高考物理二轮复习精品资料专题01 物体的平衡教学案（学生版）.doc

2013高考物理二轮复习精品资料专题01 物体的平衡教学案（学生版）【2013考纲解读】一、内容解读1力是物体间的相互作用是使物体发生形变和运动状态变化的原因力是矢量，满足力的合成和分解2重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力重心3形变和弹力、胡克定律4静摩擦和最大静摩擦力的区别5滑动摩擦、滑动摩擦定律6共点力作用下的物体的平衡条件及应用二、能力解读1掌握力是物体之间的相互作用。在具体问题中能找出施力物体和受力物体2知道力有大小和方向，会画出力的图示和力的示意图3知道重力是由于地球对物体的吸引而产生的。会计算重力的大小，知道重力的方向及重心的概念4知道什么是弹力以及弹力产生的条件5知道滑动摩擦力的大小跟什么因素有关，会运用公式，f=fn、计算滑动摩擦力的大小会判断滑动摩擦力的方向6知道静摩擦力的产生条件会判断静摩擦力的方向7理解合力与分力的概念8掌握力的平行四边形定则，会运用平行四边形定则求解共点力的合力9理解共点力作用下物体平衡的概念及条件会运用共点力平衡条件解决有关问题【知识网络构建】 【重点知识整合】 一、几种常见力的比较力的种类 产生原因或条件 作用点 大小 方向 重力 由于地球的吸引 重心 gmg 竖直向下 弹力 直接接触、发生弹性形变 接触面 根据二力平衡或牛顿第二定律判断；弹簧的弹力：fkx 与引起形变的力的方向相反(压力、支持力垂直于接触面；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向) 摩擦力接触面粗糙；存在压力；相对滑动 (或有相对滑动的趋势) 接触面静摩擦力：0ffm 滑动摩擦力：ffn 与接触面相切，与物体相对滑动或相对滑动趋势方向相反(与运动方向不一定相反) 电场力电场电荷fqe 正电荷受电场力与场强同向，负电荷受电场力与场强反向安培力磁场通电导体fbli (ib) 用左手定则判断(垂直于i、b所决定的平面) 洛伦兹力磁场运动电荷fqvb (vb) 用左手定则判断(垂直于v、b所决定的平面) 二、力的合成与分解1常用方法：合成法、分解法(按力的实际作用效果分解)、正交分解法2合力与分力的关系：等效替代3平行四边形定则适用于所有矢量的合成和分解，如位移、速度、加速度等三、共点力作用下物体(或系统)的平衡1平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态2平衡条件：f0 (正交分解：fx0，fy0) 【高频考点突破】考点一 物体的受力分析1受力分析的步骤(1)明确研究对象研究对象可以是一个质点、一个物体或物体系等(2)按顺序找力一般先分析是否受重力，其次分析接触力，最后分析电场力、磁场力(3)画完受力图后，要检查一遍，防止多力和漏力2受力分析的注意事项(1)只分析研究对象受到的力，而不分析研究对象给其他物体的力(2)只分析性质力，如重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等，不分析效果力，如向心力等(3)分析物体受力时，其一是按力的产生条件分析，其二是按物体运动状态分析，其三是分析其反作用力例1、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11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() a3b4 c5 d6图1-1 考点二 图解法求解动态平衡问题 图解法是研究物体动态平衡问题的常用方法，能直观形象地对力的变化进行定性分析这种方法适用于三力平衡或力的合成与分解中已知一个力的大小、方向不变，另一个力的方向不变，判断因第三个力的方向变化而引起两个力的大小变化的情况，以及另一个力的大小不变、方向改变而引起第三个力的变化的情况考点三 解析法求解平衡问题力的合成法、力的作用效果分解法、正交分解法都是常见的解题方法，一般情况下，物体只受三个力的情形下，力的合成法、作用效果分解法解题较为简单，在三角形中找几何关系，利用几何关系或三角形相似求解；而物体受三个以上力的情况多用正交分解法，但也要视题目具体情况而定例3、如图18所示，用轻绳ao和ob将重为g的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间处于静止状态，ao绳水平，ob绳与竖直方向的夹角为.求ao绳的拉力fa、ob绳的拉力fb的大小与g之间的关系图1-8【难点探究】难点一三力平衡问题1共点力作用下物体的平衡条件物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，作用在物体上的所有力的合力为零2三力平衡如果物体仅受三个力作用而处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反可根据平行四边形定则，利用直角三角形、相似三角形(或正、余弦定理)等知识，采用合成法、分解法、三角形法、正交分解法、封闭三边形法等方法求解例1、如图111所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为() 【点评】 本题是应用力的合成的方法求解三力作用下物体的平衡问题，下面的变式题则是应用分解的方法求解三力作用下物体的平衡问题难点二 多力平衡问题1求解共点力平衡问题的一般思路 2多力平衡问题如果物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n1)个力的合力大小相等、方向相反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，即把物体受到的各个力沿互相垂直的两个方向分解，当物体处于平衡状态时，有：fx合0，fy合0.如果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零例2、 如图113所示，a、b为竖直墙壁上等高的两点，ao、bo为长度相等的两根轻绳，co为一根轻杆，转轴c在ab中点d的正下方，aob在同一水平面上，aob90，cod60.若在o点处用轻绳悬挂一个质量为m的物体，则平衡后绳ao所受拉力的大小为() 难点三 物体组的平衡问题求解物体组(连接体)平衡问题的方法(1)整体法：选取几个物体组成的整体为研究对象进行受力分析的方法当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力以及加速度问题时，通常选取整个系统为研究对象，不必对系统内部物体隔离分析(2)隔离法：把研究对象从周围物体中隔离出来进行受力分析的方法当涉及系统内各物体之间的作用力或加速度时，通常选取隔离体为研究对象隔离法不仅能求出其他物体对整体的作用力，而且还能求出整体内部物体之间的作用力同一题目中，若采用隔离法，往往先用整体法，再用隔离法。例3 、如图115所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力() a等于零b不为零，方向向右c不为零，方向向左d不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右【点评】本题也可应用隔离法求解，即分别物块和斜劈进行受力分析，结合平衡条件和牛顿第三定律求解物体组整体以共同的加速度一起运动和整体处于平衡状态情况下均可应用整体法解题物体组各部分运动的加速度不同时，可应用隔离法求解【高考预测】命题角度1 力的概忿及受力分斩 1物体b放在物体a上，a、b的上下表面均与斜面平均如图11，当两者以相同的速度靠惯性沿光滑固定斜面c向上做匀减速运动 ( ) aa4受到b的摩擦力沿斜面方向向上 ba4受到b的摩擦力沿斜面方向向下 ca、b之间的摩擦力为零 da、b之间是否存在摩擦力取决于/4、b表面的性质专家会诊解决这类问题必须根据力的概念，正确地作出物体的受力分析，再根据题目的条件进行分析解答命题角度2 力的合成与分解 平衡条件的应用 1如图13昕不在倾角为30的粗糙斜面上有一重为c的物体，若用与斜面底边平行的水平恒力f 推它，恰好能使它做匀速直线运动，物体与斜面之间的动摩擦因数为 ( )2如图15所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，o点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与o点的连线与水平线的夹角为。a=60. 两小球的质量比m2：m1为 ( )3如图17所示，表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮，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口时，p、q静止不动，则 （ ）a口受到的摩擦力一定变大 b口受到的摩擦力一定变小 c轻绳上拉力一定变小 d轻绳上拉力定不变 【专家会诊】物体的受力分析是贯穿整个力学乃至整个中学物理的重要内容，特别是对物体受力分析的最基本也是最重要的方法隔离法的掌握在物体受力分析中常犯的两个错误：漏力和凭空添加力为了避免这两个错误：(1)受力分析时应将与研究对象接触的每一个物体所产生的接触力及所有场力无一遗漏地考虑进去(2)对分析出的每个力，都必须找出其来源施力物体 命题角度3 平衡条件的综合应用 1有三根长度皆为100m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的o点，另一端分别拴有质量皆为m：100 102 kg的带电小球a和b，它们的电量分别为-q和+q,q=100 10-7ga、b之间用第三根线连接起来空间中存在大小为e=100106n/c的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时a、b球的位置如图l8所示现将o、b之间的线烧断，由于有空气阻力，a、b球最后会达到新的平衡位置求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少?(不计两带电小球间相互作用的静电力)2.在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系oxyz(z轴正方向竖直向上)，如图113所示已知电场方向沿z轴正方向，场强大小为e；磁场方向沿x轴正方向，磁感应强度的大小为b；重力加速度为g问：一质量为m、带电量为+q的从原点出发的质点能否在坐标轴(x、y、z)上以速度，v做匀速运动?若能，m、q、e、d、。及g应满足怎样的关系?若不能，说明理由专家会诊解这类问题的方法是综合应用整体法和隔离法，对研究对象进行受力分析，然后应用平衡条件列方程求解.【历届高考真题】【2012高考】（2012上海）6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的力向是唯一的（c）f2有两个可能的方向 （d）f2可取任意方向（2012上海）8如图，光滑斜面固定于水平面，滑块a、b叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，a上表面水平。则在斜面上运动时，b受力的示意图为 （ ）（2012广东）16.如图3所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角为45，日光保持水平，所受重力为g，左右两绳的拉力大小分别为 ( )t1t2ga.g和g b. 和b. 和 d. 和（2012广东）13、 清晨 ，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成水珠 ，这一物理过程中，水分子间的( )a 引力消失 ，斥力增大 b 斥力消失，引力增大 c 引力、斥力都减小 d 引力、斥力都增大 （2012安徽）17.如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一竖直向下的恒力，则 （ ）a. 物块可能匀速下滑b. 物块仍以加速度匀速下滑c. 物块将以大于的加速度匀加速下滑d. 物块将以小于的加速度匀加速下滑8. （2012海南）下列关于摩擦力的说法，正确的是a作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速，不可能使物体加速b作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速，不可能使物体减速c作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速，也可能使物体加速d作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速，也可能使物体减速（2012江苏）3. 如图所示,细线的一端固定于o 点,另一端系一小球. 在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由a 点运动到b 点. 在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是(a) 逐渐增大(b) 逐渐减小(c) 先增大,后减小(d) 先减小,后增大（2012天津）2 如图所示，金属棒mn两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由m向n的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为。如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是a棒中的电流变大，角变大b两悬线等长变短，角变小c金属棒质量变大，角变大d磁感应强度变大，角变小（2012四川）21如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触（未连接），弹簧水平且无形变。用水平力f缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止。撤去f后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4x0。物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。则a撤去f后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动b撤去f后，物体刚运动时的加速度大小为kx0mgc物体做匀减速运动的时间为2x0gd物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为mg（x0mgk）【2011高考】1（福建）如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行。初速度大小为的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的a处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的-图像（以地面为参考系）如图乙所示。已知，则a. t2时刻，小物块离a处的距离达到最大b. t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大c. 0 t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左d. 0 t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用2.（安徽）一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力f，如图所示。则物块a仍处于静止状态b沿斜面加速下滑c受到的摩擦力不便d受到的合外力增大a.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力b.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力c.若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利d.若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利4（新课标）如图，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力f=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中正确的是（ ）5（天津）如图所示，a、b两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中b受到的摩擦力a方向向左，大小不变b方向向左，逐渐减小c方向向右，大小不变d方向向右，逐渐减小6（四川）如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则a.火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小b.返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力c返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功d.返回舱在喷气过程中处于失重状态8（江苏）如图所示，倾角为的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦。现将质量分别为m、m（mm）的小物块同时轻放在斜