高考物理二轮复习 专题一 力与运动 第1讲 力与物体的平衡课件

第1讲 力与物体的平衡 知识必备 1.弹力 弹弹力方向与接触面垂直指向被支持或被挤压挤压 物体。杆的弹弹 力不一定沿杆。弹弹簧的弹弹力由胡克定律Fkx计计算，一般 物体间弹间弹 力大小按物体受力分析和运动动状态态求解。 2.摩擦力 5.共点力的平衡 备考策略 1.研究对象的选取方法：(1)整体法 (2)隔离法 2.受力分析的顺序 一般按照“一重、二弹弹、三摩擦，四其他”的程序，结结合 整体法与隔离法分析物体的受力情况。 3.处理平衡问题的基本思路 4.求解平衡问题的常用方法：二力平衡法、合成法、正交分解法 、相似三角形法、正弦定理法、图图解法等。 【真题示例】 (2017全国卷，16)如图图1，一物块块在水平拉力F 的作用下沿水平桌面做匀速直线线运动动。若保持F的大小不变变， 而方向与水平面成60角，物块块也恰好做匀速直线线运动动。物块块 与桌面间间的动动摩擦因数为为( ) 力学中的平衡问题 图图1 答案 C 【真题示例2】 (2017全国卷，17)一根轻质弹轻质弹 性绳绳的两端分 别别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹弹性绳绳的原长长也 为为80 cm。将一钩码钩码 挂在弹弹性绳绳的中点，平衡时弹时弹 性绳绳的总总 长长度为为100 cm；再将弹弹性绳绳的两端缓缓慢移至天花板上的同一 点，则弹则弹 性绳绳的总长总长 度变为变为 (弹弹性绳绳的伸长长始终处终处 于弹弹性限 度内)( )A.86 cm B.92 cm C.98 cm D.104 cm 甲 乙 答案 B 图图2 A.MN上的张张力逐渐渐增大 B.MN上的张张力先增大后减小 C.OM上的张张力逐渐渐增大 D.OM上的张张力先增大后减小 解析 以重物为研究对象，受重力mg、OM绳上拉力F2、 MN上拉力F1，由题意知，三个力合力始终为零，矢量三角 形如图所示，F1、F2的夹角为不变，在F2转至水平的 过程中，矢量三角形在同一外接圆上，由图可知，MN上的张 力F1逐渐增大，OM上的张力F2先增大后减小，所以A、D正确 ，B、C错误。 答案 AD 真题感悟 1.高考考查特点 (1)共点力的单物体动态平衡及连接体的静态、动态平衡问 题是高考命题的热点(2016年考查查了连连接体平衡，2017年考 查查了单单个物体的平衡)。 (2)做好物体的受力分析，画出力的示意图图，并灵活运用几 何关系和平衡条件是解题题的关键键。 2.解题常见误区及提醒 (1)不能灵活选取研究对象，不能准确把握求解问题的切入点 。 (2)对对一些常见见物理语语言(如轻绳轻绳 、轻环轻环 )不理解其内涵。 (3)不能灵活应应用数学关系求解物理问题问题 。 预测1共点力平衡条件的应用 预测2整体法、隔离法的应用 预测3物体的动态平衡 1.(多选)如图图3所示，在粗糙的水平桌面上静止放着一盏盏台灯， 该该台灯可通过过支架前后调节调节 从而可将灯头进头进 行前后调节调节 ，下 列对对于台灯的受力分析正确的是( ) 图图3 A.台灯受到水平向左的摩擦力 B.若将灯头头向前调调一点(台灯未倒)，则则桌面对对台灯的支持力将 变变大 C.支架对对灯头头的支持力方向竖竖直向上 D.整个台灯所受的合外力为为零 解析 以整个台灯为研究对象，台灯受到重力和桌面的支持力 ，且处于平衡状态，故选项A错误，选项D正确；根据二力平衡 可知灯头所受支架的支持力竖直向上，故选项C正确；若将灯头 向前调一点(台灯未倒)，台灯仍然处于平衡状态，故桌面对台灯 的支持力大小不变，故选项B错误。 答案 CD 2.如图图4所示，一质质量为为M、倾倾角为为的斜面体置于水平面上，一 质质量为为m的滑块块通过过一跨过过两定滑轮轮的轻绳轻绳 与一重力为为G的 钩码钩码 相连连(两滑轮间轮间 的轻绳轻绳 水平)，现现将滑块块置于斜面上，滑 块块在斜面上匀速上滑，且发现发现 在滑块块运动过动过 程中，斜面一直 保持不动动，则则下列说说法中正确的是( ) 图图4 A.地面对对斜面体的摩擦力方向水平向右，大小为为Gsin B.滑块对块对 斜面体的摩擦力方向沿斜面向上，大小为为Gmgcos C.地面对对斜面体的支持力大小为为(Mm)gG D.地面对对斜面体的支持力大小为为(Mm)g 解析 以滑块和斜面体为整体进行研究，其受力分析如图甲所 示，由平衡条件可知地面对斜面体的支持力大小为FN(M m)g，选项C错误，D正确；地面对斜面体的摩擦力水平向右， 大小为fG，故选项A错误；再以滑块为研究对象，受力分析 如图乙所示，由力的平衡可知斜面体对滑块的滑动摩擦力为f Gmgsin ，故选项B错误。 答案 D 图图5 答案 BD 归纳总结 1.共点力作用下的物体平衡问题，涉及受力分析、力的合成与 分解、建立平衡方程等，其思维与解题过程如下： 2.解决动态平衡问题的一般思路：把“动动”化为为“静”，“静 ”中求“动动”。动态动态 平衡问题问题 的分析过过程与处处理方法如下： 【真题示例1】 (2017天津理综，3)如图图6所示，两根平行金属 导轨导轨 置于水平面内，导轨导轨 之间间接有电电阻R。金属棒ab与两导导 轨轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场场中，磁场场方 向垂直于导轨导轨 平面向下。现现使磁感应应强度随时间时间 均匀减小， ab始终终保持静止，下列说说法正确的是( ) 电学中的平衡问题 图图6 A.ab中的感应电应电 流方向由b到a B.ab中的感应电应电 流逐渐渐减小 C.ab所受的安培力保持不变变 D.ab所受的静摩擦力逐渐渐减小 小不变，故B错误；安培力FBIL，电流大小不变，磁感应强度 减小，则安培力减小，故C错误；导体棒处于静止状态，所受合 力为零，对其受力分析，水平方向静摩擦力f与安培力F等大反向 ，安培力减小，则静摩擦力减小，故D正确。 答案 D 【真题示例2】 (2016全国卷，24)如图图7，两固定的绝缘绝缘 斜面 倾倾角均为为，上沿相连连。两细细金属棒ab(仅标仅标 出a端)和cd(仅标仅标 出c端)长长度均为为L，质质量分别为别为 2m和m；用两根不可伸长长的柔 软轻导线软轻导线 将它们连们连 成闭闭合回路abdca，并通过过固定在斜面上 沿的两光滑绝缘绝缘 小定滑轮轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。 右斜面上存在匀强磁场场，磁感应应强度大小为为B，方向垂直于斜 面向上，已知两根导线刚导线刚 好不在磁场场中，回路电电阻为为R，两 金属棒与斜面间间的动动摩擦因数均为为，重力加速度大小为为g， 已知金属棒ab匀速下滑。求 图图7 (1)作用在金属棒ab上的安培力的大小； (2)金属棒运动动速度的大小。 真题感悟 1.高考考查特点 电学中的平衡问题是指在电场力、安培力参与下的平衡问题。 处理电学中的平衡问题的方法与纯力学问题的分析方法一样， 把方法和规律进行迁移应用。 2.解题常见误区及提醒 (1)安培力方向的判断要先判断磁场方向、电流方向，再用左 手定则判断，同时注意立体图转化为平面图。 (2)电场电场 力或安培力的出现现，可能会对压对压 力或摩擦力产产生影 响。 (3)涉及电电路问题时问题时 ，要注意闭闭合电电路欧姆定律的使用。 预测1电场力作用下的平衡问题 预测2电磁场中的平衡问题 预测3电磁感应中的平衡问题 图图8 答案 B 2. (2017陕西省宝鸡市高三教学质量检测)如图图9所示，匀强电场电场 的电场电场 强度方向与水平方向夹夹角为为30且斜向右上方，匀强磁 场场的方向垂直于纸纸面(图图中未画出)。一质质量为为m、电电荷量为为q 的带电带电 小球(可视为质视为质 点)以与水平方向成30角斜向左上方的 速度v做匀速直线线运动动，重力加速度为为g。则则( ) 图图9 解析 小球做匀速直线运动，受到的合力为零，假设小球带 正电，则小球的受力情况如图甲所示，小球受到的洛伦兹力 沿虚线但方向未知，小球受到的重力与电场力的合力与洛伦 兹力不可能平衡，故小球不可能做匀速直线运动，假设不成 立，小球一定带负电，选项B错误错误 ；小球的受力情况如图图乙 所示，小球受到的洛伦兹伦兹 力一定斜向右上方，根据左手 答案 C 图图10 解析 释放PQ，回路中产生由PQNMP的感应电流 ，对MN棒受力分析如图甲所示。 练后反思 (1)电荷在电场中一定受电场力作用，电流或电荷在磁场中 不一定受磁场力作用。 (2)分析电场电场 力或洛伦兹伦兹 力时时，一定要注意带电带电 体是正电电 荷还还是负电负电 荷。 【模拟示例】 一个质质量为为1 kg的物体放在粗糙的水平地面上， 今用最小的拉力拉它，使之做匀速直线线运动动，已知这这个最小 拉力大小为为6 N，取g10 m/s2，则则下列关于物体与地面间间的 动动摩擦因数的取值值，正确的是( ) 平衡中的临界极值问题 答案 C 预测1摩擦力作用下的临界问题 预测2连接体平衡中的极值问题 图图11 答案 C 2.(2017广东佛山二模，15)如图图12所示，两个小球a、b质质量均 为为m，用细线细线 相连连并悬悬挂于O点，现现用一轻质弹轻质弹 簧给给小球a施 加一个拉力F，使整个装置处处于静止状态态，且Oa与竖竖直方向夹夹 角为为45，已知弹弹簧的劲劲度系数为为k，则弹则弹 簧形变变量最小值值 是( ) 图图12 答案 A 归纳总结 解决临界极值问题的三种方法 (1)解析法：根据物体的平衡条件列出平衡方程，在解方程时采 用数学方法求极值。通常用到的数学知识有二次函数求极值、讨 论分式求极值、三角函数