高考物理第二轮复习课件1力学中的物体平衡

专题一 力与物体的平衡 1共点力平衡的几个结论(1)当物体处于平衡状态时，合力必为零；它所受的某一个力与它所受的其余力的合力必定 等大反向 . (2) 当三个 共点力作用于物 体处于平衡 时，三个力的矢量组成一封闭的 矢量三角形 .(3)若物体在某一方向上做匀速运动或者静止，则这个物体在此方向的合力为 0 (4)若建立坐标系，将物体受到的力正交分解，则在相互垂直的两个方向的合力均为零即 Fx= 0 , Fy= 0 .(5)三力汇交原理：三个不平行的力平衡时，其力的作用线 (或延长线 )必相交于 一点 ，且三力共 面 .2求解共点力平衡的思路方法指导：1 求外力优先选用整体法，求内力用隔离法2 平衡问题求解方法的选择(1)物体受二力作用：可利用二力平衡条件解答(2)物体受三力作用：可采用合成法、分解法、三角形法、正交分解法等方法求解(3)物体受三个以上力作用：一般采用正交分解法求解(4)解动态平衡问题：通常用动态三角形法求解3 求解共点力平衡问题的步骤(1)明确研究对象求解连接体和叠合体的平衡问题要注意整体法和隔离法的综合运用(2)进行受力分析，并画出受力分析示意图(3)利用平衡条件列平衡方程(4)求解或讨论 1重力、弹力、摩擦力作用下的平衡问题 【 例 1】 如图所示，表面粗糙的固定斜面顶端安装有滑轮，两物块 P、 Q用轻绳连接并跨过滑轮 (不计滑轮的质量和摩擦 )， P悬于空中， Q放在斜面上，均处于静止状态，当用水平向左的恒力推 Q时， P、 Q仍静止不动，则 ( )A Q受到的摩擦力一定变小B Q受到的摩擦力一定变大C轻绳上拉力一定变小D轻绳上拉力一定不变 【解析】 未施加水平向左的恒力时， Q是否受摩擦力以及摩擦力的方向都不能确定设绳拉力为F，摩擦力为 f， (当 F=mgsinq时， f=0；当FF=mgsinq时， f沿斜面向下；当 FF=mgsinq时， f沿斜面向上 )因此施加水平恒力后，受的摩擦力如何变化是不能确定的而 P始终处于平衡状态，绳的拉力大小总等于 P的重力大小，故 正确选项为 D. 【 切入点 】 Q所受的静摩擦力是被 动 力，其大小和方向由沿斜面方向其他力的合力决定 (1)本题重点考查了根据物体所处的状态 (平衡态 )及遵循的规律 (合力为零 )来进行受力分析的能力(2)对静摩擦的理解应特别注意它属于被动出现的力，而被动因素就是沿静摩擦力所在直线上其他力的合力 (本题为绳的拉力 F和 mgsinq 、 F1cosq的合力 )，因此应根据物体所处的状态通过分析其他力的合力来确定静摩擦力的存在与否，大小及方向 【点评 】【 例 2】 (2011长 沙市一中模 拟 )滑滑梯是小孩子很喜 欢 的 娱乐 活 动 如 图 所示，一个小孩子正在滑梯上匀速下滑， 则 ( )A小孩所受的重力与小孩所受的 弹 力大小相等 .B小孩所受的重力与小孩所受的摩擦力大小相等 .C小孩所受的 弹 力和摩擦力的合力与小孩所受的重力大小相等 .D小孩所受的重力和 弹 力的合力与小孩子所受的摩擦力大小相等【 切入点 】 对研究对象受力分析，运用平衡条件求解【解析】 小孩在滑梯上受力如 图 所示， 设 滑梯斜面 倾 角 为 q， 则 FN= mgcosq， Ff =mgsinq，所以 A、 B 错误 ；小孩在重力、 弹 力和摩擦力三个力作用下 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，故 C、D正确 处 理共点力平衡 问题 的关 键 是要正确 选 取研究 对 象， 对 物体 进 行受力分析，要重 视 好画出受力 图 ，运用平衡条件求解【点评 】【同类变式 1】 如 图 所示，物 块 M在静止的 传 送 带上以速度 v匀速下滑 时 ， 传 送 带 突然启 动 ，方向如 图 中箭 头 所示，若 传 送 带 的速度大小也 为 v，则传 送 带 启 动 后 ( )A M静止在 传 送 带 上B M可能沿斜面向上运 动C M受到的摩擦力不 变D M下滑的速度不 变本 题 考 查 的知 识 点 为 滑 动 摩擦力，由 M匀速下滑可知其 处 于平衡状 态 ，受重力、摩擦力、支持力， 传 送 带 启 动 以后 对 M受力没有影响，自然也不会影响其运 动 状 态 ，故 C、 D正确 【解析 】2 与 弹 簧 弹 力有关的平衡 问题 【 例 3】 图中 a、 b、 c为三个物体， M、 N为两个轻质弹簧， R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们的连接如图所示，并处于平衡状态以下叙述正确是 ( )A有可能 N处于不拉伸状态而 M处于压缩状态 .B有可能 N处于压缩状态而 M处于拉伸状态 .C有可能 N处于不伸不缩状态而 M处于拉伸状态 .D有可能 N处于拉伸状态而 M处于不伸不缩状态 .【解析】 轻绳只能提供拉力或力为零，不能提供推力，因而 N不能处于压缩状态， B错若轻绳提供拉力且均小于 a、 c的重力，则 M处于压缩状态， a、 c处于图示平衡状态若轻绳提供的拉力小于 c的重力但等于 a的重力，则 M处于不伸不缩状态 . 答案： AD【 切入点 】 绳 (或线 )不能提供推力而弹簧 (或杆 )可拉可推 (1)本题通过力平衡条件的应用，考查是否具备从受力的角度分析题中装置特点的能力及推理能力(2)不能从 “轻绳不能提供推力 ”推知 “弹簧 N不能处于压缩状态 ”；认为弹簧 M的上端压着物体 a，因而弹簧 M一定处于压缩状态，没有想到由于物体 a还可能受到大小等于其重力的绳子的拉力作用，弹簧 M可能处于不伸不缩状态，这是本题易出错的原因【点评 】【点评 】(3)特别应引起注意的是：弹簧既可被拉伸，提供拉力，又可以被压缩，提供推力或支持力，还可能不伸不缩遇到弹簧问题要根据题设条件先判断出形变情况从而确定弹力的方向若形变情况不可预知，应全面分析可能的形变情况(4)弹簧与绳的弹力不同的特点有：轻绳只能提供拉力或力为零 (松弛或直而不绷状态 )，不能提供推力，发生的形变在瞬间内可以变化，因而张力可以突变；轻弹簧既可以提供拉力或力为零 (原长状态 )，也可提供推力；发生的形变在瞬间内不变化，因而弹力不突变【同类变式 2】 (2010安徽卷 ) L型木板 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 4C 5 D 6【解析 】P、 Q一起沿斜面匀速下滑 时 ，由于木板 P上表面光滑，滑 块 Q受到重力、 P的支持力和 弹 簧沿斜面向上的 弹 力木板 P受到重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、 Q的 压 力和 弹 簧沿斜面向下的 弹 力，所以 选项 C正确 3注意区分弹簧和轻绳弹力的特点 【 例 4】 如 图 所示，一 质 量 为 m的物体系于 长 度分 别为 l1、 l2的两根 细线 上， l1的一端 悬 挂在天花板上，与 竖 直方向 夹 角 为 q ， l2水平拉直，物体 处 于平衡状 态 现 将 l2线 剪断，求剪断瞬 间 物体的加速度(1)下面是某同学 对该题 的一种解法：设 l1线 上拉力 为 T1, l2线 上拉力 为 T2，重力 为 mg物体在三力作用下保持平衡T1cosq =mg， T1sinq =T2， T2=mgtanq 剪断 线 的瞬 间 ， T2突然消失，物体即在 T2反方向 获 得加速度因 为 mgtanq =ma，所以加速度 a=gtanq ，方向在T2反方向你 认为这 个 结 果正确 吗 ？ 请对该 解法作出 评 价并说 明理由(2)若将 图 (a)中的 细线 l1改 为长 度相同、 质 量不 计 的轻弹 簧，如 图 (b)所示，其他条件不 变 ，求解的步 骤 和 结果与 (1)完全相同，即 a=gtanq ，你 认为这 个 结 果正确 吗？ 请说 明理由【 切入点 】 弹簧和弹性绳的弹力不能突变，非弹性绳(线、杆 )可以突变答案：(1)结果不正确 l2被剪断的瞬间， l1上拉力的大小发生了突变 T1=mgcosq ， a=gsinq .(2)结果正确因为弹簧的弹力不能发生突变T1的大小和方向都不变 【点评 】(1)要注意区分理想的绳子和理想的弹簧的拉力特点；(2)要注意区分平衡状态和非平衡状态 l2被剪断前小球处于平衡状态，剪断后小球处于非平衡状态 . 【同 类变 式 3】 (2010全国 卷 ) 如 图 所示， 轻弹簧上端与一 质 量 为 m 的木 块 1相 连 ，下端与另一质 量 为 M的木 块 2 相 连 ，整个系 统 置于水平放置的光滑木板上，并 处 于静止状 态 现 将木板沿水平方向突然抽出 设 抽出后的瞬 间 ，木 块 1、 2的加速度大小分 别为 a1 、 a2 ，重力加速度大小 为 g.则 有 ( )A a1=0， a2=g B a1=g， a2=g C a1=0， a2= g D a1=g， a2= g 【解析 】 在抽出木板的瞬 时 ， 弹 簧 对 1的支持力和 对 2的 压 力并未改 变 对 1 物体受重力和支持 力， mg=F， a1= 0.对 2 物体受重力和 压力，根据牛 顿 第二定律 a= = g答案： C4动态平衡问题 【 例 5】 如 图 所示，在人拉 绳向右运 动过 程中，物体 A缓 慢上升，若地面 对 人的支持力 为 FN ，人受的摩擦力 为 F1，人拉绳 的力 为 F， 则 在人运 动 的 过程中 FN和 F的大小 变 化情况如何？【解析】 物体 A缓 慢上升 时 ， 绳 的 张 力与物体 A的重力大小始 终 相等，故人拉 绳 的力 F大小不 变 对 人受力分析如 图 所示，沿 竖 直方向正交分解可得， FN+Fsina=mg，人向右运 动过程 a在逐 渐 减小， 则 FN 逐渐 增大答案： 地面 对 人的支持力 FN增大、人拉 绳 的力 F大小不 变 到平衡，那么将移 动 后的平衡状 态 和原来的平 衡状 态 比 较 ， AO 杆 对 P 环 的支持力 FN 和 细绳 上的拉力 F的 大小如何 变 化？【 例 6】 有一个直角支架 AOB， AO水平放置，表面粗糙， OB竖 直向下，表面光滑 AO上套有小 环 P，OB上套有小 环 Q，两 环质 量均 为 m，两 环间 由一根质 量可忽略、不可伸 长 的 细绳 相 连 ，并在某一位置平衡，如 图 所示 现 将 P环 向左移一小段距离，两环 再次达【解析】 以两 环 和 细绳 作 为 一个整体受力分析，在 竖 直方向上 FN = 2mg，不随 环 的移 动 而改 变 隔离 环 Q，受力分析如图 所示， 细绳 的拉力 F 与杆的支持力 FN 的合力与重力等大反向，作出力的三角形如 图 中阴影即当 P环 向左移一小段距离，两球再次达到平衡 时 a减小， 则细绳 的拉力 F在减小 答