高考物理复习专题一力与运动第1讲力与物体的直线运动市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

第1讲力与物体平衡1/68网络构建2/681.平衡中“三看”与“三想” (1)看到“迟缓”，想到“物体处于动态平衡状态。” (2)看到“轻绳、轻环”，想到“绳、环质量可忽略不计”。 (3)看到“光滑”，想到“摩擦力为零”。2.“三点”注意 (1)杆弹力方向不一定沿杆。 (2)摩擦力方向总与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反，但与物体运动方向无必定联络。 (3)安培力F方向既与磁感应强度方向垂直，又与电流方向垂直，即F跟B、I所在平面垂直，但B与I方向不一定垂直。

备考策略3/68【典例1】

(·全国卷Ⅱ，16)如图1所表示，一物块在水平拉力F作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间动摩擦因数为(

)力学中平衡问题运动物体平衡问题图14/68答案C5/68【典例2】

(·全国卷Ⅱ，14)质量为m物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左力F迟缓拉动绳中点O，如图2所表示。用T表示绳OA段拉力大小，在O点向左移动过程中(

) A.F逐步变大，T逐步变大 B.F逐步变大，T逐步变小 C.F逐步变小，T逐步变大 D.F逐步变小，T逐步变小物体动态平衡问题图26/68解析对O点受力分析如图所表示，F与T改变情况如图，由图可知在O点向左移动过程中，F逐步变大，T逐步变大，故选项A正确。

答案A

7/68【典例3】

如图3所表示，A、B、C三个完全相同下水道水泥管道静止叠放在水平地面上，假设每个管道质量为m，重力加速度为g，以下说法正确是(

)整体法、隔离法在平衡中应用图38/68答案AD9/681.处理平衡问题基本思绪10/682.在三个力作用下物体平衡问题中，惯用合成法分析；在多个力作用下物体平衡问题中，惯用正交分解法分析。3.处理动态平衡问题普通思绪：把“动”化为“静”，“静”中求“动”。动态平衡问题惯用方法： (1)图解法(2)解析法(3)相同三角形法(4)正弦定理法等11/681.如图4所表示，竖直平面内光滑半圆环固定在水平面上，重力为G小球套在环上，轻弹簧上端P与小球相连，下端Q固定在水平面上。若小球在图示位置静止时弹簧恰好竖直，半径OP与水平面夹角为θ。弹簧劲度系数为k，弹簧处于弹性程度内，则此时(

)图412/68答案D13/68图514/6815/68答案C16/68图617/68A.斜面体A与球B之间弹力逐步减小B.阻挡墙PQ与球B之间弹力逐步减小C.水平推力F逐步增大D.水平地面对斜面体A弹力逐步减小18/68解析对球B受力分析，如图甲所表示。

当球B上升时，用图解法分析B球所受各力改变，其中角θ增大，FAB和FOB均减小，则选项A、B正确；对斜面体进行受力分析，如图乙所表示，因为FAB减小，由牛顿第三定律可知FAB＝FBA，故FBA也减小，则推力F减小，水平地面对斜面体弹力FN也减小，则选项C错误，D正确。答案ABD19/68【典例1】(多项选择)如图7所表示，倾角为θ斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，经过绝缘细绳跨过光滑定滑轮与带正电小球M连接，定滑轮左侧连接物块b一段细绳与斜面平行，带负电小球N用绝缘细线悬挂于P点。设两带电小球在迟缓漏电过程中，两球心一直处于同一水平面上，而且b、c都处于静止状态，以下说法中正确是(

)电学中平衡问题电场力作用下物体平衡问题图720/68A.b对c摩擦力一定减小B.地面对c支持力一定变大C.地面对c摩擦力方向一定向左D.地面对c摩擦力一定变大21/68答案BC22/68【典例2】

(·全国卷Ⅰ，16)如图8，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。以下选项正确是(

) A.ma＞mb＞mc B.mb＞ma＞mc C.mc＞ma＞mb D.mc＞mb＞ma复合场中物体平衡问题图823/68解析由题意知，三个带电微粒受力情况：mag＝qE，mbg＝qE＋qvB，mcg＋qvB＝qE，所以mb>ma>mc，故选项B正确，A、C、D错误。答案B24/68【典例3】

(·全国卷Ⅰ，24)如图9，两固定绝缘斜面倾角均为θ，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；用两根不可伸长柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并经过固定在斜面上沿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，两金属棒与斜面间动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑。求

电磁感应中导体棒平衡问题图925/68(1)作用在金属棒ab上安培力大小；(2)金属棒运动速度大小。解析(1)由ab、cd棒被平行于斜面导线相连，故ab、cd速度总是大小相等，cd也做匀速直线运动。设两导线上拉力大小为FT，右斜面对ab棒支持力大小为FN1，作用在ab棒上安培力大小为F，左斜面对cd棒支持力大小为FN2。对于ab棒，受力分析如图甲所表示，由物体平衡条件得甲乙26/682mgsinθ＝μFN1＋FT＋F①FN1＝2mgcosθ②对于cd棒，受力分析如图乙所表示，由物体平衡条件得mgsinθ＋μFN2＝FT③FN2＝mgcosθ④联立①②③④式得：F＝mg(sinθ－3μcosθ)⑤(2)设金属棒运动速度大小为v，ab棒上感应电动势为E＝BLv⑥27/68安培力F＝BIL⑧28/68电学中平衡问题是指在电场力、安培力、洛伦兹力参加下平衡问题。处理方法与纯力学问题分析方法一样，把方法和规律进行迁移应用即可。29/681.兴趣课堂上，某同学将完全相同甲、乙两个条形磁铁水平放在粗糙水平木板上(N极正对)，如图10所表示，迟缓抬高木板右端至倾角为θ，在这一过程中两磁铁均保持静止状态。请对该同学提出说法进行分析，其中正确是(

)图1030/68A.甲受到摩擦力方向(相对木板)可能发生改变B.乙受到摩擦力方向(相对木板)可能发生改变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31/68解析因两条形磁铁N极正对，相互排斥，在θ较小时，乙有沿木板向上运动趋势，且伴随θ增大，乙所受摩擦力大小沿木板向下逐步减小，可能出现反向增大情况；对甲而言，伴随θ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)改变情况，故选项A错误，B正确；增大倾角θ或减小甲、乙间距时，最易发生相对滑动为甲，故选项C、D均错误。答案B32/682.(·大连模拟)如图11所表示，上下不等宽平行导轨，EF和GH部分导轨间距离为L，PQ和MN部分导轨间距为3L，导轨平面与水平面夹角为30°，整个装置处于垂直于导轨平面匀强磁场中。金属杆ab和cd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，现对金属杆ab施加一个沿导轨平面向上作用力F，使其沿斜面匀速向上运动，同时cd处于静止状态，则F大小为(

)图1133/68答案A34/683.如图12所表示，三根长度均为0.3m不可伸长绝缘细线，其中两根一端分别固定在天花板上P、Q点，另一端分别拴有质量均为0.12kg带电小球A和B，其中A球带正电，电荷量q＝3×10－6C，B球带负电，与A球带电荷量相同。A、B之间用第三根绝缘细线连接起来。在水平向左匀强电场作用下，A、B保持静止，悬线仍处于竖直方向，且A、B间细线恰好伸直。静电力常量k＝9×109N·m2/C2。

图1235/68(1)求此匀强电场电场强度E大小；(2)现将P、A之间线烧断，因为有空气阻力，A、B球最终会到达新平衡位置。求此时细线QB所受拉力T大小，并求出A、B间细线与竖直方向夹角θ。代入数据解得：E＝3×105N/C36/68(2)P、A之间线烧断后，A、B球平衡状态如图所表示，细绳QB一定竖直，所以对A、B整体可得：T＝2mg＝2.4N由几何关系可知：

所以θ＝37°答案(1)3×105N/C

(2)2.4N

37°37/68【典例1】

(·新课标全国卷，15)如图13，在固定斜面上一物块受到一外力F作用，F平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止，F取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2＞0)。由此可求出(

)平衡中临界与极值问题摩擦力作用下临界问题图13A.物块质量B.斜面倾角C.物块与斜面间最大静摩擦力D.物块对斜面正压力38/68解题关键①F平行于斜面，对物块施于斜面压力没有影响。②物块保持静止，不过运动趋势有两种可能，分别是沿斜面向上和向下。解析物块对斜面正压力FN＝mgcosθ，当物块所受外力F为最大值F1时，含有向上运动趋势由平衡条件可得：F1＝mgsinθ＋fm；同理，当物块所受外力F为最小值F2时，含有向下运动趋势，则F2＋fm＝mgsinθ。

39/68答案C40/68【典例2】

如图14所表示，汽车经过钢绳拉动物体。假设钢绳质量可忽略不计，物体质量为m，物体与水平地面间动摩擦因数为μ，汽车质量为m0，汽车运动中受到阻力跟它对地面压力成正比，百分比系数为k，且k＞μ。要使汽车匀速运动时牵引力最小，角α应为(

) A.0°B.30° C.45° D.60°连接体平衡中极值问题图1441/68解析隔离汽车，由平衡条件得水平方向有F＝k(m0g＋F1sinα)＋F1cosα隔离物体，由平衡条件得水平方向有F1cosα＝μ(mg－F1sinα)解两式得F＝km0g＋μmg＋F1(k－μ)sinα，式中F1(k－μ)＞0，则sinα＝0，即α＝0°时，牵引力F最小(临界点)。故选项A正确。答案A42/68处理临界极值问题三种方法(1)解析法：依据物体平衡条件列出平衡方程，在解方程时采取数学方法求极值。(2)图解法：此种方法通常适合用于物体只在三个力作用下平衡问题。(3)极限法：极限法是一个处理极值问题有效方法，它是指经过恰当选取某个改变物理量将问题推向极端(如“极大”“极小”等)，从而把比较隐蔽临界现象暴露出来，快速求解。43/681.如图15所表示，A、B两球用轻杆相连，用两根细线将其悬挂在水平天花板上O点。现用外力F作用于小球B上(图上F未标出)，使系统保持静止状态，细线OA保持竖直，且A、B两球在同一水平线上。已知两球重力均为G，轻杆和细线OB夹角为45°，则外力F最小值为(

)图1544/68答案D45/682.(·池州二模)如图16所表示，在倾角为θ＝37°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m＝0.4kg金属棒ab，它与导轨间动摩擦因数为μ＝0.5。整个装置处于方向竖直向上匀强磁场中，导轨接电源E，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，滑动变阻器阻值符合要求，现闭合开并S，要保持金属棒ab在导轨上静止不动，则(

)

图1646/6847/68解析由左手定则能够判断金属棒所受安培力方向水平向右，故选项A错误；当金属棒刚好不向上运动时，金属棒受到摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，设金属棒受到安培力大小为F1，其受力分析如图甲所表示，则由平衡条件得FN＝F1sinθ＋mgcosθ，F1cosθ＝mgsinθ＋fmax，fmax＝μFN，联立以上三式并代入数据解得F1＝8N；当金属棒刚好不向下运动时，

48/68答案C49/68高考物理考试纲领中明确要求考生要具备应用数学方法处理物理问题能力，即“能够依据详细问题列出物理量之间关系式，进行推导和求解，并依据结果得出物理结论；能利用几何图形、函数图象进行表示、分析”。考法1三角形相同知识应用在共点力平衡问题、运动合成和分解、电磁场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)三角形相同情况，准确作图、仔细观察、灵活选取相同三角形边角关系是解题关键。

数学方法在物了解题中应用50/68【例1】

如图17所表示起重装置，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Ⅰ缓缓移到位置Ⅱ过程中，绕过定滑轮那根绳张力F以及轻杆在B端受到作用力FN改变情况是(

) 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，方向一直沿杆向里 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

图1751/68答案B52/68图1853/68电子进入偏转区做类平抛运动，轨迹如图所表示

54/68沿初速度方向，有d＝v0t55/68考法2正(余)弦定理及其应用三角函数、正(余)弦定理反应了三角形边与角之间定量关系。物理量在合成或分解时会组成矢量三角形，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。

56/68A.MN上张力逐步增大B.MN上张力先增大后减小C.OM上张力逐步增大D.OM上张力先增大后减小图1957/68答案AD58/68【例4】

(·武汉二月调考)如图20所表示，“⊗”表示电流方向垂直纸面向里，“⊙”表示电流方向垂直纸面向外。两根通电长直导线a、b平行且水平放置，a、b中电流强度分别为I和2I，此时a受到磁场力大小为F。当在a、b上方再放置一根与a、b平行通电长直导线c后，a受到磁场力大小仍为F，图中abc