高考物理考前三个月 名师专题讲义 专题一 力与场内物体的平衡课件.ppt

专题一力与场内物体的平衡 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 对各种性质力特点的理解 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 专题定位 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 应考策略 栏目索引 知识方法聚焦 知识回扣 1 处理平衡问题的基本思路 确定平衡状态 加速度为 巧选研究对象 整体法或隔离法 受力分析 建立平衡方程 求解或作讨论 2 常用的方法 1 在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用法 2 求解平衡问题时常用二力平衡法 矢量法 正交分解法 相似三角形法 法等 零 假设 三角形 图解 知识方法聚焦 规律方法 3 带电体的平衡问题仍然满足条件 只是要注意准确分析场力 电场力 安培力或洛伦兹力 4 如果带电粒子在重力场 电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动 则一定是 因为f洛 v 平衡 匀速直线运动 热点考向例析 考向1共点力作用下的静态平衡问题 解析对a 若重力 推力 支持力的合力为零时 a b间没有摩擦力 a错误 b对a的支持力无法求出 所以c错误 把a b视为一个整体 水平方向两推力恰好平衡 故b与地面间没有摩擦力 所以b错误 地面对b的支持力等于 m m g 故d正确 答案d 审题突破a c选项考察物体a b之间的受力应选谁为研究对象 b d选项考察地面对b的作用力必须选b为研究对象吗 怎样选研究对象更简单 1 在分析两个或两个以上物体间的相互作用时 一般采用整体法与隔离法进行分析 2 采用整体法进行受力分析时 要注意系统内各个物体的状态应该相同 3 当直接分析一个物体的受力不方便时 可转移研究对象 先分析另一个物体的受力 再根据牛顿第三定律分析该物体的受力 此法叫 转移研究对象法 以题说法 针对训练1轻质弹簧a的两端分别连在质量均为m的小球上 两球均可视为质点 另有两根与a完全相同的轻质弹簧b c 且b c的一端分别与两个小球相连 b的另一端固定在天花板上 c的另一端用手牵住 如图2所示 适当调节手的高度与用力的方向 保持b弹簧轴线跟竖直方向夹角为37 不变 已知sin37 0 6 cos37 0 8 当弹簧c的拉力最小时 b c两弹簧的形变量之比为 a 1 1b 3 5c 4 3d 5 4 图2 答案c 解析以两球和弹簧a组成的整体为研究对象 受力分析如图所示 由合成法知当c弹簧与b弹簧垂直时 弹簧c施加的拉力最小 由几何关系知tb tc 4 3 热点考向例析 考向2共点力作用下的动态平衡问题 审题突破两轻绳各剪去一小段 两绳之间的夹角如何变化 木板所受合力根据什么判断大小是否变化 答案a 动态平衡问题分析的三个常用方法 1 解析法 一般把力进行正交分解 两个方向上列平衡方程 写出所要分析的力与变化角度的关系 然后判断各力的变化趋势 2 图解法 能用图解法分析动态变化的问题有三个显著特征 一 物体一般受三个力作用 二 其中有一个大小 方向都不变的力 三 还有一个方向不变的力 以题说法 3 相似三角形法 物体一般受三个力作用而平衡 系统内一定总存在一个与矢量三角形相似的结构三角形 这种情况下采用相似三角形法解决问题简单快捷 以题说法 答案d 解析对笔记本电脑受力分析如图所示 有 n mgcos f mgsin 由原卡位1调至卡位4 减小 静摩擦力f减小 支持力n增加 散热底座对电脑的作用力的合力是支持力和静摩擦力的合力 与重力平衡 始终是不变的 故d正确 热点考向例析 考向3带电体在电场内的平衡问题 例3 2014 浙江 19 如图5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 图5 审题突破小球a受哪几个力的作用 若细线上的拉力为0呢 通过对小球受力分析 斜面对小球a的支持力能为0吗 小球a受竖直向下的重力mg 水平向左的库仑力f库 由平衡条件知 当斜面对小球的支持力n的大小等于重力与库仑力的合力大小时 细线上的拉力等于零 如图所示 则 tan 所以选项c正确 选项b错误 斜面对小球的支持力n始终不会等于零 选项d错误 答案ac 1 电场和重力场内的平衡问题 仍然是力学问题 力学中用到的图解法和正交分解法仍然可以用在电场和重力场中 2 当涉及多个研究对象时 一般采用整体法和隔离法结合的方法求解 当物体受到的力多于三个时 往往采用正交分解法列出分方向的平衡方程 以题说法 针对训练3如图6所示 粗糙程度均匀的绝缘空心斜面abc放置在水平面上 cab 30 斜面内部o点 与斜面无任何连接 固定一个正点电荷 一带负电可视为质点的小物体可以分别静止在m p n点 p为mn的中点 om on om ab 则下列判断正确的是 图6 a 小物体在m p n点静止时一定都是受4个力b 小物体静止在p点时受到的摩擦力最大c 小物体静止在p点时受到的支持力最大d 小物体静止在m n点时受到的支持力相等 解析对小物体分别在三处静止时进行受力分析 如图 结合平衡条件小物体在p n两点时一定受四个力的作用 而在m处不一定 故a错误 小物体静止在p点时 摩擦力f mgsin30 设小物体静止在m n点时 库仑力为f 则小物体静止在n点时f mgsin30 f cos30 小物体静止在m点时f mgsin30 f cos30 可见小物体静止在n点时所受摩擦力最大 故b错误 答案cd 小物体静止在p点时 设库仑力为f 受到的支持力n mgcos30 f 小物体静止在m n点时 n mgcos30 f sin30 由库仑定律知f f 故n n 即小物体静止在p点时受到的支持力最大 静止在m n点时受到的支持力相等 故c d正确 例4 18分 如图7 be左边为侧视图 右边为俯视图 所示 电阻不计的光滑导轨abc def平行放置 间距为l bc ef水平 ab de与水平面成 角 pq p q 是相同的两金属杆 它们与导轨垂直 质量均为m 电阻均为r 平行板电容器的两金属板m n的板面沿竖直放置 相距为d 并通过导线与导轨abc def连接 整个装置处于磁感应强度大小为b 方向竖直向下的匀强磁场中 要使杆p q 静止不动 求 审题破题真题演练 1 应用平衡条件解决电学平衡问题 图7 1 杆pq应沿什么方向运动 速度多大 2 从o点入射的带电粒子恰好沿图中虚线通过平行板电容器 则入射粒子的速度v0多大 思 维 导 图 答题模板 解析 1 设杆pq运动速度为v 杆pq切割磁感线产生的感应电动势 e blv 2分 回路电流 i 2分 p q 杆静止 对杆p q 受力分析 有 mgtan bil 2分 答题模板 联立解得 v 2分 根据左手定则与右手定则可知 pq应向右运动 2分 2 两平行板间的电压 u ir 2分 粒子在电场中运动 电场力 f qe 2分 粒子沿直线通过平行板电容器 这时粒子所受的电场力和洛伦兹力相互平衡 答题模板 答案 1 向右运动 点睛之笔 此题为力电综合问题 考查了力学知识的平衡问题和电磁感应知识 解答本题的思路是先通过p q 静止不动 受力平衡分析pq的运动方向 pq运动对p q 和电容器供电 带电粒子在电场 磁场中做匀速直线运动受力平衡 高考现场 限时 15分钟 满分14分 2014 江苏 13 如图8所示 在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨 导轨间距为l 长为3d 导轨平面与水平面的夹角为 在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层 匀强磁场的磁感应强度大小为b 方向与导轨平面垂直 质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放 在滑上涂层之前已经做匀速运动 并一直匀速滑到导轨底端 导体棒始终与导轨垂直 且仅与涂层间有摩擦 接在两导轨间的电阻为r 其