析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 隔离法 动力学分析法 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 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 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 2.处理静态平衡问题的基本思路
3.两大思维方法对比
【典题例析】
(2019·高考全国卷Ⅲ)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固
定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示.两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2,则( )
A.F1=B.F1=
33mg,F2=mg 3233mg,F2=mg 23
13
C.F1=mg,F2=mg
22
31mg,F2=mg 22
[解析] 分析可知工件受力平衡,对工件受到的重力按照压紧斜面Ⅰ和Ⅱ的效果进行分D.F1=
解如图所示,结合几何关系可知工件对斜面Ⅰ的压力大小为F1=mgcos 30°=
3
mg、 对斜面2
1
Ⅱ的压力大小为F2=mgsin 30°=mg,选项D正确,A、B、C均错误.
2
[答案] D
【题组突破】
角度1 受力分析的方法
1.如图,一个L形木板(上表面光滑)放在斜面体上,轻质弹簧一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的木块相连.斜面体放在平板小车上,整体一起沿水平向右的方向做匀速直线运动,不计空气阻力,则关于各物体的受力情况,下列说法正确的是( )
A.L形木板受4个力的作用 B.斜面体可能只受2个力作用 C.木块受2个力作用
D.斜面体不可能受平板小车对它的摩擦力作用
解析:选D.先把L形木板、木块、斜面体看成一个整体进行受力分析,受重力、小车的支持力,选项D正确;隔离木块进行受力分析,其受重力、L形木板的支持力、弹簧的弹力(沿斜面向上)三个力作用处于平衡状态,选项C错误;隔离L形木板进行受力分析,其受重力、斜面体的支持力、弹簧的弹力(沿斜面向下)、木块的压力、斜面体对它的摩擦力5个力作用,选项A错误;隔离斜面体进行受力分析,其受4个力作用,选项B错误.
角度2 解决共点力平衡的方法
2.(2019·高考天津卷) 2018年10月23日,港珠澳跨海大桥正式通车.为保持以往船行习惯,在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥,其索塔与钢索如图所示.下列说法正确的是( )
A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
B.为了减小钢索承受的拉力,可以适当降低索塔的高度
C.索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时,钢索对索塔的合力竖直向下 D.为了使索塔受到钢索的合力竖直向下,索塔两侧的钢索必须对称分布
解析:选C.增加钢索的数量,索塔受到的向下的压力增大,A错误;当索塔受到的力F一定时,降低索塔的高度,钢索与水平方向的夹角α减小,则钢索受到的拉力将增大,B错误;如果索塔两侧的钢索对称且拉力大小相同,则两侧拉力在水平方向的合力为零,钢索的合力一定竖直向下,C正确;索塔受到钢索的拉力合力竖直向下,当两侧钢索的拉力大小不等时,由图可知,两侧的钢索不一定对称,D错误.
角度3 “动杆”“定杆”和“死结”“活结”问题
3.(2019·济南二调)如图甲所示,轻杆OB可绕B点自由转动,另一端O点用细绳OA拉住,固定在左侧墙壁上,质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O点,OA与轻杆的夹角∠BOA=30°.乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁上,另一端O装有小滑轮,用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物,图中∠BOA=30°,求:
(1)甲、乙两图中细绳OA的拉力各是多大? (2)甲图中轻杆受到的弹力是多大? (3)乙图中轻杆对滑轮的作用力是多大?
解析:(1)由于甲图中的杆可绕B转动,是转轴杆(是“活杆”),故其受力方向沿杆方向,O点的受力情况如图(a)所示,则O点所受绳子OA的拉力FT1、杆的弹力FN1的合力与物体的重力是大小相等、方向相反的,在直角三角形中可得,FT1=
mg
=2mg;乙图中是用一细绳
sin 30°
跨过滑轮悬挂物体的,由于O点处是滑轮,它只是改变绳中力的方向,并未改变力的大小,且AOC是同一段绳子,而同一段绳上的力处处相等,故乙图中绳子拉力为F′T1=F′T2=mg.
(2)由图(a)可知,甲图中轻杆受到的弹力为F′N1=FN1==3mg.
tan 30°
mg
(3)对乙图中的滑轮受力分析,如图(b)所示,由于杆OB不可转动,所以杆所受弹力的方向不一定沿OB方向.即杆对滑轮的作用力一定与两段绳的合力大小相等,方向相反,由图(b)可得,F2=2mgcos 60°=mg,则所求力F′N2=F2=mg.
答案:(1)2mg mg (2)3mg (3)mg 角度4 平衡中的临界与极值问题
4.(多选)(2019·济宁二模)如图,弹性轻绳一端固定于O点,另一端连有一质量为m的小球a,小球a通过不可伸长的细绳连接质量相同的小球b,两小球均处于静止状态.现给小球b施加一个力F,使弹性轻绳与竖直方向成30°角,两球依然保持静止.下列说法正确的是( )
A.弹性绳的长度一定增加
B.a、b间细绳上的张力可能减小 C.力F的值可能大于mg 1
D.力F的值可能小于mg
2
解析:选BC.以小球a为研究对象,进行受力分析,如图甲,根据作图法分析得到,a、b间细绳上的张力可能减小,故B正确;以a、b整体为研究对象,进行受力分析如图乙,根据作图法分析得到,弹性绳的张力可能减小,所以弹性绳的长度可能减小;当小球施加的力F与弹性轻绳垂直时,所用的力F最小,Fmin=2mgsin 30°=mg,故C正确,A、D错误.
命题角度 连接体的受力分析 杆中的受力分析 绳中的受力特点 平衡中的临界问题 平衡中的极值问题
动态平衡问题
【高分快攻】 解决方法 整体法与隔离法的应用 根据受力平衡条件确定杆的方向 力沿绳方向且只能收缩 极限法或假设法 图解法或数学表达式法
易错辨析 不能灵活选取研究对象 注意杆端有无铰链 绳中有无结点是绳中力改变的关键点 不能找准临界状态的条件 不能分析极值出现的时机
解决动态平衡问题的一般思路:把“动”化为“静”,“静”中求“动”,动态平衡问题的分析过程与处理方法如下:
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