专题一 、力与物体的平衡.doc

三环中学2017届 高三物理二轮复习学案 学案 NO.001 时间：2017、5、2 编写人：钱兵华 教研组长： 校长： 力与物体的平衡 【命题意图】 本题结合生活实际考查受力分析、共点力的平衡条件，涉及正交分解法的简单应用，意在考查考生对力学基本知识的掌握情况，以及运用物理知识解决实际问题的能力。【专题定位】本专题解决的是受力分析和共点力平衡问题.高考对本专题内容的考查主要有：（1）对各种性质力特点的理解；（2）力的效果的理解 力的静力学效应：力能使物体发生形变. 力的动力学效应： a.瞬时效应：使物体产生加速度F=ma b.时间积累效应：产生冲量I=Ft，使物体的动量发生变化Ft=p c.空间积累效应：做功W=Fs，使物体的动能发生变化Ek=W（3）物体受力分析的基本方法 确定研究对象（隔离体、整体）. 按照次序画受力图，先主动力、后被动力，先场力、后接触力. 只分析性质力，不分析效果力，合力与分力不能同时分析. 结合物体的运动状态：是静止还是运动，是直线运动还是曲线运动.如物体做曲线运动时，在某点所受合外力的方向一定指向轨迹弧线内侧的某个方向.（4）共点力作用下平衡条件的应用.考查的主要物理方法和思想有：整体法和隔离法；假设法；合成法；正交分解法；矢量三角形法；相似三角形法；等效思想；分解思想.【考试方向】 受力分析和共点力的平衡问题是高中物理的基础，也是高考考查的重点。受力分析是解决动力学问题的关键，单独命题时往往和实际问题结合在一起。共点力的平衡问题，单独命题时往往和实际问题结合在一起，但是考查更多的是融入到其他物理模型中间接考查，如，结合运动学命题，或者出现在导轨模型中等。【应考策略】深刻理解各种性质力的特点；熟练掌握分析共点力平衡问题的各种方法.【得分要点】 受力分析，要按照一定的顺序进行，特别注意弹力和摩擦力有无以及它们方向的判断。对于共点力的平衡问题，常用方法有：（1）正交分解法：适用于三力或三力以上平衡问题，可用于求解大小、方向确定的力的问题。（2）矢量三角形法：适用于三力平衡问题，该方法有时涉及正弦定理的运用，有时利用矢量三角形和几何三角形的相似性来求解力。（3）三力平衡的动态分析：三个力中重力大小方向不变、一个力的方向不变大小可以改变、一个大小方向都改变。常常把三个力放置在一个矢量三角形中，有时涉及相似三角形的知识。注意：涉及滑动摩擦力的四力平衡问题中，可以把滑动摩擦力Ff和正压力FN合成为一个力F，只要Ff和FN方向不变，则F的方向不变。这样就可以把四力平衡转化为三力平衡问题。一、知识点自主检测1、性质力名称产生原因大小方向特点重力弹力摩擦力万有引力电场力安培力洛仑兹力2、 效果力名称提供来源大小方向特点向心力回复力2、 典例精析考点一：受力分析1.考查弹力的方向、力的合成与分解(2016淄博市实验中学一诊)如图所示，一质量均匀的实心圆球被直径AB所在的平面一分为二，先后以AB沿水平和竖直两种不同方向放置在光滑支架上，处于静止状态，两半球间的作用力分别为F和F，已知支架间的距离为AB长度的一半，则等于()A.B. C. D.2考查摩擦力的有无及方向判断(多选)如图甲、乙所示，倾角为的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是()A 图甲中物块m受到摩擦力 B图乙中物块m受到摩擦力C图甲中物块m受到水平向左的摩擦力 D图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力3考查物体的平衡条件、胡克定律(2016江西省红色七校二模)如图所示，三个相同的轻质弹簧连接在O点，弹簧1的另一端固定在天花板上，且与竖直方向的夹角为30，弹簧2水平且右端固定在竖直墙壁上，弹簧3的另一端悬挂质量为m的物体且处于静止状态，此时弹簧1、2、3的形变量分别为x1、x2、x3，则()Ax1x2x312 Bx1x2x321Cx1x2x312 Dx1x2x3214考查物体的平衡条件、摩擦力的分析与计算(2015山东高考)如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为1，A与地面间的动摩擦因数为2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为()A. B.C. D.5.如图所示，物体A 靠在倾斜的墙面上，在与墙面和B垂直的力F作用下，A、B保持静止，试分析A、B两个物体的受力个数。规律总结：1.在分析两个以上相互作用物体的受力分析时，要整体法和隔离法相互结合。2.确定摩擦力和弹力的方向时，通常根据物体所处的状态，采用“假设法”判断 3.当直接分析某一物体的受力不方面时，常通过转移研究对象，先分析与其相互作用的另一物体的受力，然后根据扭动第三定律分析该物体的受力，上例中就是先分析了B的受力，又分析A的受力。考点二：整体法与隔离法的应用6.考查整体法与隔离法、力的合成与分解(多选)(2016洛阳二模)如图所示，质量分别为m1和m2的两个物体用两根轻质细线，分别悬挂在天花板上的A、B两点，两线与水平方向夹角分别为、，且，两物体间的轻质弹簧恰好处于水平状态，两根绳子拉力分别为FTA和FTB，则下列说法正确的是()AFTAFTB BFTAm2 Dm1k1)的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况下仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为FT2，弹簧的弹力为F2，则下列关于FT1与FT2、F1与F2大小之间的关系，正确的是()AFT1FT2 BFT1FT2 CF1F2 DF1F212.（重力、弹力和摩擦力作用下的物体平衡问题）如图所示我国国家大剧院外部呈椭球型。假设国家大剧院的屋顶为半球形，一警卫人员为执行任务，必须冒险在半球形屋顶上向上缓慢爬行，他在向上爬的过程中（ ）A 屋顶对他的支持力变大B 屋顶对他的支持力变小C 屋顶对他的摩擦力变大D 屋顶对他的摩擦力变小规律总结：1.本题考查了力学中的三种力及力的分解、物体平衡条件的应用。2.审题时要注意“缓慢”含义，受力分析时应该特别注意摩擦力的方向沿着接触面的切线方向。3.要注意静摩擦力与滑动摩擦力的求解方法不同，当加速下滑时受到的是滑动摩擦力应该根据公式求解。考点四：连接体的平衡问题13.（连接体的平衡问题）如图所示，两光滑斜面的倾角分别为30和45,质量分别为2 m和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦)，分别置于两个斜面上并由静止释放;若交换两滑块位置，再由静止释放，则在上述两种情形中正确的有（ ）A.质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用B.质量为m的滑块均沿斜面向上运动C.绳对质量为m滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力D.系统在运动中机械能均守恒14.（弹簧连接体问题）如图，在一粗糙的水平面上有三个质量分别为m1、 m2 、m3的木块1、2和3，中间分别用一原长为L，劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与地面间的动摩擦因数为。现用一水平力向右拉木块3，当木块一起匀速运动时，1和3两木块之间的距离是（不计木块宽度） 规律总结：1.弹簧连接的物体平衡和运动是物理中常见的情景，静止时的平衡态即合力为零时；物体在运动过程中，弹簧弹力的大小、方向是可变的，所以在平衡态时常有最大速度（例简谐振动）出现。2.分析弹簧问题时，特别注意找到原长位置、平衡位置和极端位置。3.在计算题中，弹簧的平衡态以一个知识点出现，列出平衡方程即可以求解。考点5：电磁场中的平衡问题15.考查库仑定律、物体的平衡条件、力的合成与分解(多选)(2014浙江高考)如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，细线与斜面平行。小球A的质量为m、电量为q。小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度相同、间距为d。静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上，则()A小球A与B之间库仑力的大小为 B当 时，细线上的拉力为0C当 时，细线上的拉力为0 D当 时，斜面对小球A的支持力为016考查电场力作用下物体的动态平衡问题如图所示，一带电小球用绝缘轻质细线悬挂于O点，空间存在场强方向、大小均可调节的匀强电场，开始时匀强电场方向水平向右，小球平衡时细线与竖直方向成角(45)。现使电场方向在原竖直平面内沿逆时针方向缓慢转过2角(转动过程中小球所带电荷量不变)，而保持小球在原位置不动，则此过程中下列判断正确的是()A细线的拉力先减小后增大 B电场强度一直减小C细线的拉力先增大后减小 D电场强度先减小后增大17考查安培力作用下导体的平衡问题长为L的通电导体放在倾角为的光滑斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，当B方向竖直向上，电流为I1时导体处于平衡状态，若B方向改为垂直斜面向上，则电流为I2时导体仍处于平衡状态，电流比值应为()Acos B. Csin D.18考查安培力作用下导体的动态平衡问题如图所示，两根通电直导体棒用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O1、O2两点，已知O1O2连线水平，导体棒静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为，保持导体棒中的电流大小和方向不变，在导体棒所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度，下列分析正确的是()A两导体棒中的电流方向一定相同 B所加磁场的方向可能沿x轴正方向C所加磁场的方向可能沿z轴正方向 D所加磁场的方向可能沿y轴负方向19.（复合场内平衡问题）如图，坐标系xOy位于竖直平面内，在该区域有场强E=12N/C、方向沿x轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=2T、沿水平方向的且垂直于xOy平面指向纸里的匀强磁场。一个质量m=410-5kg，电荷量q=2.510-5C带正电的微粒，在xOy平面内做匀速直线运动，运动到原点O时，撤去磁场，经一段时间后，带电微粒运动到了x轴上的P点（g=10m/s2）,求：P点到原点O的距离 带电微粒由原点O运动到P点的时间20.（重力场、磁场内通电导线的平衡问题）如图，在倾角为的斜面上，放置一段通电电流为I、长度为L、质量为m的导体棒a，棒与斜面间的动摩擦因数为，。欲使导体棒静止在斜面上，所加匀强磁场的磁感应强度的最小值是多少？如果导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力，则所加匀强磁场的磁感应强度大小和方向如何？规律总结：通电导线所受的安培力与磁场方向、导体放置方向密切相关。而此三者方向不在同一平面内，在平面视图中很难准确画出来，因此选择好的观察方位，画出正确的平面视图，能够形象、直观地表达出三者的关系非常重要，是有效地解题的关键。21.（电磁感应中的平衡问题）如图甲，两根足够长的、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1=1m,导轨平面与水平面成，上端连接阻值为的电阻；质量为m=0.2kg、阻值金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端为L2=4m，棒与导轨垂直并保持良好www.ks5