2020高考物理二轮复习精品资料Ⅰ专题1 物体的平衡教学案（教师版）

1、物体的平衡 【考纲解读】(一)内容解读1力是物体间的相互作用是使物体发生形变和运动状态变化的原因力是矢量，满足力的合成和分解2重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力重心3形变和弹力、胡克定律4静摩擦和最大静摩擦力的区别5滑动摩擦、滑动摩擦定律6共点力作用下的物体的平衡条件及应用(二)能力解读1掌握力是物体之间的相互作用。在具体问题中能找出施力物体和受力物体2知道力有大小和方向，会画出力的图示和力的示意图3知道重力是由于地球对物体的吸引而产生的。会计算重力的大小，知道重力的方向及重心的概念4知道什么是弹力以及弹力产生的条件5知道滑动摩擦力的大小跟什么因素有关，会运用公式，f=fN、计算滑

2、动摩擦力的大小会判断滑动摩擦力的方向6知道静摩擦力的产生条件会判断静摩擦力的方向7理解合力与分力的概念8掌握力的平行四边形定则，会运用平行四边形定则求解共点力的合力9理解共点力作用下物体平衡的概念及条件会运用共点力平衡条件解决有关问题【命题规律】力是物理学的基础，其中重力、弹力、摩擦力是高考常考内容，而对摩擦力、胡克定律的命题几率更高。大部分以选择题的形式出现，主要涉及弹簧类问题、摩擦力等，有时也与动力学、电磁学相结合，通过连接体、叠加体等形式进行考查。力的合成与分解、摩擦力的概念及变化规律是复习重点。【知识网络】【名师解读】【例1】（山东临沂市2020届高三期中考试）如图21（甲），为杂技表

3、演的安全网示意图，网绳的结构为正方格形，O、a、b、c、d等为网绳的结点，安全网水平张紧后，若质量为m的运动员从高处落下，并恰好落在O点上，该处下凹至最低点时，网绳dOe，bOg均成120向上的张角，如图21（乙）所示，此时O点受到的向下的冲击力大小为F，则这时O点周围每根网绳承受的力的大小为AF B C D解析：对O点受力分析，设每根网绳对O点的拉力为T，在竖直方向上有，4Tcos60F，得T，B项正确。答案： B【解读】本题涉及到重力、弹力、受力分析、力的合成与分解、物体的平衡等知识点，重点考查推理能力、分析综合能力和应用数学处理物理问题的能力，体现了考试大纲中对 “能够理论联系实际，运用

4、物理知识综合解决所遇到的问题”和“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”的能力要求。分析本题时要先根据图甲确定O点受四根网绳的拉力，再从图乙的视角进行力的合成与分解，得出平衡方程，若只看图乙，会误选A项。【例2】如图22所示，一个倾角为45的斜面固定于竖直墙上，为使一光滑的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N1，斜面对球体的弹力为N2 ，则以下结论正确的是（ ）AN1FBGFCN2GDN2一定大于N1图23解析：物体受到G、N1、N2、F四个力而平衡，将N2正交分解，如图23所示。从图中可以看出

5、N1F N2xF N2 cos45，A项错误。当N10时，由平衡条件：FN2xN2cos45N2yG；如果N10，FN2x + N1G + N1 G，所以B项正确。由N2cos45G得N2，所以C项正确。增大F，N1F N2xF G随F增大而不断增大，所以N1可能大于N2，D项错误。答案:BC【解读】本题涉及到重力、弹力、受力分析、力的合成与分解、物体的平衡等知识点，考查推理能力、分析综合能力和应用数学处理物理问题的能力，体现了考试大纲中对“能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”和“必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析”的能力

6、要求。本题所研究的物体受四个力，其中只有N2不在水平和竖直方向，所以要对N2进行正交分解，再列平衡方程进行分析，分析时要利用好45角的特殊性。【例3】（湖北省华中师大一附中2020届期中检测）如图24所示，质量不等的三个物块A、B、C用劲度系数完全相同的三个弹簧1、2、3依次连接着处于静止状态，A、B在水平桌面上，C绕过定滑轮悬挂在桌面外，此时弹簧1、2、3的伸长量分别为0、2cm、3cm，已知C的质量为mC3千克，则（1）弹簧3的弹力的大小为多少？弹簧2、1的弹力的大小分别为多少？（2）此时物块A所受的摩擦力多大？方向如何？（3）此时物块B所受的摩擦力多大？方向如何？（取g10m/s2）解析

7、：（1）隔离物块C，由平衡条件得弹簧3的弹力大小 F3 mCg30 N根据胡克定律 Fkx得kF3x31000Nm弹簧2的弹力大小F2kx220N弹簧1的弹力大小 F1kx10（2）隔离物块A，由平衡条件F2 F1 + f1得 f1F2 F120 N，方向水平向左（3）隔离物块B，由平衡条件 F3F2 + f2得 f2F3 F210 N，方向水平向左。答案：（1）30 N，20N，0 （2）20 N，水平向左 （3）10 N，水平向左【解读】本题涉及到重力、弹力、胡克定律、摩擦力、受力分析、力的合成与分解、物体的平衡、牛顿第三定律等知识点，主要考查推理能力、分析综合能力和应用数学处理物理问题的

8、能力，体现了考试大纲中对“能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系”和“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”的能力要求。本题研究对象较多，根据所求量可知，应采取隔离的方法，求解摩擦力时要利用好平衡条件。有些考生一看到三个弹簧，就不敢做下去，其实本题中三个弹簧的伸长量都已给出，所以不是难点。【例4】（北京市海淀区2020届高三年级期中练习）如图25所示，质量为的斜面体放在粗糙的水平地面上，质量为m的物体沿其斜面匀速下滑，物体下滑过程中斜面体相对地面保持静止。若重力加速度为g，则地面对斜面体（ ）mMv图25A无摩擦力B有水平向左的摩

9、擦力C支持力大小为（m）gD支持力小于（m）g解析：方法一：m沿斜面匀速下滑，受重力、斜面支持力、摩擦力三力平衡，支持力和摩擦力的合力竖直向上，等于mg，根据牛顿第三定律，m对的压力和摩擦力的合力竖直向下，等于mg。再分析受力可得，地面支持力（m）g，摩擦力f。项、项正确。方法二：对和m整体受力分析，M静止，m沿斜面匀速下滑，整体受力平衡，地面支持力（m）g，摩擦力f。项、项正确。答案： AC【解读】本题涉及到重力、弹力、摩擦力、受力分析、力的合成与分解、物体的平衡等知识点，考查推理能力和分析综合能力，体现了考试大纲中对 “能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出

10、正确的结论或作出正确的判断” 和“能够独立地对所遇到的问题进行具体分析，弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有关条件”的能力要求。本题中物体M静止，m下滑，似乎不适用整体法。但由于m是匀速下滑，是平衡状态，因此M和m整体也是平衡状态，合外力为零，可以用整体法，并且还比隔离法简单。其实整体法与隔离法只是研究方法，是没有条件限制的，只有简单与复杂的区别。【命题角度分析】命题角度1 力的概忿及受力分斩1物体B放在物体A上，A、B的上下表面均与斜面平均如图11，当两者以相同的速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动 ( )AA4受到B的摩擦力沿斜面方向向上 BA4受到B

11、的摩擦力沿斜面方向向下CA、B之间的摩擦力为零DA、B之间是否存在摩擦力取决于/4、B表面的性质【考场错误再现】 A【考场零失误】 把A、B看成是一个整体，对这个整体进行受力分析，再由牛顿第二定律不难得到这个整体的加速度为gsin假设AB间存在摩擦力，再用隔离法，对其中的任何一个进行受力分析，则两个物体的加速度必定一个大于gsin一个小于gsin，两个物体将分离，这显然与实际矛盾，所以本题的正确答案为C【对症下药】 C2如图12所示，位于斜面上的物块m在沿斜面上向的力9作用下处于静止状态，则斜面作用于物体的静摩擦力 ( )A.方向可能沿斜面向上B方向可能沿斜面向下C大小可能等于零D.大小可能等

12、于F【考场错误再现】 容易露选【考场零失误】 由于作用力F大小的不确定性，因此静摩擦力的大小和方向均可以改变。物体处于静止状态，所受合力为零若F：mesin，则静摩擦力的大小为零若9，mg Sin，则静摩擦力的方向向下若9m）的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。在角取不同值的情况下，下列说法正确的有A两物块所受摩擦力的大小总是相等B两物块不可能同时相对绸带静止CM不可能相对绸带发生滑动Dm不可能相对斜面向上滑动【答案】AC【解析】丝绸与斜面之间光滑，又因为Mm，所以M与丝绸保持相对静止，且一起下滑，B项错误、C项正确；若最大静

13、摩擦力大于mgsin时，m能后与丝绸保持相对静止且沿斜面向上运动，若最大静摩擦力小于mgsin时，m沿斜面下滑，与丝绸之间为滑动摩擦力，D项错误；无论m与丝绸之间为静摩擦力还是滑动摩擦力，摩擦力的大小等于丝绸中的张力，也等于丝绸对M的摩擦力，根据牛顿第三定律可知，两物块所受摩擦力总是大小相等，A项正确。9.（海南）如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力A.等于零B.不为零，方向向右C.不为零，方向向左D.不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右答案：B解析：由于物块匀速下滑，结合共点力平衡条件对物块进行受力分析，斜劈对

14、物块的静摩擦力作用沿斜面向上，则物块对斜劈的静摩擦力作用沿斜面向下（即沿左下方），则地面对斜劈的静摩擦力必须沿水平向右才能保证斜劈静止，所以答案选B。10.（2020海南）.如图，墙上有两个钉子a和b，它们的连线与水平方向的夹角为45，两者的高度差为l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物。在绳子距a端得c点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比为A. B. 2 C. D.解析：平衡后设绳的BC段与水平方向成角，则： 对节点C分析三力平衡，在竖直方向上有：得：，选C【2020高考试题解析】1.（全国

15、卷，17）在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为V/m，已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为10m/,水的密度为kg/。这雨滴携带的电荷量的最小值约为A2C B. 4C C. 6C D. 8C2.（新课标卷，15）一根轻质弹簧一端固定，用大小为的力压弹簧的另一端，平衡时长度为；改用大小为的力拉弹簧，平衡时长度为。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为A B. C. D.15答案C【解析】本题考查胡克定律的计算。F=kx，式中x为形变量，设弹簧原长为l0，则有F1=k(l0-l1)，F2=(l2-l0)，连列方程组可以解得，C项正确。3.（新课标卷18）如图所示，

16、一物块置于水平地面上。当用与水平方向成角的力拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成角的力推物块时，物块仍做匀速直线运动。若和的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为A. B. C. D.1-4.（上海理综7）如图，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直。当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出（ ）。A弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大D弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大答案：A5.（上海物理25）如图，固定于竖直面内的粗糙斜杆，在水平方

17、向夹角为，质量为m的小球套在杆上，在大小不变的拉力作用下，小球沿杆由底端匀速运动到顶端，为使拉力做功最小，拉力F与杆的夹角a=_，拉力大小F=_。【解析】，。因为没有摩擦力，拉力做功最小。本题考查力的分解，功等。难度：中等。6.（上海物理31）（12分）倾角，质量M=5kg的粗糙斜面位于水平地面上，质量m=2kg的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经t=2s到达底端，运动路程L=4m,在此过程中斜面保持静止（），求：（1）地面对斜面的摩擦力大小与方向；（2）地面对斜面的支持力大小（3）通过计算证明木块在此过程中满足动能定理。（3）木块受两个力做功。重力做功：摩擦力做功：合力做功或外力对木

18、块做的总功：动能的变化所以，合力做功或外力对木块做的总功等于动能的变化（增加），证毕。7.（天津卷11）（18分）如图所示，质量，电阻，长度的导体棒横放在U型金属框架上。框架质量，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数，相距0.4m的、相互平行，电阻不计且足够长。电阻的垂直于。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。垂直于施加的水平恒力，从静止开始无摩擦地运动，始终与、保持良好接触。当运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。（1）求框架开始运动时速度v的大小；（2）从开始运动到框架开始运动的过程中，上产生的热量，求该过程位移x的大小。【

19、解析】本题考查的是电磁感应中的安培力作用下的导体棒的运动以及运动中的能量转换。（1） ab对框架的压力 框架受水平面的支持力 依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力 ab中的感应电动势E= MN中电流 118.（江苏卷3）如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成角，则每根支架中承受的压力大小为（A）（B）（C）（D）【答案】D【解析】本题考查力的合成和分解。照相机的重力为mg，所以三个支架的合力也为mg,由于三角架的三根支架等长，且与竖直方向均为30，因此每根支架的受力均相同，设大小为F分，沿竖直方向的分力为F，则，

20、所以，D项正确。9.（福建卷16）.质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图所示。重力加速度g取10m/,则物体在t=0到t=12s这段时间的位移大小为A. 18m B. 54m C. 72m D. 198m10.（广东卷13）图2为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B点等高，O为结点，轻绳AO、BO长度相等，拉力分别为FA 、FB，灯笼受到的重力为 G下列表述正确的是AFA一定小于GBFA与FB大小相等CFA与FB是一对平衡力

21、DFA与FB大小之和等于G答案：B解析：三力平衡问题，用正交分解法，设AOB=2，O点受到FA、F三力作用，其中F=G，建立如图所示的坐标系，列平衡方程得：解出： 当=1200时：；当1200时：故选B。11.（广东卷20）下列关于力的说法正确的是A.作用力和反作用力作用在同一物体上B.太阳系中的行星均受到太阳的引力作用C 运行的人造地球卫星所受引力的方向不变D.伽利略的理想实验说明了力不是维持物体运动的原因答案：BD解析：A.作用力和反作用力受力物体不同，要明确和一对平衡力区别，不要混淆；C.人造地球卫星绕地做匀速圆周运动有万有引力提供向心力，因而方向始终指向地心一直在变，选BD。12（山东

22、卷16）如图甲所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接。图乙中、和分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程。图乙中正确的是答案：C解析：在斜面上，；在水平面上，。本题考查力、速度、加速度、位移、图象。难度：易。13.（山东卷17）如图所示，质量分别为、的两个物体通过轻弹簧连接，在力的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（在地面，在空中），力与水平方向成角。则所受支持力N和摩擦力正确的是ABCD答案.AC【解析】整体法，分析受力，选AC.本题考查受力分析，力的平衡。难度：易。14.（重庆卷25）（19分）某兴趣小组用如题25图所示的装置进行实验研究他们在水平桌面