高考物理三轮复习简易通 三级排查大提分 专题二 力与物体的平衡课件.ppt

专题二力与物体的平衡 说明 以下物理概念 规律的叙述中 在后面的 内正确的打 错误的打 1 由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力 大小g mg 方向竖直向下 2 发生弹性形变的物体由于要恢复原状 对与它接触的物体会产生力的作用 这种力叫弹力 3 由于两个相接触的物体只具有相对运动的趋势时 在接触面上产生阻碍相对运动趋势的摩擦力叫静摩擦力 方向总沿着接触面 并跟物体相对运动趋势的方向相反 4 相接触的两个物体有相对运动时 在接触面上会产生阻碍它们相对滑动的力 叫滑动摩擦力 大小f fn 方向总是沿着接触面 并跟物体相对运动的方向相反 5 力的合成和分解就是几个力的数字相加减 6 如果几个力共同作用在同一点上 或者虽不作用在同一点 但它们的延长线交于一点 这样的一组力叫做共点力 7 一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态 叫做物体处于平衡状态 8 胡克定律 f kx x为弹簧的形变量 9 滑动摩擦力 f mg 10 共点力的平衡条件 f合 0 11 动态平衡 是指通过控制某一物理量的变化 使物体的状态发生缓慢变化 可认为物体在每一个状态都处于平衡状态 12 整体法 当两个或两个以上的相互作用的物体处于静止状态 匀速运动状态或具有相同的加速度时 把这几个物体视为一个整体的研究方法 13 隔离法 就是把要分析的物体从相关的物体系中隔离出来 只分析该物体以外的物体对该物体的作用力 不考虑其他物体所受的作用力 答案1 2 3 4 5 订正 求已知几个力的合力叫力的合成 求已知力的分力叫力的分解 力的合成与分解均遵守平行四边形定则 6 7 8 9 订正 滑动摩擦力的大小与接触面间的弹力大小成正比 即f fn 方向与物体间相对运动的方向相反 10 11 12 13 1 万有引力和重力间具有什么关系 提示 重力是物体所受地球引力的一个分力 引力的另一个分力提供物体绕地轴做圆周运动的向心力 重力的方向竖直向下 只有在赤道 两极上的物体所受重力的方向才指向地心 易混 地面上的物体所受的重力就是地球对物体的万有引力 认为重力的方向一定指向地心 2 弹力产生的条件有哪些 如何确定弹力是否存在 提示 1 弹力产生必须具备以下条件 接触 挤压和发生弹性形变 2 有无弹力的判断方法 根据弹力产生的条件判断 假设法 平衡条件法 牛顿第二定律法 误区 认为两个相互接触的物体间一定存在弹力 3 对轻弹簧产生的弹力的认识提示 轻弹簧发生弹性形变而产生的弹力沿弹簧的轴线方向指向与形变相反的方向 在弹性限度内其大小由胡克定律来计算 如图1所示 图1 四个完全相同的弹簧都处于水平位置 它们的右端受到大小皆为f的拉力作用 而左端的情况各不相同 弹簧的左端固定在墙上 弹簧的左端受大小也为f的拉力作用 弹簧的左端拴一小物块 物块在光滑的桌面上滑动 弹簧的左端拴一小物块 物块在有摩擦的桌面上滑动 若认为弹簧质量都为零 以l1 l2 l3 l4依次表示四个弹簧的伸长量 可由胡克定律比较它们的大小关系是 由于弹簧的质量不计 在四种情况下 弹力f弹都等于弹簧右端的拉力f 因而弹簧伸长量均相同 即l1 l2 l3 l4 易错 l2 l1 l4 l3 4 轻绳产生的弹力 张力 一定沿绳指向绳收缩的方向 轻弹簧产生的弹力一定沿着弹簧的轴线方向 则轻杆产生的弹力一定沿杆的方向吗 提示 杆与物体作用时 既能拉 又能顶 或压 还能挑 故轻杆产生的弹力不一定沿杆的方向 具体有以下两种情况 自由杆和固定杆中的弹力方向 易错 认为杆产生的弹力一定沿杆的方向 未对杆的各种形变进行具体分析 5 静摩擦力存在的条件是什么 确定静摩擦力方向的方法有哪些 静摩擦力有什么特点 提示 静摩擦力的产生应具备三个条件 物体相互接触且接触面粗糙 物体间有弹力 物体间有相对运动的趋势但又保持静止 确定静摩擦力方向的方法主要有 假设法 和 反推法 a 假设法 先假设没有摩擦力 即光滑 时 看相对静止的物体间能否发生相对运动 若能 则有静摩擦力 方向与相对运动方向相反 若不能 则没有静摩擦力 b 反推法 是从研究物体表现出的运动状态这个结果反推出它必须具有的条件 分析组成该条件的相关因素中摩擦力所起的作用 就容易判断摩擦力的方向了 利用牛顿第二定律判断先假设物体受摩擦力作用 并假设出方向 利用牛顿第二定律或平衡条件列式计算 若f静 0 则有静摩擦力 f静 0 说明其方向与假设方向相同 f静 0 说明其方向与假设方向相反 利用牛顿第三定律 即相互作用力的关系 判断此法关键是抓住 摩擦力是成对出现的 先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向 再确定另一物体受到的摩擦力方向 静摩擦力的特点有 静摩擦力是被动力 是以其他力的存在为前提 静摩擦力有最大值 即最大静摩擦力fmax 静摩擦力可以根据需要在0和fmax之间取值 陷阱 只有静止的物体才有可能受静摩擦力 误区 静摩擦力不能为动力 只能是阻力 易错 静摩擦力跟场力一样是主动力 其大小与物体沿接触面方向的外力或加速度无关 可任意取值 6 物体处于平衡状态的条件是什么 有哪些主要推论 提示 共点力作用下物体的平衡条件是 f 0 或同时满足 fx 0 fy 0 根据平衡条件可得以下重要推论 1 当物体处于平衡状态时 它所受的某一个力与它所受的其余力的合力等值反向 2 当三个共点力作用于物体并处于平衡状态时 三个力的矢量组成一封闭的矢量三角形 易错 误将物体速度为零时当成平衡状态 7 受力分析的基本技巧和方法有哪些 提示 进行受力分析时 有些力的大小和方向不能准确确定下来 必须根据物体受到的能够确定的几个力的情况和物体的运动状态判断出未确定的力的情况 要确保受力分析时 不漏力 不添力 不错力 不漏力 的方法是 按先重力 后弹力 再摩擦力的顺序 逐一分析检查 另外 弹力和摩擦力是接触力 分析物体与周围哪些物体有接触 有几处接触 就可以预计可能有几个弹力或几个摩擦力 不添力 的方法是 分析物体受哪些 性质力 按性质命名的力 时 不要把 效果力 与 性质力 混淆重复分析 确定某一个力是否存在时 就找该力的施力物体 根据力的物质性可知 没有施力物体的力是不存在的 根据弹力和摩擦力产生的条件 进一步判断在接触处是否一定有弹力和摩擦力产生 注意不要把物体施给另外物体的力 当做物体所受的力 不错力 的方法是 严格按照各力的方向特点作图 即重力的方向竖直向下 弹力的方向垂直接触面指向受力物体 摩擦力的方向与接触面相切 与相对运动或相对运动趋势的方向相反 易错 受力分析时将 施力 和 受力 混淆 出现 漏力 或 多力 8 解决共点力平衡问题的步骤是什么 处理平衡问题常用的方法有哪些 提示 解决共点力作用下平衡问题的步骤 1 明确研究对象研究对象常有三种情况 单个物体 可以将物体受到的各个力的作用点全都画到物体的重心上 多个物体 系统 在分析外力对系统的作用时 用整体法 在分析系统内各物体间的相互作用时 用隔离法 其关键是找出它们之间的相互作用力这个纽带 几个物体的结点常常是平衡问题的研究对象 2 分析受力情况 作出受力示意图 确定物体受到哪些力的作用 不能添力 也不能漏力 准确画出受力示意图 受力示意图的关键是力的方向的确定 要培养准确画图的习惯 3 选取研究方法 合成法或分解法在解题中采用合成法还是分解法应视问题而定 通常利用正交分解法求解平衡问题 4 利用平衡条件列出方程处理平衡问题常用的方法 受力较少时 可用合成法 应用f合 0列方程求解 物体受力较多时用正交分解法 应用fx合 0 fy合 0列方程求解 推论法 易错 1 研究对象选取不恰当 2 物理知识与数学知识不能有机结合 9 处理动态平衡 临界值与极值问题的方法提示 1 解析法 选某一状态对物体进行受力分析 将物体受到的力进行分解 列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式 根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 2 图解法 选某一状态对物体进行受力分析 根据平衡条件画出力的平行四边形 根据已知量的变化情况 画出平行四边形的边角变化 确定未知量大小 方向的变化 易错 审不透题意 找不出临界条件或求极值的方法 猜想一对弹力 摩擦力及受力分析的考查命题依据 从近三年各地高考分析可知 该考点为高频考点 以选择题的形式出现 我们认为今后考查该点可设置全新的情景来考查考生的知识方法迁移和基本素质 下面设计的考题是两根绳跨过两光滑定滑轮连接两个物体处于平衡状态 情景较新颖 主要考查连接体的受力分析及摩擦力的相关知识 属于高考选择题的常考题型 试题设计1 两质量分别为m m的物体用跨过光滑定滑轮的轻绳相连 如图2所示 oa ob与水平面的夹角分别为30 60 两物体均处于静止状态 则 图2 a 绳oa对质量为m的物体的拉力大小大于绳ob对质量为m的物体的拉力大小b 绳oa对质量为m的物体的拉力大小等于绳ob对质量为m的物体的拉力大小c 质量为m的物体受到水平面的静摩擦力大小为零d 质量为m的物体受到水平面的静摩擦力的方向水平向左 解析解决本题的关键是进行正确的受力分析和明白跨过滑轮的绳中的力大小是相等的 质量为m的物体用轻绳oa ob相连 使得质量为m的物体处于静止状态 由质量为m的物体受力平衡 容易得到foacos30 fobcos60 则对质量为m的物体而言 必定受到向左的静摩擦力 其大小为fob foa 答案d 猜想二对三力平衡问题的考查命题依据 该考点是高频考点 每年以选择题的形式出现或在计算题中体现 每年均从不同的角度来考查 下面设计的考题所给的物理情景有了一定的创新 能很好的考查考生对动态平衡问题求解的能力 绳中的拉力是否发生变化及如何变化是看绳与水平方向的夹角 该题应是将来考查的方向 试题设计2 如图3所示 一根不可伸长的细绳两端分别连接在框架上的a b两点 细绳绕过光滑的滑轮 重物悬挂于滑轮下 处于静止状态 若缓慢移动细绳的两端 则绳中拉力大小变化的情况是 a 只将绳的左端移向a 点 拉力变小b 只将绳的左端移向a 点 拉力不变c 只将绳的右端移向b 点 拉力变小d 只将绳的右端移向b 点 拉力不变 图3 绳与竖直方向的夹角由a b两点的水平距离d和绳的总长度决定 当只将绳的左端移向a 点 夹角 不变 由 式可知 绳的拉力大小不变 所以a错误 b正确 只将绳的右端移向b 点 ab 的水平距离变大 由 式可知 变大 代入 式可知 绳的拉力大小变大 所以c d错误 答案b 猜想三对平衡问题中的 整体法 与 隔离法 的考查命题依据 对于连结体问题会涉及到研究对象的选取问题 该类问题可以考查考生灵活应变的能力 为各地高考的高频考点 今后可根据实际问题进行该方法的考查 下面设计的考题所给的物理情况有了一定的创新 三绳 两物体 两斜面体空间分布具有对称性 可考查考生整体法 隔离法的应用 具有较强的综合性 试题设计3 如图4所示 两相同物块分别放置在对接的两固定斜面上 物块处在同一水平面内 之间用细绳连接 在绳的中点加一竖直向上的拉力f 使两物块处于静止状态 此时绳与斜面间的夹角小于90 当增大拉力f后 系统仍处于静止状态 下列说法正确的是 a 绳受到的拉力变大b 物块与斜面间的摩擦力变小c 物块对斜面的压力变小d 斜面体对水平地面的压力变小 图4 图 1 图 2 答案acd 猜想四对用正交分解法解平衡问题的考查命题依据 正交分解法是处理多力平衡问题的重要常用方法 考查的题型有选择题或计算题 是高考的高频考点 试题难度一般不太大 我们认为今后可能涉及生活 生产实际中的问题来考查正交分解法 且往往和牛顿运动定律相结合 下面设计的考题就是生产现实中的问题 第一问是用正交分解法处理的平衡问题 第二问则是与牛顿运动定律相结合的问题 这种题型在高考中考查的几率较高 试题设计4 如图5所示 在建筑装修中 工人用质量为5 0kg的磨石a对地面和斜壁进行打磨 已知a与地面 斜壁间的动摩擦因数均为 取g 10m s2 且已知sin37 0 6 cos37 0 8 图5 1 当a受到与水平方向成 37 斜向下的推力f1 50n打磨地面时 a恰好在水平地面上做匀速直线运动 求a与地面间的动摩擦因数 2 若用a对倾角 37