力与物体的平衡
[建体系·知关联][析考情·明策略
]
考
情
分
析
分析近几年的高考题可以看出,高考命题
热点集中在物体受力分析、物体平衡问题
的分析与计算,涉及力的合成与分解、共
点力的平衡条件、整体法和隔离法等常规
方法,题型一般为选择题。
素
养
呈
现
1.受力分析的方法
2.整体法、隔离法
3.共点力的静态平衡
4.共点力的动态平衡
素
养
落
实
1.熟悉常见性质力有无及方向的判断
2.灵活应用受力分析的一般步骤
3.掌握整体法、隔离法选取原则
4.平衡问题的解题方法
1.研究对象选取的2点技巧
(1)采用整体法进行受力分析时,要注意系统内各个物体的状态应该相同。
(2)当直接分析一个物体的受力不方便时,可转移研究对象,先分析另一个物体的受力,再根据牛顿第三定律分析该物体的受力,此法叫“转换研究对象法”。
2.求解共点力平衡问题的常用方法
常用方法包括力的合成法、分解法及正交分解法,示意图如图所示。
合成法分解法正交分解法
[典例1] (2019·全国卷Ⅲ·T16)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F 1、F 2,则( )
A .F 1=
33mg ,F 2=32
mg B .F 1=32mg ,F 2=3
3mg C .F 1=12mg ,F 2=3
2
mg
D .F 1=
32mg ,F 2=12
mg [题眼点拨] ①“匀速行驶”表明车上工件处于静态平衡状态。
②“光滑斜面”表明工件和斜面间仅有弹力作用。
③“30°、60°”角明确弹力方向。
D [以工件为研究对象,受力分析如图所示,重力与F ′1、F ′2的合力等大反向,根据共点力平衡条件得
F ′1mg =cos 30°,F ′2
mg
=cos 60°,则F ′1=
3
2
mg ,F ′2= 12mg ,根据牛顿第三定律,F 1=F ′1=32mg ,F 2=F ′2=1
2mg ,故只有D 选项正确。
]
反思感悟:处理静态平衡问题的基本思路
1.(2020·全国卷Ⅲ·T 17)如图所示,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上
O 点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。
甲、乙两物体质量相等。
系统平衡时,O 点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。
若α=70°,则β等于( )
A .45° B.55° C.60° D.70°
B [取O点为研究对象,在三力的作用下处于平衡状态,对其受力分析如图所示,根据几何关系可得β=55°。
]
2.胶州湾大桥是青岛市境内黄岛区、城阳区以及李沧区的跨海通道,对进一步加快山东半岛城市群建设有着重要意义。
如图,设桥体中三块相同的钢箱梁1、2、3受到钢索a、b、c 拉力的方向相同,相邻钢箱梁间的作用力均沿水平方向,下列说法正确的是( )
A.钢箱梁1对2的作用力大于钢箱梁2对1的作用力
B.钢箱梁3所受合力最大
C.钢箱梁2、3间作用力大于钢箱梁1、2间作用力
D.钢索c上的拉力大于钢索b上的拉力。