高考物理二轮复习 第一部分 （专题突破+破译命题密码）专题一 力与物体的平衡课件.ppt

1 已知两个共点力的合力为50n 分力f1的方向与合力f的方向成30 角 分力f2的大小为30n 则 a f1的大小是唯一的b f2的方向是唯一的c f2有两个可能的方向d f2可取任意方向解析 选当f f2 fsin30 时 此时f1的大小有两个 f2有两个可能的方向 故选项a b d错误 选项c正确 c 2 如图1 1所示 一小球放置在木板与竖直墙面之间 设墙面对球的压力大小为n1 球对木板的压力大小为n2 以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴 将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置 不计摩擦 在此过程中 a n1始终减小 n2始终增大b n1始终减小 n2始终减小c n1先增大后减小 n2始终减小d n1先增大后减小 n2先减小后增大 图1 1 解析 选对小球受力分析 如图所示 根据物体的平衡条件 可将三个力构建成矢量三角形 随着木板顺时针缓慢转到水平位置 球对木板的压力大小n2逐渐减小 墙面对球的压力大小n1逐渐减小 故b对 b 图1 3 3 如图1 3所示 一夹子夹住木块 在力f作用下向上提升 夹子和木块的质量分别为m m 夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f 若木块不滑动 力f的最大值是 a 2f m m mb 2f m m mc 2f m m m m m gd 2f m m m m m g a 由以上高考试题可以看出 本专题的高频考点主要集中在物体受力分析 摩擦力的分析与计算 力的合成与分解 共点力的平衡等几个方面 难度适中 本专题知识还可与电场 磁场知识相结合 考查带电体在复合场中的平衡或导体棒在磁场中的平衡问题 复习时要侧重知识的掌握和方法的灵活应用两方面 1 必须精通的几种方法 1 力的合成与分解的方法 2 正交分解法 3 整体法与隔离法 4 弹力和摩擦力的有无及方向的判断方法 5 共点力平衡问题的分析方法 2 必须明确的易错易混点 1 运动的物体所受摩擦力不一定是滑动摩擦力 静止的物体所受摩擦力不一定是静摩擦力 2 杆产生的弹力方向不一定沿着杆的方向 绳产生的弹力方向不一定沿着绳的方向 3 受力分析时不能添力 漏力 错力 4 不能将结点和滑轮的作用等同 定滑轮上两段绳受力大小相同 结点处两段绳受力不同 应按一般受力平衡分析 例1 如图1 4所示 质量为mb 24kg的木板b放在水平地面上 质量为ma 22kg的木箱a放在木板b上 一根轻绳一端拴在木箱a上 另一端拴在天花板上 轻绳与水平方向的夹角为 37 已知木箱a与木板b之间的动摩擦因数 1 0 5 现用水平方向大小为200n的力f将木板b从木箱a下面匀速抽出 sin37 0 6 cos37 0 8 重力加速度g取10m s2 则木板b与地面之间的动摩擦因数 2的大小为 图1 4 a 0 3b 0 4c 0 5d 0 6 审题指导 木板b从木箱a下面匀速抽出 说明b所受合力为零 受力平衡 解析 对a物体受力分析如图甲所示 由题意得ftcos ff1 fn1 ftsin mag ff1 fn1 由 得ft 100n 对a b物体整体受力分析如图乙所示由题意得ftcos ff2 f fn2 ftsin ma mb g ff2 2fn2 由 得 2 0 3 故a答案正确 答案 a 1 在分析两个或两个以上物体间的相互作用时 一般采用整体法与隔离法进行分析 2 采用整体法进行受力分析时 要注意各个物体的运动状态应该相同 3 当直接分析一个物体的受力不方便时 可采用 转移研究对象法 即先分析另一个物体的受力 再根据牛顿第三定律分析该物体的受力 图1 5 1 一质量为m的小物体在水平推力f的作用下 静止在质量为m的梯形木块的左上方 梯形木块在水平地面上保持静止 如图1 5所示 下列说法正确的是 a 小物体可能仅受两个力的作用b 梯形木块与小物体间的弹力可能为零c 地面与梯形木块间的摩擦力大小为fd 地面对梯形木块的支持力小于 m m g 解析 选对小物体受力分析可知 当fcos mgsin 时 ff 0 此时小物体仅受木块的支持力fn 重力g和水平推力f三个力的作用 当fcos mgsin 时 ff 0 此时小物体受木块的支持力fn 重力g 水平推力和斜面的摩擦力四个力作用 不可能受两个力作用 故a项错误 由于小物体受力平衡 重力和水平推力都有垂直于斜面向下的分力 所以木块对小物体的支持力不可能为零 故b项错 对小物体和木块整体受力分析 水平方向有ff地 f 竖直方向有fn地 m m g 故c项正确 d项错 c 例2 如图1 6所示 一根弹性细绳原长为l 劲度系数为k 将其一端穿过一个光滑小孔o 其在水平地面上的投影点为o 系在一个厚度不计 质量为m的滑块a上 滑块a放在水平地面上 小孔o离弹性细绳固定端的竖直距离为l 离水平地面的高度为h h mg k 滑块a与水平地面间的最大静摩擦力为正压力的 倍 求 图1 6 1 当滑块a与o 点距离为r时 弹性细绳对滑块a的拉力为多大 2 滑块a处于怎样的区域内时可以保持静止状态 思路点拨 1 弹性绳对滑块a的拉力与其伸长量成正比 弹性绳的伸长量可利用几何关系求解 2 滑块保持静止状态的条件是绳对滑块的拉力沿水平方向的分力小于 或等于 滑块与地面间的最大静摩擦力 1 当物体受四个及以上共点力的作用而平衡时 一般采用正交分解法求解 2 当物体仅受三个共点力作用而平衡时 可采用合成法 效果分解法 正交分解法 封闭三角形法等求解 3 共点力平衡的几个重要推论 三个或三个以上的共点力平衡 某一个力 或其中某几个力的合力 与其余力的合力等大反向 同一平面上的三个不平行的力平衡 这三个力必为共点力 且表示这三个力的有向线段可以组成一个封闭的矢量三角形 图1 7 c 图1 8 例3 如图1 8所示 桌面上固定一个光滑的竖直挡板 现将一个质量一定的重球a与截面为三角形的垫块b叠放在一起 用水平外力f可以缓缓向左推动b 使球慢慢升高 设各接触面均光滑 则该过程中 a a和b均受三个力作用而平衡b b对桌面的压力越来越大c a对b的压力越来越小d 推力f的大小恒定不变 解析 b缓慢左移 球缓慢升高过程中 两物体均处于平衡状态 取a b为整体 受力分析如图甲所示 由平衡条件可得 fn ma mb g fna f 可见b对桌面的压力不变 b错误 再分析a的受力如图乙所示 因fnba fna的方向不变 其合力恒定 故fnba fna均恒定不变 所以推力f也不变 c错误 d正确 垫块b受到推力f 重力mbg 压力fnab和地面支持力fn四个力作用 a错误 故选d 答案 d 1 图解法分析动态平衡类问题对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析 依据某一参量的变化 在同一图中作出物体在若干状态下的平衡受力图 力的平行四边形简化为三角形 再由动态的力的平行四边形各边长度变化及角度变化 确定力的大小及方向的变化情况 2 图解法分析动态平衡类问题的关键 1 确定物体动态受力情况画出矢量图 2 确定不变的力 明确变化的力的特点 画出动态矢量图 图1 9 解析 选取a b两球为一整体 总质量为2m 悬线oa与竖直方向夹角为30 由图可以看出 外力f与悬线oa垂直时为最小 fmin 2mgsin mg 所以外力f应大于或等于mg 选项b c d均正确 bcd 图1 10 例4 如图1 10所示 水平粗糙绝缘杆从物体a中心的孔穿过 a的质量为m 用绝缘细线将另一质量为m的小球b与a连接 整个装置所在空间存在水平向右的匀强电场e a不带电 b带正电且电荷量大小为q a b均处于静止状态 细线与竖直方向成 角 则 答案 abc 1 静电力的方向与带电体的电性和场强的方向有关 匀强电场中静电力为恒力 2 电场和重力场内的平衡问题 仍然是力学问题 力学中用到的图解法和正交分解法仍然可以用在电场和重力场中 4 如图1 11所示 mon为固定的 l 形直角光滑绝缘板 on置于水平地面上 p为一可移动的光滑绝缘竖直平板 现有两个带正电小球a b 小球a置于 l 形板的直角处 小球b靠在p板上且处于静止状态 小球a b位于同一竖直平面内 若将p板缓慢向左平移 则下列说法正确的是 图1 11 a b对p板的压力变大b a对on板的压力变小c a b间的距离变小d a b系统的电势能减小 d 物体的动态平衡问题 1 物体的动态平衡问题是指物体始终处于平衡状态 但受力不断发生变化的问题 物体的动态平衡问题一般是三个力作用下的平衡问题 但有时也可将分析三力平衡的方法推广到四个力作用下的动态平衡问题 2 物体的动态平衡问题一般分为两类问题 单个物体的动态平衡问题和系统的动态平衡问题 一般可用以下三种方法分析讨论 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 求出相应因变量与自变量之间的函数关系式 然后根据自变量的变化确定因变量的变化 图解法 对研究对象进行受力分析 再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下力的矢量图 画在同一个图中 然后根据有向线段 表示力 的长度变化情况判断各个力的变化情况 相似三角形法 确定研究对象并对其进行受力分析 如果只受到三个力的作用 则三个力构成的矢量三角形和几何三角形相似 则可根据相似三角形对边应成比例进行求解 例1 如图1 12所示 不可伸长 长度为l的轻质细线一端固定在竖直墙上的o点 另一端a通过一个轻质动滑轮沿水平面从p点向q点缓慢移动一段距离 动滑轮下吊一重物 不计一切摩擦 则细线上张力的变化情况为 a 变大b 变小c 不变d 无法确定 图1 12 解析 设细线a端到竖直墙的距离为d 对小滑轮由水平方向受力平衡可知 两边细线与竖直方向夹角相等 设为 如图1 13所示 应用三角函数关系和几何知识可知l1sin l2sin d 即可知sin d l 因为l不变 a从p点向q点缓慢移动而使得d减小 故sin 减小 减小 又细线上张力大小相等 设为f 由动滑轮竖直方向受力平衡有2fcos g g为重物的重力 因sin 减小 则cos 增大 f变小 所以正确答案为b 答案 b 图1 13 抓住同一根细线上张力大小相等 通过水平方向受力平衡分析细线与竖直方向的夹角 从而确定角度或角度的变化 注意应用数学知识分析解决问题 一根细线通过光滑钩 环 悬挂一重物 可分析出两边细线与竖直方向的夹角 相等 然后应用数学知识得出sin d l 再根据竖直方向受力平衡得出结论 注意有结点类平衡问题 只有满足三个条件 受三个力 其中一个力为恒力 另一个力方向不变 才可应用图解法 例2 如图1 14所示 挡板垂直于斜面固定在斜面上 一滑块m放在斜面上 其上表面呈弧形且左端最薄 一球m搁在挡板与弧形滑块上 一切摩擦均不计 用平行于斜面的拉力f作用于弧形滑块 使球与滑块均静止 现将滑块平行于斜面向上拉过一较小的距离 球仍搁在挡板与滑块上且仍处于静止状态 则与原来相比 a 挡板对球的弹力增大b 滑块对球的弹力增大c 斜面对滑块的弹力不变d 拉力f减小 图1 14 解析 滑块向上移动 则滑块对球的作用力与竖直方向的夹角减小 对滑块进行受力分析 用f块1 f板1表示移动前滑块 挡板对球的作用力 用f块2 f板2表示移动后滑块 挡板对球的作用力 在同一图中作出两种情况下的平行四边形如图1 15所示 由图可知 滑块对球的作用力f块 挡板对球的作用力f板均减小 再以滑块和球的整体为研究对象 用fn表示斜面对滑块的支持力 f板表示挡板对球的支持力 则由正交分解法有 m整gcos fn m整gsin f f板 由以上分析可知 斜面对滑块的支持力不变 拉力f增大 答案 c 图1 15 在受力分析中 研究对象可以取多个物体组成的整体 也可以取单个物体 在很多情况下需要两者相结合才能达到最佳效果 在分析系统平衡时 由于系统内力产生的效果相互抵消 可以不考虑内力 但要求内力或判断内力的变化情况时 必须对单个物体进行受力分析 两者相互补充 相互配合 才能做到快速准确解题 例3 在上海世博会最佳实践区 江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色 如图1 16所示 在竖直放置的穹形