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《大高考》2016届高考物理(全国通用)配套课件+配套练习:专题二 相互作用


知识点一 重力

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【易错防范】

(1)物体受到的重力与地球对它的引力是一回事.( × )
(2)重力的方向一定指向地心.( × ) (3)重力加速度g随纬度的增加而增大,随高度的增加而减小.( √ )
<

br />固基础 助识记

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知识点二 弹力
1.定义 发生弹性形变的物体,由于要_________ 恢复原状 ,会对与它接触的物体产 生力的作用. 2.产生条件 弹性形变 接触 ;物体发生_________. 物体相互_____

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3.弹力的方向 如图所示

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4.弹力的大小 (1)弹簧(或弹力绳)在弹性限度内产生弹力大小的计算遵从胡克 定律:_______ F=kx ,其中k为弹簧的劲度系数.

(2)非弹簧类弹力大小一般应根据物体的运动状态,利用_____ 平衡
_____ 条件 或牛顿运动定律来计算. 【名师点睛】 弹力方向一定垂直于面(曲面)或线(杆),绳上的弹力一定沿绳,

杆上的弹力不一定沿杆.

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知识点三 摩擦力 1.定义 相互接触的物体间发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在

接触面间产生的,阻碍相对运动或相对运动趋势的力叫摩擦力.
2.产生条件 (1)相互接触的物体间有弹力;(2)接触面粗糙;(3)接触面间有相 对运动或相对运动趋势. 3.方向 沿接触面的切线方向,与物体相对运动或相对运动趋势的方向 相反.
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【名师点睛】

摩擦力的三点认识误区
(1)接触面处有弹力不一定有摩擦力,有摩擦力一定有弹力,弹 力与摩擦力的方向总垂直. (2)受静摩擦力作用的物体不一定静止;受滑动摩擦力作用的物 体不一定运动.

(3)摩擦力可以是阻力也可以是动力,摩擦力阻碍物体间的相对
运动(趋势),不一定阻碍物体的运动.

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4.力的合成与分解 (1)遵循法则 三角形 定则. 平行四边形 __________定则或________

(2)分解的方法 ①按力的实际作用效果进行分解;②力的正交分解.

(3)二力(F1、F2)合成的合力(F)的取值范围为|F1-F2|≤F≤F1+F2

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【易错防范】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)合力可以大于等于或小于任何一个分力.( √ )

(2)一个力可以分解成无数多组分力.( √ )
(3)放在斜面上的物体所受重力,可分解为对斜面的压力和下滑力. (× )

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5.共点力作用下物体的平衡 (1)共点力

几个力如果作用在物体的_______, 同一点 或者它们的作用线___________, 相交于一点
这几个力叫共点力. (2)平衡状态 物体处于_____ 静止 或_________________ 匀速直线运动状态 ,称为平衡状态,即a=0. (3)共点力的平衡

①平衡条件:物体所受的合外力为零,F合=0.

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? ?Fx=0, ②平衡条件在正交分解法中的表达形式:? ? ?Fy=0.

③共点力平衡的推论 第三个 力 a.如果三力平衡,则其中任意两个力的合力一定与________

大小相等,方向相反.
与其他力的 合力大小相等, b.如果多个力平衡,则其中一个力___________ 方向相反. c.若物体处于平衡状态,则将物体受到的力正交分解,沿x、y 轴方向物体受到的合力都是零.

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【名师点睛】

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要点一 [突破指南]

弹力方向的判断及大小的计算

1.判断弹力有无的常用方法 (1)“条件法”:根据弹力产生的两个条件——接触和发生弹性形

变直接判断.
(2)“状态法”:根据研究对象的运动状态进行分析,判断物体 是否需要弹力,才能保持现在的运动状态.

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2.弹力方向的判断方法

(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反,与自身
(受力物体)形变方向相同判断. (2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律进行判断. 3.弹力大小的计算方法 (1)根据力的平衡条件进行求解.

(2)根据胡克定律进行求解.
(3)根据牛顿第二定律进行求解.

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【典例1】 (2015· 四川绵阳诊断)如图所示,一倾角为45°的斜

面固定于墙角,为使一光滑的铁球静止于图示位置,需加一水
平力F,且F通过球心.下列说法正确的是( )

A.球一定受墙水平向左的弹力 B.球可能受墙水平向左的弹力

C.球一定受斜面通过铁球的重心的弹力
D.球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力
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解析

F的大小合适时,球可以静止在无墙的斜面上,F增大时

墙才会对球有弹力,所以选项A错误,B正确;斜面必须有斜向 上的弹力才能使球不下落,该弹力方向垂直于斜面但不一定通过 球的重心,所以选项C、D错误.

答案

B

思路点拨
(1)小球在重力作用下存在向下运动的趋势,受到垂直于斜面的支 持力作用;(2)墙与小球间是否存在弹力作用可用“假设法”判断.

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【典例2】 (2015· 河南六市一联)(多选)如图所示,轻质弹簧连接A、

B两物体,A放在水平地面上、B的上端通过细线挂在天花板上;
已知A的重力为8 N、B的重力为6 N,弹簧的弹力为4 N.则地面受 到的压力大小和细线受到的拉力大小可能是( )

A.18 N和10 N C.12 N和2 N

B.4 N和10 N D.14 N和2 N
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【解题探究】 (1)若弹簧处于拉伸状态,请画出A、B两物体的受力分析图. (2)若弹簧处于压缩状态,请画出A、B两物体的受力分析图.

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提示

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解析

如果弹簧被拉伸,A、B两物体的受力情况如图甲所示,A

物体满足:FN=GA-F=4 N;B物体满足:FT=GB+F=10 N,
选项B正确;如果弹簧被压缩,A、B两物体的受力情况如图乙所 示,A物体满足:FN=GA+F=12 N;B物体满足:FT=GB-F =2 N,选项C正确. 答案 BC

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要点二 [突破指南]

摩擦力的方向判断与大小计算

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静摩擦力的有无和方向的判定常用下面三种方法. 1.“假设法”和“反推法”来判定
(1)“假设法” 即先假定没有静摩擦力(光滑)时,看相对静止的

物体间能否发生相对运动.若能,则有静摩擦力,方向与相对运动 方向相反;若不能,则没有静摩擦力. (2)“反推法” 从研究物体表现出的运动状态反推它必须具有的

条件,分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用,就容易判
断摩擦力的方向了. 2.根据“物体的运动状态”来判定 此法关键是先判明物体的运动状态,再利用平衡条件或牛顿第二 定律(F=ma)列方程求解静摩擦力的大小及方向.
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【典例3】 (2015·四川成都七中模拟)(多选)如图所示,A、B、C

三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数相同.三个物体
随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示.则下列说法正 确的是( )

A.A物体受到的摩擦力不为零,方向向右 B.三个物体只有A物体受到的摩擦力为零 C.B、C受到的摩擦力大小相等,方向相同 D.B、C受到的摩擦力大小相等,方向相反
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解析

A物体与传送带一起匀速运动,没有发生相对滑动,也没

有相对运动趋势,所以A物体不受摩擦力,选项A错误;对B、C 物体进行受力分析,可知B、C所受的静摩擦力大小均为mgsin θ, 方向均沿传送带向上,选项B、C正确,D错误.

答案

BC

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思路点拨 判断摩擦力有无及方向可按下面的思路进行:

【借题发挥】 静摩擦力的方向及大小的判断 与绳、接触面、杆的弹力类似,静摩擦力也是“被动力”,要分 析其有无、方向及大小,必须了解物体的其他受力和状态,这也

是近几年高考的热点.
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【典例4】 (2015· 辽宁五校联考)如图所示,质量为1 kg的物体

与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始以初速度v0沿水平
地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1 N的作用, 取g=10 m/s2,向右为正方向,该物体受到的摩擦力Ff随时间 变化的图象是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力). ( )

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解析

答案

A

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【借题发挥】 摩擦力发生突变时的分析技巧 物体受到的外力发生变化时,物体受到的摩擦力的种类就有可 能发生突变.解决这类问题的关键是:正确对物体受力分析和运 动状态分析,从而找到物体摩擦力的突变“临界点”.

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要点三 [突破指南] 1.正交分解法

力的正交分解法及应用

把力沿两个相互垂直的方向分解,叫做力的正交分解.

这是一种很有用的方法,分解是为了求合力,尤其适用于物体受
多个力的情况. 物体受到F1、F2、F3…求合力F时,可把各力沿相互垂直的x轴、 y轴分解,F1分解为F1x和F1y,F2分解为F2x和F2y,F3分解为F3x和 F3y……则x轴上的合力Fx=F1x+F2x+F3x+…,y轴上的合力Fy=

F1y+F2y+F3y+…
合力 F=
2 F2 x+Fy ,设合力与

Fy x 轴夹角为 θ,则 tan θ =F . x
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2.正交分解时建立坐标轴的原则 (1)在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则; (2)在动力学中, 以加速度方向的直线和垂直于加速度方向的直线
? ?Fy=0 为坐标轴建立坐标系,这样牛顿第二定律表达式变为? ; ? ?Fx=ma

(3)尽量不分解未知力.

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3.正交分解法的步骤 (1)以力的作用点为原点建立直角坐标系,标出x轴和y轴,如果 这时物体处于平衡状态,则两轴的方向可根据方便自己选择;如 果力不平衡而产生加速度,则x轴(或y轴)一般要和加速度的方向

重合(有时分解加速度);
(2)将与坐标轴成角度的力分解成x轴方向和y轴方向的两个分力 ,并在图上标明,用符号Fx和Fy表示;

(3)在图上标出力与x轴、y轴的夹角,然后列出Fx、Fy的数学表达
式,如F与x轴夹角为θ,则Fx=Fcos θ,Fy=Fsin θ,与两轴重合 的力就不需要分解了;

(4)列出x轴方向上的各分力的合力和y轴方向上的各分力的合力
的两个方程,然后再求解.
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【典例5】 (2015· 湖南师大附中月考)所受重力G1=8 N的砝码悬挂 在绳PA和PB的结点上.PA偏离竖直方向37°角,PB在水平方向,

且连在所受重力为G2=100 N的木块上,木块静止于倾角为θ=
37°的斜面上,如图所示.试求:木块与斜面间的摩擦力大小和木 块所受斜面的弹力大小.

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思路点拨
大小. 解析

分别对P点和G2受力分析,采用正交分解法求解力的

对P点进行受力分析,建立如图甲所示的坐标系.

由水平方向和竖直方向列方程得: F=F1sin 37°,G1=F1cos 37°

3 联立解得 F=G1tan 37°=8× N=6 N 4 对 G2 进行受力分析建立如图乙所示的坐标系.

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平行斜面方向上,Fcos θ+G2sin θ=Ff 解得摩擦力Ff=6×0.8 N+100×0.6 N=64.8 N 垂直斜面方向上,Fsin θ+FN=G2cos θ 解得弹力FN=100×0.8 N-6×0.6 N=76.4 N 答案 64.8 N 76.4 N
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【借题发挥】 应用正交分解法的技巧
(1)力的正交分解是在物体受三个或三个以上的共点力作用下求 合力的一种方法,分解的目的是为了更方便地求合力,将矢量运 算转化为代数运算. (2)一般情况下,应用正交分解法建立坐标系时,应尽量使所求

量(或未知量)“落”在坐标轴上,这样解方程较简单.

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要点四 [突破指南]

物体的受力分析

1.受力分析:是指把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受
到的所有外力都找出来,并画出受力图. 2.顺序和方法

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3.三点提醒
(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. (2)只分析性质力, 不分析效果力. (3)每分析一个力,都应找出施力物体.

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4.受力分析的基本步骤

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【典例6】 (2015· 四川成都摸底)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

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解析

木板P一定受到的力:自身的重力Mg、斜面对P的支持力

FN和滑块Q的压力F′N. 用“状态法”确定斜面与P之间的摩擦力Ff; 选木板P、滑块Q和弹簧构成的系统为研究对象,由于系统一起匀 速下滑,斜面对P一定有沿斜面向上的滑动摩擦力Ff,且Ff=(M

+m)gsin θ,如图甲所示.

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用“转换法”确定弹簧对P的弹力F: 隔离滑块并受力分析,因木板P上表面光滑,当其匀速下滑时, 滑块必受到弹簧沿斜面向上的弹力F′,且F′=mgsin θ.根据牛

顿第三定律推知,弹簧必给木板P沿斜面向下的弹力F,且F=
F′=mgsin θ. 综上可知,木板P受到5个力的作用,如图乙所示,C正确. 答案 C

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【借题发挥】 受力分析时的技巧

受力分析时,要先作出“一定受到的力”,对不能确定的力,
可灵活利用状态法或转换法进行间接判断. (1)状态法:根据物体受到的能够确定的几个力的情况和物体的 运动状态进行判断. (2)转换法:当某个力不易直接分析时,可能转换研究对象,根

据牛顿第三定律找出该力的反作用力.

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要点五 [突破指南] 1.力的合成与分解法

解决力的平衡问题的常用方法

三个力的平衡问题,一般将任意两个力合成,则该合力与第三个

力等大反向,或将其中某个力沿另外两个力的反方向分解,从而
得到两对平衡力. 2.正交分解法 正交分解法在处理四力或四力以上的平衡问题时非常方便,将物 体所受的各个力均向两个互相垂直的方向上分解,然后分别在这 两个方向上列平衡方程.此时平衡条件可表示为Fx合=0,Fy合=0.
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3.图解法 作出物体在初始状态下的受力图(利用力的平行四边形定则),再 由力的边长及角度的变化确定某些力的大小及方向的变化情况. 4.相似三角形法

根据合力为零,把三个力画在一个三角形中,看力的三角形与
哪个几何三角形相似,根据相似三角形的对应边成比例列方程 求解.

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【典例7】 (多选)如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两 端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动,在O点悬挂一重物M,将 两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止.Ff表示

木块与挡板间摩擦力的大小,FN表示木块与挡板间正压力的大小.
若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止且O1、O2始终等高,则 ( )

A.Ff变小

B.Ff不变

C.FN变小
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D.FN变大
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【解题探究】 (1)若把两木块和重物看作一个整体,试画出整体的受力分析图; (2)试画出O点的受力分析图;

(3)试画出m的受力分析图.

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提示

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解析

将两木块与重物看做一个整体,由平衡条件可得:2Ff=

(M+2m)g.所以只要系统静止,摩擦力Ff总保持不变,A错误,B

正确;
设OO1、OO2与竖直方向的夹角为θ,弹力的大小为FN′,对O点 受力分析,两弹力FN′的合力始终与重力Mg等大反向.当两板间距 稍许增大后,θ角变大,由动态图可知弹力FN′变大.再对木块m受 力分析,由正交分解法可得FN=FN′sin θ,θ角变大时,FN′也变

大,所以木块与挡板之间的正压力FN变大,C错误,D正确.

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答案

BD

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【借题发挥】 整体、隔离法在平衡问题中的应用

涉及物体系的平衡问题时,一般先选整体为研究对象,研究整
体所受外力的约束关系,对不能确定的力或需进一步研究整体 内部的作用力时,需隔离物体研究.整体法与隔离法是高考的热 点,要引起重视.

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要点六 [突破指南]

动态平衡问题的分析方法

所谓动态平衡问题,是指通过控制某些物理量,使物体的状态
发生缓慢变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡 状态中.解决动态平衡问题的基本思路是对物体进行受力分析, 化动为静,静中求动. (1)解析法:对研究对象的任一状态进行受力分析,建立平衡方 程,求出因变量与自变量的一般函数式,然后根据自变量的变 化确定因变量的变化.

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(2)图解法:在共点力的平衡中,有些题目中常有“缓慢” 一词,表示物体处于动态平衡.解决动态平衡类问题常用图 解法,图解法就是在对物体进行受力分析(一般受三个力)的 基础上,若满足有一个力大小、方向均不变,另有一个力

方向不变时,可画出这三个力的封闭矢量三角形来分析力
的变化情况的方法,图解法也常用于求极值问题.

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【典例8】 (2015· 四川雅安三诊)如图所示,两根等长的绳子AB和 BC吊一重物静止,两根绳子与水平方向夹角均为60°.现保持绳 子AB与水平方向的夹角不变,将绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水 平方向,在这一过程中,绳子BC的拉力变化情况是( )

A.增大 C.减小

B.先减小后增大 D.先增大后减小
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解析

解法一

对力的处理(求合力)采用合成法,应用合力为

零求解时采用图解法(画动态平行四边形法).作出力的平行四 边形,如图甲所示.由图可看出,FBC先减小后增大.

解法二

对力的处理(求合力)采用正交分解法,应用合力为零

求解时采用解析法.如图乙所示,将FAB、FBC分别沿水平方向 和竖直方向分解,由两方向合力为零分别列出方程: FABcos 60°=FBCsin θ,FABsin 60°+FBCcos θ=FB,

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FB 联立解得 FBCsin(30°+θ)= ,显然,当 θ=60°时,FBC 最小, 2 故当 θ 增大时,FBC 先减小后增大.

答案

B
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一、物理思想方法:处理合力与分力关系的五种方法
1.排除法 根据所学知识,排除明显错误的选项,留下正确的选项,这种方 法叫排除法.

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【典例1】 (2015·广东宝安、中山等七校二联)有两个大小相等的 共点力F1和F2,当它们的夹角为90°时,合力为F,则当它们的 夹角为60°时,合力的大小为( B )
A.2F
解析

6 B. F 2

3 C. F 2

2 D. F 2

两共点力大小一定时,当它们的夹角 0°≤θ≤180°时,

随 θ 增大, F 合减小.当它们的夹角为 90°时,合力 F= 2F1,当 它们的夹角为 60°时,合力应大于 F,故排除 C、D 选项;当θ= 0°时,合力为最大,F 合=2F1<2F,故排除 A 选项,只有 B 选项 正确.
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2.对称法 某些物理问题本身没有表现出对称性,但经过采取适当的措施加 以转化,把不具对称性的问题转化为具有对称性的问题,这样可

以避开繁琐的推导,迅速地解决问题.

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【典例2】 (2015· 山东临沂沂南一中质检)如图所示,有5个力作用
于同一点O,表示这5个力的有向线段恰构成一个正六边形的两邻 边和三条对角线,已知F1=10 N,求这5个力的合力大小( B )

A.50 N
解析

B.30 N

C.20 N

D.10 N

利用三角形定则可知:F2和F4的合力等于F1,F5和F3的

合力也等于F1,这5个力的合力大小为3F1=30 N.
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3.范围法 对于三个共点力的合力是否可能为零,要看三个力F1、F2、F3是 否满足|F1-F2|≤F3≤F1+F2,若F3在此范围内,合力可能为零.反

之,合力不可能为零.根据三个共点力的这种关系,便可以确定出
某个力的范围.

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【典例3】 (2015·河南六市一联)一物体同时受到同一平面内的
三个共点力的作用,下列几组力的合力可能为零的是( ABD ) A.5 N,8 N,9 N C.2 N,7 N,10 N 解析 B.5 N,2 N,3 N D.1 N,10 N,10 N

每一组力中F1、F2、F3任意确定,当第三个力F3的大小

介于F1+F2与|F1-F2|之间时,则合力可能为零,故A、B、D

正确.

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4.讨论法 对某一问题进行分析,取特定值,比较讨论,得出可能的结论. 【典例4】 (2015· 湖南叠梓一中联考)如图所示,用滑轮将质量为 m1、m2的两物体悬挂起来,忽略滑轮和绳的重力及一切摩擦,使 得0°<θ<180°,整个系统处于平衡状态,关于m1、m2的大小关 系应为( )

A.m1 必大于 m2 C.m1 可能等于 m2

m2 B.m1 必大于 2 D.m1 可能大于 m2
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解析

结点 O 受三个力作用, 如图所示, 系统平衡时 F1=F2=m1g,

m2 F3=m2g,所以 2m1gcos =m2g,m1= ,所以 m1 必大于 . 2 2 θ 2cos 2 当 θ=120°时,m1=m2;当 θ>120°时,m1>m2;当 θ<120°时, m1<m2,故 B、C、D 选项正确.

θ

m2

答案

BCD
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5.图解法 图解法是利用力矢量三角形中,角与边长的变化情况来直接确定 物理量变化情况. 【典例5】 (2015· 河北邢台摸底)如图所示,一物块受一恒力F作

用,现要使该物块沿直线AB运动,应该再加上另一个力的作用,
则加上去的这个力的最小值为( )

A.Fcos θ C.Ftan θ

B.Fsin θ D.Fcot θ
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解析

物体虽只受两个力作用,但物体要沿直线AB运动,就

意味着这两个力的合力的方向是不变的.可以看成是一个力 (已知的力F)恒定,一个力(合力)的方向一定,另一个力(所求 的力)的大小、方向都变,可以利用力的图示法求解,如图所 示,可知本题应选B.

答案

B
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二、物理建模方法:绳上的“死结”和“活结”

1.“活结”模型(如典例6中甲图)
(1)“活结”可理解为一根绳子. (2)“活结”是可以沿绳子移动的结点. (3)“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳子挂一光滑挂钩形成 的.绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳.

(4)“活结”分开的两段绳子合力的方向一定沿这两段绳夹角的
平分线绳子上弹力的大小一定相等.

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2.“死结”模型(如典例6中乙图)

(1)“死结”可理解为把绳子分成两段.
(2)“死结”是不可以沿绳子移动的结. (3)“死结”两侧的绳因结住而变成了两根独立的绳. (4)“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等.

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【典例 6】 (2015· 辽宁五校协作体摸底)如图甲所示,轻绳 AD 跨 固定在水平横梁 定滑轮 过 BC 右端的 挂住一个质量为 10 kg 的物体, ① ② 用铰链固定 ∠ACB=30°;图乙中轻杆 HP 一端 在竖直墙上,另一 ③ 过细绳EP拉住 端P通 ,EP 与水平方向也成 30°,轻杆的 P 点用 ④ 细绳 PQ 拉住一个质量也为 10 kg 的物体,g 取 10 m/s2,求:

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(1)轻绳AC段的张力FAC与细绳EP的张力FEP之比;
(2)横梁BC对C端的支持力; (3)轻杆HP对P端的支持力.

审题提示 第一步:抓关键点 关键点 ①
② ③ ④

获取信息
横梁BC对C端的支持力不一定沿BC的方向 AC绳与CD绳拉力大小相等 轻杆HP对P端支持力沿杆的方向 细绳EP与PQ的拉力大小不相等
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第二步:画图寻法
分别对C点和P点受力分析如图所示.

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解析

(1)图甲中轻绳 AD 跨过定滑轮拉住质量为 M1 的物体,物体

处于平衡状态. 绳 AC 段的拉力 FAC=FCD=M1g 图乙中由 FEPsin 30°=FPQ=M2g 得 FEP=2M2g FAC M1g 1 所以得F = = . 2 M g 2 EP 2 (2)图甲中,根据几何关系得: FC=FAC=M1g=100 N,方向和水平方向成 30°角斜向右上方. (3)图乙中,根据平衡方程有 FEPsin 30°=M2g FEPcos 30°=FP 所以 FP=M2g cot 30°= 3M2g≈173 N,方向水平向右. 答案 (1)1∶2 (2)100 N,方向与水平方向成30°角斜向右上方 (3)173 N,方向水平向右
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