平衡条件，斜面对物体的摩擦力和支持力的合力仍然竖直向上，根据牛顿第三定律，物体对斜面的作用力竖直向下，故M相对地面没有运动趋势，故不受静摩擦力；故C错误，D正确；故选BD。‎ ‎11．（2019届湖南师大附中高三上月卷（一））‎ 如图所示，倾角θ＝30°的斜面上有一重为G的物体，在与斜面底边平行的水平推力F作用下沿斜面上的虚线匀速运动，若图中φ＝45°，则 A． 推力F一定是一个变力 B． 物体可能沿虚线向上运动 C． 物体与斜面间的动摩擦因数μ＝‎ D． 物体与斜面闻的动摩擦因数μ＝‎ ‎【答案】D ‎【解析】对物块进行受力分析，如图所示，‎ 物块受重力G、支持力N、推力F、摩擦力f作用，将重力分解为沿斜面向下的力G1＝Gsin 30°和与斜面垂直的力G2＝Gcos 30°，如图所示，‎ ‎ ‎ 由图可知， G2与 N平衡，故可等效为物体在推力F、沿斜面向下的力G1、摩擦力f三个力的作用下沿斜面上的虚线做匀速运动，则推力F是一个恒力，其等效的受力情况如图所示，根据三力平衡特点，F与G1的合力必沿斜面向右下方，故摩擦力f只能沿斜面向左上方，故物体沿虚线向下做匀速运动，则AB错误；由几何关系得F与G1的合力F合＝＝G1，由平衡条件得： f＝F合＝G1，故物体与斜面间的动摩擦因数，则C错误，D正确；故选D.‎ ‎12．（2019届江苏省盐城市田家炳中学高三上开学）‎ 用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L．现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L．斜面倾角为30°，如图所示．则物体所受摩擦力 ‎ A． 等于零 B． 大小为mg/2，方向沿斜面向下 C． 大小为mg，方向沿斜面向上 D． 大小为mg，方向沿斜面向上 ‎【答案】A ‎13．（2017-2018广东省汕头市达濠华侨中学高一上期末）‎ 如图所示，质量为M的人通过定滑轮将质量为m的重物以加速度a竖直向上提，重物上升过程，人保持静止．若绳与竖直方向夹角为θ，求：‎ ‎（1）绳子对重物的拉力多大？ ‎ ‎（2）人对地面的压力？‎ ‎【答案】（1）m（g+a）；（2）Mg-m（g+a）cosθ ‎（1）对物体运用牛顿第二定律得： ‎ 解得：‎ ‎（2）对人进行受力分析，受拉力、重力、支持力和摩擦力，如图所示 根据共点力平衡条件，有：‎ 根据牛顿第三定律可知人对地面的压力等于地面对人的支持力， 即 ‎14．（2019届江苏省盐城市田家炳中学高三上开学）‎ 如图所示，某同学在地面上拉着一个质量为m=30kg的箱子匀速前进，已知箱与地面间的动摩擦因数为μ=0.5，拉力F1与水平面夹角为θ=45°，g=10m／s2．求：‎ ‎(1)绳子的拉力F1为多少?‎ ‎(2)该同学能否用比F1小的力拉着箱子匀速前进?如果能，请求出拉力的最小值．若不能，请说明理由．‎ ‎【答案】(1) (2)能 ，‎ （1） 分析箱子的受力情况，作出受力示意图，如图．根据平衡条件和摩擦力公式得：‎ ‎，得； ‎ ‎（2）设拉力与水平方向夹角为，则得：，‎ 有，其中；‎ 根据数学知识得知，当时，F有最小值，其值为．‎