高考物理 专题集锦（一）谈力与物体平衡复习中的四能

“讲忠诚、严纪律、立政德”三者相互贯通、相互联系。忠诚是共产党人的底色，纪律是不能触碰的底线，政德是必须修炼的素养。永葆底色、不碰底线谈“力与物体平衡”复习中的“四能”在新课标考纲中的第二板块相互作用与牛顿运动定律中,有关力与物体的平衡考点共5个，占据考点总数的 71. 4%.足见髙考对基础知识的重视。所以，在复习中，抓好基本知识，从中领悟思想方法，以便为后面处理综合性问题打好基础。就本专题而言,要掌握以下几个方面的内容。一、能正确理解弹力和摩擦力的特征 【例1】(2016 四川达州一模）如图1所示，一木棒M搭在水平地面和一矮墙上，关于两个支撑点E、F处受到的弹力和摩擦力的方向，下列说法正确的是( )A.E处受到的支持力竖直向上B.F处受到的支持力竖直向上C.E处受到的静摩擦力沿EF方向D.F处受到的静摩擦力沿水平方向【解析】E处受到的支持力的方向与地面垂直向上，即 竖直向上，故A项正确；F处受到的支持力的方向与M垂直向上，不是竖直向上，故B项错误;M相对于地面有向右 运动的趋势，则M在E处受到的摩擦力沿地面向左，故C 项错误;因M有沿矮墙向下的运动趋势,所以M在F处受 到的摩擦力沿EF方向，故D项错误。【答案】A【总结】受力分析是解决力学问题的首要步骤，其中弹力和摩擦力的判断是难点。（1）对于弹力的判断主要有三种方法。条件法:根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断形变较明显的情况。对于点面接触、面面接触、点点接触的弹力，共性是找到切面做垂线即弹力的方向；对于绳件，弹力延绳指向绳收缩的方向;弹簧问题要注意弹簧能拉能压;对于杆件要具体问题具体分析。假设法。对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力。状态法。根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。(2)摩擦力的判断主要方法存：假设法。利用假设法判断的思维程序如下：即假使接触面光滑，确定物体与接触面间的相对运动情况，从而找出相对运动的方向或相对运动趋势方向判断摩擦力方向的 方法。运动状态法。此法关键是先确定物体的运动状态 (如平衡或求出加速度），再利用平衡条件或牛顿第二定律 (F=ma)确定静摩擦力的方向。牛顿第三定律法。“力是物体间的相互作用”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向。二、能巧妙处理物体的动态平衡问题【例2】（2016 .甘肃天水第三中学月考)如图2所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是 （ ）A. F1先增大后减小，F2 直减小B. F1先减小后增大，F2 直减小C. F1和F2都一直减小D. F1和F2都一直增大【解析】小球受重力、挡板弹力F1和斜面弹力F2，将F1与F2合成为F，如图 3所示。小球一直处于平衡状态，三个力.中的任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线,故F1和F2合成的合力F 定与重力等值、反向、共线，从图中可以看出，当挡板绕0点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中, F1先变小,后变大，F2越来越小，故B项正确。【答案】B【总结】分析动态平衡主要有两种方法。(1)解析法。对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图，再根据物体的平衡条件列式求解，得到因变量与自变量的一般函数表达式，最后根据自变量的变化确定因变量的变化。图解法。抓住恒力不变利用动态的三角形法则解题。此法常用于求解三力平衡且有一个是恒力、另有一个力方向不变的问题。三、能灵活运用整体与隔离法【例3】(定性问题）(2016 重庆万州第二高级中学月考)如图4所示,在绝缘斜面C上有一带正电的小物体A处于静止状态，斜面夹角为.现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从P点转到A 正上方的Q点处，已知P？、A在同一水平线上,且在此过程中物体A和斜面C始终保持静止不动，A、B可视为质点.关于此过程，下列说法正确的是（ ）A.物体A受到摩擦力一直减小B.物体A受到斜面的支持力先增大后减小C.地面对斜面C的支持力先增大后减小D.地面对斜面C的摩擦力减小【解析】对A研究，P对A的库仑力垂直于斜面方向的分力，先逐渐增大后逐渐减小,当库仑力与斜面垂直时最大，设该分力为F，根据平衡条件，斜面对A的支持力Fn =mgcos +F，可知Fn先增大后减小，A受到的摩擦力方向可能先沿斜面向下，后沿斜面向上，故A项错误，B项正确;以A和C整体为研究对象，分析受力情况如图5所示。设P对A的库仑力大小为F，与竖直方向的夹角为扎根据平衡条件得:Ft=Fsin,由于F大小不变，减小，则知地面对斜面C的摩擦力逐渐减小，地面对斜面C的支持力增大，故C项错误，D项正确。【答案】BD【例4】（定量问题）(2016 山东青州检测）如图6所示，完全相同的四个足球彼此相互接触叠放在水平面上，每个足球的质量都是m，不考虑转动情况，下列说法正确的是（）A.下面每个球对地面的压力均为B.下面的球不受地面给的摩擦力C.下面每个球受地面给的摩擦力均为D.上面球对下面每个球的压力均为【解析】以四个雜体为研究对象受力分析可得，3Fn =4mg，可知下面每个球对地的压力均为FN=，A项正确；隔离上面球分折, ，D项正确；隔离下面一个球分折，,B、C错误。【答案】A、D【总结】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，宜用货整体法；而在分析系统内各物体(成一个物体各部分)间的相互作用时常用 隔离法。整体法和隔离法不是独立的,对一作较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法.四、能分析解决平衡中的临界和极值问题 【例5】为了避免某些大型机床在外力作用下发生位置移动，在机械设计中常用到“自锁”的力学原理。如图7所示，只要使连杆AB与滑块m所在平面间的 夹角大于某个值，那么，无论连杆 对滑块施加多大的作用力，都不可能使 之滑动，且连杆AB对滑块施加的作用力越大,滑块就越稳 定,工程力学上称之为“自锁”现象。为使滑块能“自锁”， 应满足什么条件？设滑块与所在平面间的动摩擦因数为。【解析】滑块m的受力情况如图8 所示。方法一:滑块处于“自锁”状态时，各力应满足，且有，综合以上各式得,要使F无论多大都不使之滑动，即使时，上式都能成立，则必有，应满足的条件为。方法二:可根据因果关系分析求解。连杆AB对滑块 施加的作用力F产生的动力为，同时也伴随着产生了大小的阻力结果，当动力小于阻力时，滑块能“自锁”，得，应满足的条件为 【答案】【感悟】在新课标高考命题中，关于本单元的命题多以 选择形式出现，内容可以是纯力学问题，也可以结合电磁问 题议平衡，2012年全国卷新课标卷中的“拖把”自锁问题告 诉我们，高考命题中强调知识载体，能力方法为