浙江专用2020版高考物理二轮复习专题一第1讲力与物体的平衡课件.pptx

第1讲力与物体的平衡,网络构建,备考策略,1.平衡中的“三看”与“三想”(1)看到“缓慢”，想到“物体处于动态平衡状态”。(2)看到“轻绳、轻环”，想到“绳、环的质量可忽略不计”。(3)看到“光滑”，想到“摩擦力为零”。2.“三点”注意(1)杆的弹力方向不一定沿杆。(2)摩擦力的方向总与物体间相对运动方向或相对运动趋势方向相反，但与物体的运动方向无必然的联系。(3)安培力F的方向既与磁感应强度的方向垂直，又与电流方向垂直，即F跟B、I所在的平面垂直，但B与I的方向不一定垂直。,力学中的平衡问题,物体的静态平衡问题,【典例1】(2019浙江杭州适应性考试)如图1所示，一个“房子”形状的铁制音乐盒静止在水平面上，一个塑料壳里面装有一个圆柱形强磁铁，吸附在“房子”的顶棚斜面上保持静止状态。已知顶棚斜面与水平面的夹角为，塑料壳和磁铁的总质量为m，塑料壳和斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则以下说法正确的是(),图1,A.塑料壳对顶棚斜面的压力大小为mgcosB.顶棚斜面对塑料壳的摩擦力大小一定为mgcosC.顶棚斜面对塑料壳的支持力和摩擦力的合力大小为mgD.磁铁的磁性若瞬间消失，塑料壳不一定会往下滑动,解析作塑料壳的受力图，FNF吸mgcos，FNFN，A错误；Ffmgsin，B错误；FN和Ff的合力与mg和F吸的合力大小相等，方向相反，C错误；因最大静摩擦力和重力沿斜面的分力的大小关系未知，故D正确。,答案D,【典例2】(2019浙江省温州市平阳二中高三质检)如图2所示，轻绳一端系在质量为m的物体A上，另一端与套在粗糙竖直杆MN上的轻圆环B相连接。用水平力F拉住绳子上一点O，使物体A及圆环B静止在图中虚线所在的位置。现稍微增加力F使O点缓慢地移到实线所示的位置，这一过程中圆环B仍保持在原来位置不动。则此过程中，圆环对杆的摩擦力F1和圆环对杆的弹力F2的变化情况是(),物体的动态平衡问题,图2,A.F1保持不变，F2逐渐增大B.F1逐渐增大，F2保持不变C.F1逐渐减小，F2保持不变D.F1保持不变，F2逐渐减小,解析设圆环B的质量为M。以整体为研究对象，分析受力，如图甲，根据平衡条件得F2F，F1(Mm)g，杆对圆环的摩擦力F1大小保持不变，由牛顿第三定律知圆环对杆的摩擦力F1也保持不变。再以结点为研究对象，分析受力，如图乙，根据平衡条件得到，Fmgtan，当O点由虚线位置缓慢地移到实线所示的位置时，增大，则F增大，而F2F，则F2增大，由牛顿第三定律得，F2增大，故选项A正确。,答案A,【典例3】(2019桐乡一中周考)如图3所示，有5000个质量均为m的小球，将它们用长度相等的轻绳依次连接，再将其左端用细绳固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球静止。若连接天花板的轻绳与水平方向的夹角为45，则第2013个小球与2014个小球之间的轻绳与水平方向的夹角的正切值等于(),平衡中的连接体问题,图3,解析以5000个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图甲所示，根据平衡条件得F5000mg,答案D,1.在三个力作用下物体的平衡问题中，常用合成法分析；在多个力作用下物体的平衡问题中，常用正交分解法分析。2.解决动态平衡问题的一般思路：把“动”化为“静”，“静”中求“动”。动态平衡问题的常用方法：(1)图解法(2)解析法(3)相似三角形法(4)正弦定理法等,1.(2019浙江瑞安选考模拟)张鹏同学在家帮妈妈洗完衣服后，挂在如图4所示的晾衣架上晾晒，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。AOB60，DOC30，衣服质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是(),图4,解析设绳AO和绳BO拉力的合力大小为F，以O点为研究对象，O点受到向下的拉力F0mg、杆的支持力F2和绳AO与绳BO拉力的合力F，作出力的示意图，如图甲所示，,答案D,2.(2019浙江名校联盟联考)如图5所示，一根非弹性绳的两端分别固定在两座山的A、B处，A、B两点的水平距离BD16m，竖直距离AD2m，A、B间绳长为20m。重为120N的猴子抓住套在绳子上的滑环在A、B间滑动，某时刻猴子在最低点C处静止，则此时绳的张力大小为(绳处于拉直状态)(),图5,A.75NB.100NC.150ND.200N,答案B,【典例1】(20194月浙江选考)用长为1.4m的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0102kg、电荷量为2.0108C的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成37角，如图6所示。现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则(sin370.6，取g10m/s2)(),图6,电学中的平衡问题,电场力作用下的物体平衡问题,A.该匀强电场的场强为3.75107N/CB.平衡时细线的拉力为0.17NC.经过0.5s，小球的速度大小为6.25m/sD.小球第一次通过O点正下方时，速度大小为7m/s,答案C,复合场中的物体平衡问题,【典例2】(2019浙江台州选考模拟)如图7，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是(),图7,A.mambmcB.mbmamcC.mcmambD.mcmbma解析由题意知，三个带电微粒受力情况：magqE，mbgqEqvB，mcgqvBqE，所以mbmamc，故选项B正确，A、C、D错误。答案B,电磁感应中的导体棒平衡问题,【典例3】(2019浙江江山选考模拟)如图8，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑。求,图8,(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小。,解析(1)由ab、cd棒被平行于斜面的导线相连，故ab、cd速度总是大小相等，cd也做匀速直线运动。设两导线上拉力的大小为FT，右斜面对ab棒的支持力的大小为FN1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为FN2。对于ab棒，受力分析如图甲所示，由物体的平衡条件得,甲乙,2mgsinFN1FTFFN12mgcos,对于cd棒，受力分析如图乙所示，由物体的平衡条件得mgsinFN2FTFN2mgcos联立式得Fmg(sin3cos)。(2)设金属棒运动速度大小为v，ab棒上的感应电动势为EBLv,安培力FBIL,1.(2019浙江永康一中高三模拟)兴趣课堂上，某同学将完全相同的甲、乙两个条形磁铁水平放在粗糙的水平木板上(N极正对)，如图9所示，缓慢抬高木板的右端至倾角为，在这一过程中两磁铁均相对木板静止。请对该同学提出的说法进行分析，其中正确的是(),图9,A.甲受到的摩擦力的方向(相对木板)可能发生变化B.乙受到的摩擦力的方向(相对木板)可能发生变化C.继续增大倾角，甲、乙将会同时发生滑动D.若减小甲、乙间距，重复上述过程，增大倾角时乙会先发生向上滑动,解析因两条形磁铁的N极正对，相互排斥，在较小时，乙有沿木板向上运动的趋势，且随着的增大，乙所受的摩擦力大小沿木板向下逐渐减小，可能出现反向增大的情况；对甲而言，随着的增大，甲所受摩擦力大小增大，且不可能出现摩擦力方向(相对木板)变化的情况，故选项A错误，B正确；增大倾角或减小甲、乙间距时，最易发生相对滑动的为甲，故选项C、D均错误。答案B,2.(2019浙江临安适应性考试)如图10所示，上下不等宽的平行金属导轨，EF和GH间的距离为L，PQ和MN间的距离为3L，导轨平面与水平面的夹角为30，整个装置处在垂直于导轨平面的匀强磁场中。金属杆ab和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，重力加速度大小为g，现对金属杆ab施加一个沿导轨平面向上的作用力F，使其沿斜面匀速向上运动，同时cd处于静止状态，则F的大小为(),图10,答案A,3.(2019浙江黄岩模拟)如图11所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为L，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通以自左向右的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37角的导轨上，取sin370.6，cos370.8，重力加速度为g，求：,图11,(1)磁场的磁感应强度B；(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN。,解析(1)从左向右看，受力分析如图所示。,F安BIL,(2)设两导轨对导体棒支持力为2FN，则有2FNcos37mg,【典例1】(2019浙江临海选考模拟)如图12，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F20)。由此可求出(),平衡中的临界与极值问题,摩擦力作用下的临界与极值问题,命题角度一,图12,A.物块的质量B.斜面的倾角C.物块与斜面间的最大静摩擦力D.物块对斜面的正压力,解题关键F平行于斜面，对物块施于斜面的压力没有影响。物块保持静止，但是运动趋势有两种可能，分别是沿斜面向上和向下。解析物块对斜面的正压力FNmgcos，当物块所受外力F为最大值F1时，具有向上的运动趋势由平衡条件可得F1mgsinfm；同理，当物块所受外力F为最小值F2时，具有向下的运动趋势，则F2fmmgsin。,答案C,连接体平衡中的极值问题,【典例2】(2019浙江宁海模拟)如图13所示，汽车通过钢绳拉动物体。假设钢绳的质量可忽略不计，物体的质量为m，物体与水平地面间的动摩擦因数为，汽车的质量为m0，汽车运动中受到的阻力跟它对地面的压力成正比，比例系数为k，且k。要使汽车匀速运动时的牵引力最小，角应为(),图13A.0B.30C.45D.60,解析隔离汽车，由平衡条件得水平方向有Fk(m0gF1sin)F1cos隔离物体，由平衡条件得水平方向有F1cos(mgF1sin)解两式得Fkm0gmgF1(k)sin，式中F1(k)0，则sin0，即0时，牵引力F最小(临界点)。故选项A正确。答案A,解决临界极值问题的三种方法(1)解析法：根据物体的平衡条件列出平衡方程，在解方程时采用数学方法求极值。(2)图解法：此种方法通常适用于物体只在三个力作用下的平衡问题。(3)极限法：极限法是一种处理极值问题的有效方法，它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题推向极端(如“极大”“极小”等)，从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来，快速求解。,1.(2019浙江省温州中学高三模拟)如图14所示，一条细绳跨过光滑的定滑轮连接两个小球A、B，它们都穿在一根光滑的竖直杆上，不计滑轮的大小和质量，当两球平衡时OA绳与水平方向的夹角为2，OB绳与水平方向的夹角为，球B的质量为m，重力加速度为g，则（）,图14,解析分别对A、B两球分析，运用合成法，如图所示。,由几何知识得Tsin2mAg，,答案C,2.(2019浙江嘉兴检测)如图15所示，在倾角为37的斜面上，固定一平行金属导轨，现在导轨上垂直导轨放置一质量m0.4kg的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为0.5。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，导轨接电源E，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin370.6，cos370.8，滑动变阻器的阻值符合要求，现闭合开关S，要保持金属棒ab在导轨上静止不动，则(),图15,答案C,数学方法在物理解题中的应用,高考要求考生要具备应用数学方法处理物理问题的能力，即“能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论；能运用几何图形、函数图象进行表达、分析”。,考法1三角形相似知识的应用,在共点力平衡问题、运动的合成和分解、电磁场的合成和分解以及几何光学等物理情境中，常会出现力三角形、速度三角形、位移三角形等矢量三角形和结构(长度)三角形相似的情况，准确作图、仔细观察、灵活选用相似三角形的边角关系是解题的关键。,【例1】(2019浙江温州高三新高考适应性考试)如图16所示的起重装置，A为固定轴，AB为轻杆，B端系两根轻绳，一根在下面拴一重物，另一根绕过无摩擦定滑轮，在绳端施加拉力，使杆从位置缓缓移到位置的过程中，绕过定滑轮的那根绳的张力F以及轻杆在B端受到的作用力FN的变化情况是(),图16,A.F减小，FN大小不变，方向由沿杆向外变为沿杆向里B.F减小，FN大小不变，方向始终沿杆向里C.F不变，FN先变小后变大，方向沿杆向里D.F不变，FN变小，方向沿杆向里,答案B,考法2正(余)弦定理及其应用,三角函数、正(余)弦定理反映了三角形边与角之间的定量关系。物理量在合成或分解时会构成矢量三角形，若为直角三角形，可直接用三角函数或勾股定理分析计算，若为斜三角形，则通常要用到正(余)弦定理分析求解。,图17,A.MN上的张力逐渐增大B.