高考物理总复习 考前三个月 专题一 力与运动 第1讲 力与物体的平衡课件1.ppt

第1讲力与物体的平衡 第一篇专题一力与运动 热点精练1受力分析 热点精练2物体静态平衡 栏目索引 热点精练3动态平衡问题 热点精练4电学中的物体平衡 热点精练1受力分析 知识方法链接 1 受力分析的两个顺序 1 先场力 重力 电场力 磁场力 后接触力 先弹力后摩擦力 2 先分析 确定的力 再由 确定的力 判断 不确定的力 2 受力分析的三个检验角度 1 明确各力的施力物体和受力物体 找不到施力物体的力是不存在的 2 判断物体能否保持原状态 3 转换研究对象 隔离 整体或整体 隔离 再做受力分析 判断是否吻合 3 受力分析的常用方法整体法与隔离法 研究系统外的物体对系统整体的作用力时用整体法 研究系统内物体之间的相互作用力时用隔离法 遇到多物体平衡时一般整体法与隔离法结合着用 一般先整体后隔离 真题模拟精练 答案 解析 1 多选 2017 湖北省部分重点中学调研 如图1所示 顶角为 的光滑圆锥体固定在水平面上 一质量为m的均质圆环套在圆锥体上 重力加速度大小为g 下列判断正确的是a 圆锥体对圆环的弹力方向垂直于圆锥的侧面b 圆锥体对圆环的弹力方向竖直向上c 圆环的张力不为零d 圆环的张力方向指向圆环的圆心 图1 2 3 1 解析因为圆环受重力和圆锥体对圆环的作用力处于平衡 则圆锥体对圆环的作用力等于圆环的重力 即f mg 方向与重力的方向相反 即圆锥体对圆环的弹力方向竖直向上 故a错误 b正确 质量为m的均质圆环套在圆锥体上 圆环有被撑开的趋势 所以圆环的张力不能为零 故c正确 圆环的张力方向沿圆环的切线方向 故d错误 故选b c 2 3 1 2 2017 山东烟台市模拟 如图2所示 质量均为m的相同工件a b 横截面为平行四边形 靠在一起置于水平面上 它们的侧面与水平面的夹角为 己知a b间相接触的侧面是光滑的 当在工件b上加一水平推力f时 两工件一起向左匀速运动 则下列说法正确的是a 工件a对地面的压力等于工件b对地面的压力b 工件a对地面的压力小于工件b对地面的压力c 工件a受到的摩擦力等于工件b受到的摩擦力d 工件a受到的摩擦力大于工件b受到的摩擦力 图2 答案 解析 2 3 1 解析以a为研究对象进行受力分析如图所示 由于b对a产生斜向左上方的弹力f弹的作用 使得a对地面的压力小于mg 根据牛顿第三定律可知 a对b产生斜向右下方的弹力 使得b对地面的压力大于mg 所以a错误 b正确 根据ff fn可知 工件a受到的摩擦力小于工件b受到的摩擦力 c d错误 故选b 2 3 1 3 2017 山西吕梁市孝义市模拟 如图3所示 小球a b穿在一根与水平面成 角的光滑的固定杆上 一条跨过定滑轮的细绳两端分别连接a b两球 不计所有摩擦 当两球静止时 oa绳与杆的夹角为 ob绳沿竖直方向 则以下说法正确的是a 小球a可能受到2个力的作用b 小球b可能受到3个力的作用c a b的质量之比为1 tan d 绳子对a的拉力大于对b的拉力 图3 答案 解析 2 3 1 根据正弦定理列式 故ma mb 1 tan 故c正确 绳子对a的拉力等于对b的拉力 故d错误 故选c 解析对a球受力分析可知 a受到重力 绳子的拉力以及杆对a球的弹力 三个力的合力为零 故a错误 对b球受力分析可知 b受到重力 绳子的拉力 两个力合力为零 杆对b球没有弹力 否则b不能平衡 故b错误 分别对a b两球分析 运用合成法 如图 根据共点力平衡条件 得 ft mbg 2 3 1 知识方法链接 共点力平衡常用方法 1 合成法 一般三力平衡时 或多力平衡转化成三力平衡后 用合成法 由平行四边形定则合成任意两力 一般为非重力的那两个力 该合力与第三个力平衡 在由力的示意图所围成的三角形中解决问题 将力的问题转化成三角形问题 再由三角函数 勾股定理 图解法 相似三角形法等求解 2 正交分解法 一般受三个以上共点力平衡时用正交分解法 把物体受到的各力分解到相互垂直的两个方向上 然后分别列出两个方向上的平衡方程 热点精练2物体静态平衡 解析当f水平时 根据平衡条件得f mg 当保持f的大小不变 而方向与水平面成60 角时 由平衡条件得fcos60 mg fsin60 联立解得 故选项c正确 真题模拟精练 答案 解析 4 2017 全国卷 16 如图4所示 一物块在水平拉力f的作用下沿水平桌面做匀速直线运动 若保持f的大小不变 而方向与水平面成60 角 物块也恰好做匀速直线运动 则物块与桌面间的动摩擦因数为 图4 5 6 4 5 2016 全国卷 17 如图5所示 两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上 一细线穿过两轻环 其两端各系一质量为m的小球 在a和b之间的细线上悬挂一小物块 平衡时 a b间的距离恰好等于圆弧的半径 不计所有摩擦 小物块的质量为 图5 答案 解析 5 6 4 解析如图所示 圆弧的圆心为o 悬挂小物块的点为c 由于ab r 则 aob为等边三角形 同一条细线上的拉力相等 ft mg 由几何关系知 acb 120 故绳的拉力的合力与物块的重力大小相等 所以小物块质量为m 故c对 5 6 4 6 2017 山东济宁市一模 智能手机的普及使 低头族 应运而生 低头时 颈椎受到的压力会增大 当人体直立时 颈椎所承受的压力等于头部的重量 现将人体头颈部简化为如图6所示的模型 重心在头部的p点 在可绕o转动的颈椎op 轻杆 的支持力和沿pq方向肌肉拉力的作用下处于静止状态 当低头时 若颈椎与竖直方向的夹角为45 pq与竖直方向的夹角为53 此时颈椎受到的压力与直立时颈椎受到压力的比值为 sin53 0 8 cos53 0 6 图6 答案 解析 5 6 4 解析由题意可明确人的头受力情况 如图所示 由题意知 f g 则由几何关系可知 根据牛顿第三定律可知c正确 5 6 4 知识方法链接 1 图解法物体受三个力平衡 一个力恒定 另一个力的方向恒定时可用此法 例 挡板p由竖直位置绕o点向水平位置缓慢旋转时小球受力的变化 如图7 图7 特点 一个力为恒力 另一个力的方向不变 热点精练3动态平衡问题 2 相似三角形法物体受三个力平衡 一个力恒定 另外两个力的方向同时变化 当所作矢量三角形与空间的某个几何三角形总相似时用此法 如图8 图8 特点 一个力为恒力 另两个力的方向都在变 3 解析法 如果物体受到多个力的作用 可进行正交分解 利用解析法 建立平衡方程 根据自变量的变化确定因变量的变化 4 平行四边形定则 若合力不变 两等大分力夹角变大 则分力变大 真题模拟精练 答案 7 多选 2017 全国卷 21 如图9所示 柔软轻绳on的一端o固定 其中间某点m拴一重物 用手拉住绳的另一端n 初始时 om竖直且mn被拉直 om与mn之间的夹角为 现将重物向右上方缓慢拉起 并保持夹角 不变 在om由竖直被拉到水平的过程中 图9 a mn上的张力逐渐增大b mn上的张力先增大后减小c om上的张力逐渐增大d om上的张力先增大后减小 8 9 7 8 2017 安徽淮北市二模 在房屋装修过程中工人经常用如图10所示的简易方式运送材料 图中c为光滑定滑轮 为了保证材料不碰触窗台a b 需要一人在楼下用一根绳子拽拉 保证材料竖直向上缓慢上升 假定人的位置不变 则在运送过程中a oc绳的拉力逐渐增大 od绳的拉力逐渐减小b oc绳的拉力逐渐减小 od绳的拉力逐渐增大c oc绳和od绳的拉力均逐渐减小d oc绳和od绳的拉力逐渐增大 图10 答案 8 9 7 9 2017 陕西宝鸡市二检 如图11所示 两块相互垂直的光滑挡板op oq op竖直放置 小球a b固定在轻弹簧的两端 并斜靠在op oq挡板上 现有一个水平向左的推力f作用于b上 使a b紧靠挡板处于静止状态 现保证b球不动 使竖直挡板op向右缓慢平移一小段距离 则a 推力f变大b 弹簧长度变短c 弹簧长度变长d b对地面的压力变大 图11 答案 解析 8 9 7 解析设弹簧与竖直方向的夹角为 现保证b球不动 使挡板op向右缓慢平移一小段距离 则 减小 以a球为研究对象 分析受力情况如图 根据平衡条件得 f弹 减小 cos 增大 则f弹减小 弹簧长度变长 挡板对a的弹力fn1 mgtan 减小 fn1减小 对a 弹簧和b整体研究 水平方向 f fn1 则作用力f将减小 故a b错误 c正确 竖直方向 地面对b的支持力fn2 ma mb g不变 根据牛顿第三定律可知 b对地面的压力不变 故d错误 故选c 8 9 7 热点精练4电学中的物体平衡 知识方法链接 1 静电场中的平衡常结合库仑定律 电场叠加考查受力分析 整体法与隔离法 动态平衡等 2 涉及安培力的平衡问题一般要将立体图转化为平面图 在平面图里面画受力分析图 a 仅将球c与球a接触离开后 b球再次静止时细线中的张力比原来要小b 仅将球c与球b接触离开后 b球再次静止时细线与oa的夹角为 1 仅将球c与球a接触离开后 b球再次静止时细线与oa的夹角为 2 则 1 2c 剪断细线ob瞬间 球b的加速度等于gd 剪断细线ob后 球b将沿ob方向做匀变速直线运动直至着地 真题模拟精练 答案 解析 10 2017 河北衡水市金卷 有三个完全相同的金属小球a b c 其中小球c不带电 小球a和b带有等量的同种电荷 如图12所示 a球固定在竖直绝缘支架上 b球用不可伸长的绝缘细线悬于a球正上方的o点处 静止时细线与oa的夹角为 小球c可用绝缘手柄移动 重力加速度为g 现在进行下列操作 其中描述与事实相符的是 图12 10 11 解析仅将球c与球a接触后离开 球a的电荷量减半 致使小球a b间的库仑力减小 对球b进行受力分析可知它在三个力的作用下平衡 设球a到o点的距离为h 细线的长度为l 由三角形相似可知 故细线的张力不变 故a错误 将球c与球b接触后离开 和球c与球a接触后离开 由库仑定律和均分电量法知道两种情况下a b间的斥力相同 故夹角也相同 故b正确 剪断细线ob瞬间 球b在重力和库仑力作用下运动 其合力斜向右下方 与原来细线的张力等大反向 故其加速度不一定等于g 故选项c错误 剪断细线ob后 球b在空中运动时受到的库仑力随球a b间距的变化而变化 即球b落地前做变加速曲线运动 故选项d错误 10 11 11 2017 河南洛阳市第二次统考 如图13所示 两个带电小球a b分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上 且在同一竖直平面内 用水平向左的推力f作用于b球 两球在图示位置静止 现将b球沿斜面向上移动一小段距离 发现a球随之向上缓慢移动少许 两球在虚线位置重新平衡 重新平衡后与移动前相比 下列说法错误的是a 推力f变大b 斜面对b的弹力不变c 斜面对a的弹力变小d 两球之间的距离变大 图13 答案 解析 10 11 解析先对小球a受力分析 受重力 弹力 库仑力 如图所示 根据共点力平衡条件 有