物理第一部分专题一第一节.ppt

第一部分专题突破方略 专题一力与直线运动 第一讲力与物体的平衡 2 共点力平衡条件的推论 1 若物体受n个作用力而处于平衡状态 则其中任意一个力与其余 n 1 个力的合力大小相等 方向相反 2 若三个共点力的合力为零 则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形 3 求解共点力平衡问题常用的方法 1 力的合成法 对研究对象受力分析后 应用平行四边形定则 或三角形定则 求合力的方法 力的合成法常用于仅受三个共点力作用而平衡时 2 正交分解法 把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上 然后分别列出两个方向上合力为零的方程求解 当物体受四个及四个以上共点力作用而平衡时 一般采用正交分解法 3 力的三角形法物体受同一个平面内三个互相不平行的力作用而平衡时 这三个力的矢量首尾相接 构成一个矢量三角形 根据正弦定理 余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力 此外还有按效果分解法等 思路点拨 轻绳AO BO CO对结点O都有弹力作用 且三力平衡 解答时可利用力的合成法 也可利用正交分解法 还可利用力的三角形法 方法二 正交分解法 如图乙所示 将O点受到的三个力沿水平和竖直两个方向进行分解 并分别在这两个方向上列出平衡方程得 FAsin FBcos mg FAcos FBsin 由 解得 FA mgsin FB mgcos 方法三 力的三角形法或平行四边形法 如图丙所示 O点受力平衡 故可将O点受到的三个力进行平移组成封闭的三角形 又由于拉力FA和FB互相垂直 所以得到的是一个直角三角形 解此三角形得FA mgsin FB mgcos 答案 AC 视角2 一个倾角为45 的斜面固定于竖直墙上 为使质量分布均匀的光滑铁球静止在如图所示的位置 需用一个水平推力F作用于球体上 F的作用线通过球心 设球体的重力为G 竖直墙对球体的弹力为FN1 斜面对球体的弹力为FN2 则以下结论正确的是 A FN2 GB FN1 FC G FD FN2一定大于FN1 答案 AC 1 动态平衡所谓动态平衡是指通过控制某些物理量 使物体的状态发生缓慢变化 而在这一过程中物体又始终处于一系列的平衡状态 2 分析动态平衡问题的方法 1 解析法 画出研究对象的受力图 根据动态变化的原因 一般是某一夹角在发生变化 用三角函数表示出各个作用力与变化夹角之间的关系 从而判断各作用力的变化 2 图解法 画出研究对象的受力图 作出力的平行四边形或矢量三角形 依据某一参量的变化 分析各边的长度变化从而确定力的大小及方向的变化情况 当一个力大小 方向均不变 另一力大小变化而方向不变 第三个力大小 方向均变化 此时用图解法 视角1 小明同学发现一只老鼠在地球仪表面缓慢爬行 他把老鼠看做质点 在竖直面内抽象出如图所示模型 ON水平 OM竖直 在老鼠由M缓慢爬向N的过程中 球体始终静止不动 在此过程中 下列说法正确的是 A 老鼠所受的合力逐渐增大B 地球仪对老鼠的摩擦力逐渐减小C 老鼠对地球仪的压力逐渐减小D 地面对地球仪的弹力逐渐增大 思路点拨 老鼠缓慢爬行过程中处于动态平衡状态 合力始终为零 可用平衡条件分析其受力的变化 规范解答 老鼠缓慢爬动 属于平衡状态 所受的合力为零 A错误 球体始终静止不动 老鼠和地球仪整体处于平衡状态 地面对地球仪的弹力大小始终等于老鼠和地球仪的总重力 D错误 如图所示 连接OP 设OP与OM之间的夹角为 对老鼠进行受力分析 根据共点力的平衡条件可得 老鼠受到的摩擦力Ff mgsin 老鼠受到的支持力FN mgcos 老鼠受到的支持力和老鼠对地球仪的压力是一对作用力和反作用力 大小相等 所以老鼠对地球仪的压力FN mgcos 老鼠由M缓慢爬向N的过程中 逐渐增大 所以地球仪对老鼠的摩擦力逐渐增大 老鼠对地球仪的压力逐渐减小 B错误 C正确 答案 C 视角2 半圆柱体P放在粗糙的水平地面上 其右端有一竖直放置的光滑挡板MN 在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q 整个装置处于静止状态 如图所示是这个装置的截面图 现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移 在Q滑落到地面之前 发现P始终保持静止 则在此过程中 下列说法中正确的是 A MN对Q的弹力逐渐减小B 地面对P的支持力逐渐增大aC Q所受的合力逐渐增大D 地面对P的摩擦力逐渐增大 尝试解答 圆柱体Q受重力G P对Q的弹力F1和MN对Q的弹力F2 如图甲所示 在MN向右缓慢平移时 G不变 F2的方向不变 由图可知F1 F2均变大 但Q所受的合力始终为零 故A C均错误 再以P Q为一整体受力分析如图乙所示 由平衡条件知 FNP GP GQ不变 FfP F2 FfP随F2增大而增大 故B错误 D正确 答案 D 处理连接体的平衡问题时常用方法是整体法和隔离法 1 为了弄清系统 连接体 内某个物体的受力情况 需要用隔离法 不需要求内力时可用整体法 2 通常先考虑整体法 后隔离法 对于两个以上的物体叠加组成的整体进行受力分析时 一般先从受力最简单的物体入手 采用隔离法进行分析 思路点拨 对A B及P处张力分解 用整体法和隔离法根据平衡条件列式求解 规范解答 如图所示 根据对称性可知A B两处绳的张力大小相等 设A B两处绳的张力大小均为FT1 设在绳中点处绳的张力大小为FT2 沿该点切线方向 对于绳和重物的整体 因为在竖直方向上受力平衡 所以有 2FT1cos m M g 对于重物 因为在竖直方向受力平衡 所以有 2FT2cos mg 对于AP段绳 因为在水平方向受力平衡 所以有 FT1sin FT2sin 答案 A 视角2 如图所示 A B两木块放在水平面上 它们之间用细线相连 两次连接情况中细线倾斜方向不同但倾角一样 两木块与水平面间的动摩擦因数相同 先后用水平力F1和F2拉着A B一起匀速运动 则 A F1 F2B F1 F2C FT1 FT2D FT1 FT2 答案 B 1 计算摩擦力方法 1 先判断是动摩擦力还是静摩擦力 2 若是动摩擦力可直接用Ff FN 若是静摩擦力 则要依据物体运动状态来计算 当平衡时用平衡条件列式求解 当加速时用牛顿第二定律列式求解 2 在解决临界极值问题时注意以下几点 1 许多临界问题常在题目的叙述中出现 刚好 最大 至少 等词句 对临界问题给出了明确的暗示 审题时只要抓住这些特定词语内含规律就能找到临界条件 2 临界点的两侧 物体的受力情况 变化规律 运动状态一般要发生改变 能否用变化的观点正确分析其运动规律是求解这类题目的关键 而临界点的确定是基础 3 临界问题通常具有一定的隐蔽性 解题灵活性较大 审题时应力图还原习题的物理情景 抓住临界状态的特征 找到正确的解题方向 4 确定临界点一般用极端分析法 即把问题 物理过程 推到极端 分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件 视角1 2012年高考新课标全国卷 14分 拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具 如图 设拖把头的质量为m 拖杆质量可忽略 拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数 重力加速度为g 某同学用该拖把在水平地板上拖地时 沿拖杆方向推拖把 拖杆与竖直方向的夹角为 1 若拖把头在地板上匀速移动 求推拖把的力的大小 2 设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为 已知存在一临界角 0 若 0 则不管沿拖杆方向的推力多大 都不可能使拖把从静止开始运动 求这一临界角的正切tan 0 规范解答 1 设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把 将推拖把的力沿竖直和水平方向分解 根据平衡条件有Fcos mg FN 2分 Fsin Ff 2分 式中FN和Ff分别为地板对拖把的正压力和摩擦力 所以Ff FN 2分 联立 式得 思路点拨 1 将拖把抽象为木块匀速运动时受力如图所示 2 拖把从静止开始运动的临界条件是 Fsin 0 Ff 视角2 如图所示 A叠放在B上 且静止在光滑水平面上 质量分别为mA 1kg mB 2kg A B间动摩擦因数为 0 1 现对A施加一水平向右的拉力F 求 1 若B固定在桌面 当F 0 9N时 A受摩擦力为多少 2 若B不固定在桌面 当F 0 9N时 A受摩擦力为多少 3 若B不固定在桌面 当F 2N时 A受摩擦力为多少 规范解答 1 假设A B相对滑动 则Ff mAg 1N F 所以施加的是静摩擦力 由二力平衡得Ff1 F 0 9N 答案 1 0 9N 2 0 6N 3 1N 典例 2012年高考广东理综35题改编 18分 审题建模 如图所示 质量为M的导体棒ab 垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上 导轨平面与水平面的夹角为 并处于磁感应强度大小为B 方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中 左侧是竖直放置 间距为d的平行金属板 其间固定一光滑绝缘直杆 它与水平面也成 角 R和Rx表示定值电阻和滑动变阻器的阻值 不计其他电阻 1 调节Rx 释放导体棒 当棒沿导轨匀速下滑时 求通过棒的电流I 2 改变Rx 使Rx R 待棒沿导轨再次匀