2012高考物理总复习 易错题与高考综合问题解读 考点 1 力 物体的平衡 探究开放题解答

用心 爱心 专心 1 力力 物体的平衡探究开放题解答物体的平衡探究开放题解答 综合问题综合问题 1 1 力的概念和受力分析力的概念和受力分析 1 如图 1 14 所示 固定在水平地面上的斜面体顶端安装一定滑轮 两物块 P Q 用轻 绳连接并跨过定滑轮 P 悬于空中 Q 放在斜面上 均处于静止状态 不计滑轮的质量和绳 子与滑轮间的摩擦 当用水平向右的恒力推 Q 时 P Q 仍静止不动 则 A Q 受到的摩擦力一定变小 BQ 受到的摩擦力一定变大 C 轻绳上的拉力一定变小 D 轻绳上的拉力一定不变 对物体 Q 进行受力分析 根据力的概念和平衡状态进行判断 解答解答 D Q 受到的静縻擦力方向可能沿斜面向上 也可能沿斜面向下 当又受到一个水 平向右的力推它时 它受到的静摩擦力可能增大也可能减小 由于 P Q 仍静止不动 所以 绳的拉力仍等于 P 的重力 本题中由于不知道 P Q 质量及斜面倾角间的关系 所以 Q 受到 的摩擦力就有多种可能情况 既可能沿斜面向上 也可能沿斜面向下 还可能不受摩擦 力 故 D 正确 规律总结规律总结 此类问题要明确力的概念的内涵 掌握对物体受力分析的基本方法和步骤 综合问题综合问题 2 2 力的台成与分解力的台成与分解 1 如图 1 15 所示 竖直杆 AB 可在竖直面内左右摆动 A 端系有两根绳子 AC 与 AD 在绳 AC 拉力作用下整个装置处于平衡状态 若绳 Ac 加长 使点 c 缓慢向左移动 杆 AB 仍 竖直 且处于平衡状态 那么绳 AC 的拉力丁和杆 AB 所受的压力 N 与原先相比 下列说法中 正确的是 A T 增大 N 减小 B T 减小 N 增大 C T 和 N 均增大 D T 和 N 均减小 在力的合成与分解中 当其中某个力发生变化 判断其他的力的变化时 利用图解法 解答解答 D 由于绳 Ac 以不同方向拉杆 使杆 AB 有一系列可能的平衡状态 我们考查两绳 系在直立杆顶端的结 点 A 它在绳 AC 的拉力 T 重物通过水平绳的拉力 F F G 和杆 AB 的 支持力作用下平衡 三力中 水平绳拉力不变 杆支持力方向不变 总是竖直向上 大小如 何变化待定 而绳 AC 的拉力大小 方向均不确定 用代表这三个力的有向线段作出一簇闭 合三角形如图 1 16 所示 取点 0 为始端 先作确定力的有向线段 从该线段箭头端点按 已知方向的力的方向作射线 从射线 上任意点指向 O 点且将图形封闭成三角形的有向线 段 便是第三个力 在所得三角形集合图上 根据题意 用带箭头的曲线表示出动态变化的 用心 爱心 专心 2 趋势 从图 1 16 中可知 随着绳 AC 趋于水平 其上的拉力减小 杆的支持力亦减小 注意 到杆对结点的支持力与结点对杆的压力是作用力与反作用力 故本题正确答案为选项 n 2 如图 l 一 17 所示 AC 和 BC 两轻绳共同悬挂一质量为 m 的物体 若保持 AC 绳的方向 不变 AC 与竖直向上方向的夹角为 60 o 改变 BC 绳的方向 试求 1 物体能达到平衡时 角的取值范围 2 在 O 90 o的范围内 BC 绳上拉力的最大值和最小值 本题涉及受力分析 力的合成与分解 力的平衡 平衡中的临界问题等知识点 重在考 查同学们处理平衡问题中的临界问题的方法和综合应用物体的平衡条件解决问题的推理 综 合能力和利用数学知识处理物理问题的能力 解答本题的关键是利用几何作图找出临界条件 此法将比用正交分解法列方程用函数法求极值简单 解答解答 1 在改变 BC 绳的方向时 AC 绳的拉力 TA 方向不变 两绳拉力的合力 F 与物 体的重力平衡 大小和方向均保持不变 如图 1 18 所示 经分析可知 最小为 O 此时 TA O 且 必须小于 120 o 否则两绳的合力不可能竖直向上 所以 角的取值范围是 0 120 o 2 在 O 90 o的范围内 由图知 当 90 o时 TB 月最大 当两绳垂直 即 30 o时 丁月最小 规律总结规律总结 1 图解法是解决 力的合成与分解 的常用方法 使用时要注意其特点 即平衡的三 个力中有一个是恒力 另一个方向恒定 第三个大小 方向均发生变化 2 临界状态是一种物理现象转变为另一种物理现象或从一物理过程转入到另一物理过 程的转折状态 临界状态也可理解为 恰好出现 和 恰好不出现 某种现象的状态 极值 问题是指研究的物理问题中某物理量变化时出现的最大值或最小值 研究极值问题和临界问 题的基本观点 1 物理分析 通过对物理过程分析 抓住临界 或极值条件 进行求艇 2 数学讨论 通过对物理问题的分析 依据物理规律写出物理量之间的函数关系 用数学方法 求解极值 综合问题综合问题 3 3 平衡角度的综合应用平衡角度的综合应用 1 如图 1 19 所示 将两个质量均为 m 的小球用细线相连悬挂于 0 点 1 若用力 F 拉小球 a 使其悬线 Oa 向右偏离 与竖直方向成 30 o角 且整个装置处于平衡状态 求 用心 爱心 专心 3 力 F 的最小值并说明其方向 2 若在 a 球上施加符合 1 条件的力 F 的最小值后再加一电场 仍保持悬线 Oa 竖直 若若 b b 球带电量为 q 且使整个装置处于平衡状态 求所加电场的最小电场强度的大小和方 向 正确分析物体受力情况 利用物体平衡条件 F合 O 根据平行四边形法则 或三角形法 则 分析使物体处于平衡状态时所加的最小力 解答解答 1 欲使整个装置处于平衡状态 必须使 b 球 a 球达到平衡状态 对小球 b 受 重力和绳的张力 二力必等值反向 故 ab 间线呈竖直状态 解法 1 正交分解法以 a b 整体为研究对象 设 a 所受到的力 F 与水平方向成 角 并建立坐标系 如图 1 20 当 30 o时 F min mg 解法 2 图解法以 a b 整体为研究对象 绳的张力 T 与对 a 的拉力 F 二个力的合力与 a b 的重力等值反向 由于绳的张力 T 的方向不变 根据图 1 21 可以看出 当 F 垂直于方 向不变的力 T 时 有最小值 即 Fmin 2mgsin 30 mg 2 若保持悬线 Oa 竖直 且使整个装置处于平衡状态 以 a b 整体为研究对象 不难 得出 b 球所受拉力偏向左方 以水平方向为 x 轴 如图 1 22 根据力的平衡 Fcos30 o F cos a 当 a O o时 即 F 的方向水平向左时 F 有最小值 方向水平向左 用心 爱心 专心 4 2 如图 1 23 甲 所示 将一条轻而柔软的细绳一端拴在天花板上的 A 点 另一端拴 在竖直墙上的 B 点 A 和 B 到 0 点的距离相等 绳的长度是 OA 的两倍 图 1 23 乙 所示为 一质量可忽略的动滑轮 K 动滑轮下端悬挂一质量为 m 的重物 一切摩擦可忽略 1 现将动滑轮和重物一起挂到细绳上 在达到平衡时 绳所受的拉力是多大 2 保持 A 点固定不动 将 B 点逐渐上移至 0 点 绳中的拉力如何变化 3 保持 A 点固定不动 将 B 点逐渐上移至 C 点 绳中的拉力如何变化 本题涉及绳子张力的特点 受力分析 力的合成和分解 物体的平衡条件等知识点 考查学生灵活运用平衡条件高考 资源网解题的综合分析能力 体现了考纲对 能够独立地 对所遇到的问题进行具体分析 的能力要求 解答本题的关键是要清楚一条绳子内部张力处 处相等 所以水平方向上合外力要为零 以及滑轮左右两边绳子与竖直方向的夹角相等 解答解答 1 画出小滑轮和物体达到平衡时的受力图 如图 1 24 由于滑轮是挂到绳上 AB 仍为一条绳 因此绳各处的张力大小相等 根据共点力的平衡条件 F O 可知 绳的两个 拉力 T 的合力与重力大小相等 方向相反 平行四边形 TDBF 为菱形 且 a 则 将 AD 延长与 OB 延长线交于 E 因 a 则 DE DB 则绳长 L AD DB AD DC AC 在直角三角形 AOE 中 2A0 AE 则 a 30 o 代入 得 即绳子拉力大小为 2 保持 A 点固定不动 将 B 点逐渐上移至 0 点 注意竖直方向上合外力仍为零 两绳 与竖直方向的夹角不变 所以列竖直方向上的平衡方程 解得绳子拉力不变 3 保持 A 点 固定不动 将 B 点逐渐上移至 C 点 解法同上 只是绳子与竖直方向的夹角变大 所以由 得 绳子拉力变大 规律总结规律总结 1 合力和分力的关系是等效替代的关系 因此作用效果相同是进行力的合成与分解的 依据 合力和分力不能重复 即在一个问题中如果考虑了合力就不能再考虑分力 反之亦 然 2 力的合成与分解的基本方法均是平行四边形定则 至于三角形法和正交分解法都是 由平行四边形法则演绎而来的方法 三角形法在解决三力作用下物体平衡问题和二力作用下 物体匀变速运动问题时很方便 很快捷 和