方法与技巧】

方法技巧——辅助图法巧解力的合成和分解问题

对力分解的唯一性判断、分力最小值的计算以及合力与分力夹角最大值的计算,当力的大小不变方向改变时,通常采取作图法,优点是直观、简捷.

第三节 受力分析 共点力的平衡

【基本概念、规律】

一、受力分析

1.概念

把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来,并画出物体所受力的示意图,这个过程就是受力分析.

2.受力分析的一般顺序

澳门皇冠官网先分析场力(重力、电场力、磁场力等),然后按接触面分析接触力(弹力、摩擦力),最后分析已知力.

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澳门皇冠官网三、平衡条件的几条重要推论

1.二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等,方向相反.

澳门皇冠官网2.三力平衡:如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反.

3.多力平衡:如果物体受多个共点力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力大小相等,方向相反.

【重要考点归纳】

考点一 物体的受力分析

1.受力分析的基本步骤

(1)明确研究对象——即确定分析受力的物体,研究对象可以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统.

澳门皇冠官网(2)隔离物体分析——将研究对象从周围的物体中隔离出来,进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用.

澳门皇冠官网(3)画受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出力的方向,标明各力的符号.

澳门皇冠官网2.受力分析的常用方法

(1)整体法和隔离法

①研究系统外的物体对系统整体的作用力;

②研究系统内部各物体之间的相互作用力.

(2)假设法

澳门皇冠官网在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在或不存在的假设,然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在.

3.受力分析的基本思路

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考点三 图解法分析动态平衡问题

澳门皇冠官网1.动态平衡:是指平衡问题中的一部分力是变力,是动态力,力的大小和方向均要发生变化,所以叫动态平衡,这是力平衡问题中的一类难题.

2.基本思路:化“动”为“静”,“静”中求“动”.

3.基本方法:图解法和解析法.

4.图解法分析动态平衡问题的步骤

澳门皇冠官网(1)选某一状态对物体进行受力分析;

澳门皇冠官网(2)根据平衡条件画出平行四边形;

澳门皇冠官网(3)根据已知量的变化情况再画出一系列状态的平行四边形;

(4)判定未知量大小、方向的变化.

考点四 隔离法和整体法在多体平衡中的应用

当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时,宜用整体法;而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用隔离法.整体法和隔离法不是独立的,对一些较复杂问题,通常需要多次选取研究对象,交替使用整体法和隔离法.

平衡中的临界和极值问题

解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法:

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【思想方法与技巧】

求解平衡问题的四种特殊方法

澳门皇冠官网求解平衡问题的常用方法有合成与分解法、正交分解法、图解法、整体与隔离法,前面对这几种方法的应用涉及较多,这里不再赘述,下面介绍四种其他方法.

一、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.

澳门皇冠官网二、相似三角形法

物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,画出其中任意两个力的合力与第三个力等值反向的平行四边形中,可能有力三角形与题设图中的几何三角形相似,进而得到对应边成比例的关系式,根据此式便可确定未知量.

澳门皇冠官网三、正弦定理法

三力平衡时,三力合力为零.三个力可构成一个封闭三角形,若由题设条件寻找到角度关系,则可由正弦定理列式求解.

四、三力汇交原理

澳门皇冠官网物体受三个共面非平行外力作用而平衡时,这三个力必为共点力.

实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系高考物理一轮复习专题之《相互作用》核心知识点汇总

澳门皇冠官网四、实验步骤

澳门皇冠官网1.安装实验仪器(见实验原理图).将铁架台放在桌面上(固定好),将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,让其自然下垂,在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否竖直.

2.用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0,即原长.

3.在弹簧下端挂质量为m1的钩码,量出此时弹簧的长度l1,记录m1和l1,填入自己设计的表格中.

4.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5,并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.

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一、数据处理

1.列表法

将测得的Fx填入设计好的表格中,可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的.

2.图象法

以弹簧伸长量x为横坐标,弹力F为纵坐标,描出Fx澳门皇冠官网各组数据相应的点,作出的拟合曲线,是一条过坐标原点的直线.

澳门皇冠官网二、误差分析

1.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差.

2.画图时描点及连线不准确也会带来误差.

三、注意事项

1.每次增减钩码测量有关长度时,均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态,否则,弹簧弹力有可能与钩码重力不相等.

2.弹簧下端增加钩码时,注意不要超过弹簧的弹性限度.

3.测量有关长度时,应区别弹簧原长l0、实际总长l及伸长量x三者之间的不同,明确三者之间的关系.

4.建立平面直角坐标系时,两轴上长度所代表的量值要适当,不可过大,也不可过小.

5.描线的原则是,尽量使各点落在描画出的线上,少数点分布于线两侧,描出的线不应是折线,而应是光滑的曲线.

实验三 验证力的平行四边形定则高考物理一轮复习专题之《相互作用》核心知识点汇总


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4.只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向.

5.改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再重做两次实验.

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澳门皇冠官网一、数据处理

1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形, 过O点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F的图示.

2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤4中弹簧测力计的拉力F′的图示.

3.比较FF′是否完全重合或几乎完全重合,从而验证平行四边形定则.

二、注意事项

1.同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将两只弹簧测力计调零后互钩对拉,读数相同.

2.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点O位置一定要相同.

澳门皇冠官网3.用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小,在60°~100°之间为宜.

澳门皇冠官网4.实验时弹簧测力计应与木板平行,读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度,在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值尽量大些.

5.细绳套应适当长一些,便于确定力的方向.不要直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,去掉细绳套后,再将所标点与O澳门皇冠官网点连接,即可确定力的方向.

澳门皇冠官网6.在同一次实验中,画力的图示所选定的标度要相同,并且要恰当选取标度,使所作力的图示稍大一些.

三、误差分析

1.弹簧测力计本身的误差.

2.读数误差和作图误差.

3.两分力F1、F2间的夹角θ越大,用平行四边形定则作图得出的合力F的误差ΔF也越大.

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