【物理】2018届一轮复习人教版受力分析共点力的平衡学案 45页

第3讲　受力分析　共点力的平衡 考点一　物体的受力分析 ‎1．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，并画出受力示意图的过程。‎ ‎2．受力分析的一般顺序 ‎(1)首先分析场力(重力、电场力、磁场力)。‎ ‎(2)其次分析接触力(弹力、摩擦力)。‎ ‎(3)最后分析其他力。‎ ‎3．受力分析的四个方法 方法 内容 假设法 在未知某力是否存在时，先对其做出存在的假设，然后根据该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在 整体法 将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法 隔离法 将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法 动力学 分析法 对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法 ‎[题组训练]‎ ‎1．[物体受力个数的确定](多选)‎ 如图所示，物体M在竖直向上的拉力F作用下静止在一固定的粗糙斜面上，则物体M受力的个数可能为(　　)‎ A．2个　　　　　　　　　　 B．3个 C．4个 D．5个 解析：　当F＝mg时，物体只受到重力和拉力F的作用；当Fmgsin α，FN1＝mg(cos α－sin αtan θ)mB，整个系统处于静止状态。滑轮的质量和一切摩擦均不计，如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点，整个系统重新平衡后，物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ变化情况是(　　)‎ A．物体A的高度升高，θ角变大 B．物体A的高度降低，θ角变小 C．物体A的高度升高，θ角不变 D．物体A的高度不变，θ角变小 解析：　最终平衡时，绳的拉力F大小仍为mAg，由二力平衡可得2Fsin θ＝mBg，故θ角不变，但因悬点由Q到P，左侧部分绳子变长，故A应升高，所以C项正确。‎ 答案：　C ‎8．(多选)如图所示，一倾角θ＝30°的斜面放在水平地面上，其上表面放一物块A，两者均处于静止状态。现将斜面倾角增大4°，物块A和斜面仍保持静止，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．物块A对斜面的摩擦力增大 B．物块A对斜面的压力减小 C．斜面对地面的摩擦力增大 D．斜面对地面的压力不变 解析：　物体A受力分析如图所示，将重力沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解，则静摩擦力Ff＝mgsin θ，Ff随θ的增大而增大，由牛顿第三定律，物块A对斜面的摩擦力增大，选项A正确；斜面对物体的支持力FN＝mgcos θ，由牛顿第三定律，A对斜面的压力FN′＝mgcos θ，随θ的增大而减小，选项B正确；现将斜面倾角增大4°，物块A和斜面仍保持静止，将物块A 和斜面作为一整体，斜面对地面的摩擦力不变仍为0，斜面对地面的压力大小不变仍为两者重力之和，选项C错误，D正确。‎ 答案：　ABD ‎9．(多选)如图所示，一辆小车静止在水平地面上，车内固定着一个倾角为60°的光滑斜面OA，光滑挡板OB可绕转轴O在竖直平面内转动。现将一重力为G的圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水平面的夹角θ＝60°。下列说法正确的是(　　)‎ A．若保持挡板不动，则球对斜面的压力大小为G B．若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，则球对斜面的压力逐渐增大 C．若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，则球对挡板的压力逐渐减小 D．若保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，则球对挡板的压力可能为零 解析：　由题意知，若保持挡板不动，球受到重力、斜面与挡板对球的弹力，三力之间的方向成120°，可知三力大小相等，由牛顿第三定律知球对斜面的压力大小也为G，则选项A正确；若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°，由动态分析图(图略)可知球对斜面的压力逐渐减少，球对挡板的压力先逐渐减小后又增大到原先大小，则选项B、C错误；若保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，由牛顿第二定律知，球受到合力方向向右，斜面对球的弹力将增大，而球对挡板的压力可能减少为零，则选项D正确。‎ 答案：　AD 热点三　实验的基本操作和数据处理 ‎10．(2016·浙江理综·21)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m。如图所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长‎1.00 cm不变的条件下，‎ ‎(1)若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是________N(图2中所示)，则弹簧秤b的读数可能为________N。‎ ‎(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数________、弹簧秤b的读数________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ 解析：　(1)根据胡克定律，弹簧OC伸长‎1.00 cm时弹簧的弹力Fc＝kΔx＝500×1.00×10－2 N＝5.00 N；由图2可知弹簧秤a的读数Fa＝3.00 N，根据勾股定理，F＋F＝F，解得Fb＝4.00 N。‎ ‎(2)改变弹簧秤b与OC的夹角时，由于保持弹簧伸长‎1.00 cm不变，因而Fa与Fb的合力F保持不变，根据平行四边形定则，Fa、Fb合成的平行四边形如图所示(▱OAC′B)，当弹簧秤b与OC的夹角变小时，其力的合成的平行四边形为▱OA′C′B′，由图可知a、b两弹簧秤的示数都将变大。‎ 答案：　(1)3.00～3.02　3.9～4.1(有效数字不作要求)　(2)变大　变大 ‎11．(2017·枣庄模拟)“探究求合力的方法”的实验装置如图甲所示。‎ ‎(1)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示。其中，细绳CO对O点的拉力大小为________ N。‎ ‎(2)请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上。由图求出合力的大小F合＝________ N。(保留两位有效数字)‎ ‎(3)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图丙所示，利用读得的数据，他得出了弹簧的劲度系数。那么，‎ 该弹簧的劲度系数k＝________N/m。(保留两位有效数字)‎ 解析：　(1)由图甲可读出CO对O点的拉力大小为2.60 N。‎ ‎(2)在题图乙上作图如图所示，结合作图可求得合力大小为4.9 N。‎ ‎(3)由题图丙可知，弹簧测力计0刻度线对应‎5.0 mm,2.60 N对应‎48.0 mm，由胡克定律F＝kx，解得k＝＝60 N/m。‎ 答案：　(1)2.60　(2)见解析图　4.9(4.7～5.1均可)　(3)60‎ ‎12．某同学探究弹簧的直径D与劲度系数k的关系。‎ ‎(1)为了排除其他因素的干扰，该同学选取了材料、自然长度、金属丝粗细均相同但直径不同的两根弹簧A、B做实验。该同学的这种实验方法为________。‎ ‎(2)该同学用游标卡尺测量B弹簧的直径，如图甲所示，则DB＝________cm，又测量了A弹簧的直径，DA＝‎1.80 cm。‎ ‎(3)该同学将两弹簧竖直悬挂在铁架台上，测出自然长度，然后在两弹簧下端增挂钩码，若每个钩码质量均为‎20 g，试读出图乙中弹簧A、B的长度补全下表：‎ 钩码质量(g)‎ ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ 弹簧A长度(cm)‎ ‎8.40‎ ‎10.10‎ ‎13.60‎ ‎15.30‎ 弹簧B长度(cm)‎ ‎8.40‎ ‎12.30‎ ‎20.50‎ ‎24.40‎ ‎(4)利用(3)中表格数据，在图丙中描点并作出A、B弹簧拉力F与伸长量x的关系的图线，求出A、B弹簧的劲度系数kA＝________N/m，kB＝________N/m(计算结果均保留一位小数，重力加速度g取‎10 m/s2)，从而该同学得出结论，在其他条件一定的情况下，弹簧的直径越大，其劲度系数________。‎ 丙 解析：　(1)因为劲度系数与多个因素有关，固定其他因素，只研究直径与劲度系数的关系，这种实验方法是控制变量法。‎ ‎(2)根据游标卡尺的读数规则，DB＝‎2.40 cm。‎ ‎(3)根据毫米刻度尺的读数规则lA2＝‎11.80 cm，lB2＝‎16.40 cm，要有估读位数。‎ ‎(4)图象的斜率即为弹簧的劲度系数，故kA＝11.6 N/m，kB＝5.0 N/m，从而可看出直径较大的B弹簧其劲度系数较小。‎ 答案：　(1)控制变量法　(2)2.40　(3)11.80　16.40　(4)如图所示　11.6　5.0　越小