高考物理二輪復習 專題一 力與運動 第1講 力與物體的平衡課件.ppt

1、第1講力與物體的平衡,1.(2016全國卷，14)質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上。用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點O，如圖1所示。用T表示繩OA段拉力的大小，在O點向左移動的過程中(,圖1,A.F逐漸變大，T逐漸變大 B.F逐漸變大，T逐漸變小 C.F逐漸變小，T逐漸變大 D.F逐漸變小，T逐漸變小,解析對O點受力分析如圖所示，F(xiàn)與T的變化情況如圖，由圖可知在O點向左移動的過程中，F(xiàn)逐漸變大，T逐漸變大，故選項A正確,答案A,2.(2016全國卷，17)如圖2所示，兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上；一細線穿過兩輕環(huán)，其兩端各系一質(zhì)量為m的小球。在a和b之間的細線上懸掛一小

2、物塊。平衡時，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑。不計所有摩擦。小物塊的質(zhì)量為(,圖2,解析如圖所示，圓弧的圓心為O，懸掛小物塊的點為c，由于abR，則aOb為等邊三角形，同一條細線上的拉力相等，Tmg，細線對a環(huán)拉力的合力沿aO方向，則aO為角平分線，由幾何關系知，acb120，故細線在c點拉力的合力與物塊的重力大小相等，即拉力合力大小TGmg，所以小物塊質(zhì)量為m，故C對,答案C,3.(多選)(2016全國卷，19)如圖3，一光滑的輕滑輪用細繩OO懸掛于O點；另一細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。若F方向不變，大小在

3、一定范圍內(nèi)變化，物塊b仍始終保持靜止，則(,圖3,A.繩OO的張力也在一定范圍內(nèi)變化 B.物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化 C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化 D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化,解析由于物體a、b均保持靜止，各繩間角度保持不變，對a受力分析得，繩的拉力Tmag，所以物體a受到繩的拉力保持不變。由滑輪性質(zhì)，滑輪兩側(cè)繩的拉力相等，所以連接a和b繩的張力大小、方向均保持不變，C選項錯誤；a、b受到繩的拉力大小、方向均不變，所以OO的張力不變，A選項錯誤；對b進行受力分析，如圖所示。由平衡條件得：Tcos fFcos ，F(xiàn)sin FNTsin mbg。其中T和

4、mbg始終不變，當F大小在一定范圍內(nèi)變化時，支持力在一定范圍內(nèi)變化，B選項正確；摩擦力也在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，D選項正確,答案BD,4.(2015全國卷，24)如圖4所示，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為2 。已知開關斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5 cm；閉合開關，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關斷開時相比均改變了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2。判斷開關閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒

5、的質(zhì)量,圖4,答案方向豎直向下0.01 kg,5.(2016全國卷，24)如圖5，兩固定的絕緣斜面傾角均為，上沿相連。兩細金屬棒ab(僅標出a端)和cd(僅標出c端)長度均為L，質(zhì)量分別為2m和m；用兩根不可伸長的柔軟輕導線將它們連成閉合回路abdca，并通過固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使兩金屬棒水平。右斜面上存在勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直于斜面向上，已知兩根導線剛好不在磁場中，回路電阻為R，兩金屬棒與斜面間的動摩擦因數(shù)均為，重力加速度大小為g，已知金屬棒ab勻速下滑。求,圖5,1)作用在金屬棒ab上的安培力的大小； (2)金屬棒運動速度的大小,解析(1)由于a

6、b、cd棒被平行于斜面的導線相連，故ab、cd速度總是大小相等，cd也做勻速直線運動。設兩導線上拉力的大小為T，右斜面對ab棒的支持力的大小為FN1，作用在ab棒上的安培力的大小為F，左斜面對cd棒的支持力大小為FN2。對于ab棒，受力分析如圖甲所示，由力的平衡條件得,甲 乙,2mgsin FN1TF FN12mgcos 對于cd棒，受力分析如圖乙所示，由力的平衡條件得 mgsin FN2T FN2mgcos 聯(lián)立式得： Fmg(sin 3cos,備 考 指 導,考情分析,高考命題突出受力分析、力的合成與分解方法的考查，也有將受力分析與牛頓運動定律、電磁場、功能關系進行綜合考查。題型一般為選擇

7、題和計算題,備考策略,1.研究對象的選取方法：(1)整體法(2)隔離法 2.受力分析的順序 一般按照“一重、二彈、三摩擦，四其他”的程序，結合整體法與隔離法分析物體的受力情況,3.處理平衡問題的基本思路,單個物體的平衡,規(guī) 律 方 法,1.靜態(tài)平衡問題：應先分析物體的受力情況，再根據(jù)平衡條件列出相應方程，解方程并對結果進行討論。 2.動態(tài)平衡問題,3.求解共點力平衡問題常用的方法 (1)力的合成法：對研究對象受力分析后，應用平行四邊形定則(或三角形定則)求合力的方法。力的合成法常用于僅受三個共點力作用且保持平衡。 (2)正交分解法：把物體受到的各力都分解到互相垂直的兩個方向上，然后分別列出兩個

8、方向上合力為零的方程并求解。當物體受四個及四個以上共點力作用而平衡時，一般采用正交分解法。 (3)圖解法：對研究對象進行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下力的矢量圖(畫在同一個圖中)，然后根據(jù)有向線段(表示力)的長度變化情況判斷各個力的變化情況。 用圖解法分析動態(tài)平衡問題時要在矢量三角形中確定不變的量和改變的量,1.(多選)如圖6所示，一個質(zhì)量為m的滑塊靜止置于傾角為30的粗糙斜面上，一根輕彈簧一端固定在豎直墻上的P點，另一端系在滑塊上，彈簧與豎直方向的夾角為30。則(,精 典 題 組,圖6,答案AD,2.如圖7所示，用一輕繩將光滑小球(大小不能忽略)系于豎直墻壁上的O點

9、，現(xiàn)用一細桿壓在輕繩上緊貼墻壁從O點緩慢下移，則(,圖7 A.輕繩對小球的拉力保持不變 B.輕繩對小球的拉力逐漸增大 C.小球?qū)Ρ诘膲毫Ρ３植蛔?D.小球?qū)Ρ诘膲毫χ饾u減小,解析對小球受力分析，如圖所示，由于小球始終處于平衡狀態(tài)，其合力為零，在細桿從O點緩慢下移過程中，輕繩與豎直方向的夾角增大，由圖中幾何關系可知：輕繩對小球的拉力F逐漸增大，墻壁對小球的支持力FN也逐漸增大，根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)Ρ诘膲毫σ仓饾u增大，故選項B正確，A、C、D錯誤,答案B,3.如圖8所示，位于固定的傾角為45的粗糙斜面上的小物塊P，受到一沿斜面向上的拉力F，沿斜面勻速上滑。現(xiàn)把力F的方向變?yōu)樨Q直向上而

10、大小不變，仍能使物塊P沿斜面保持原來的速度勻速運動，則物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為(,圖8,答案C,多個物體的平衡,規(guī) 律 方 法,1.在分析兩個或兩個以上物體間的相互作用時，一般采用整體法與隔離法進行分析。 2.當直接分析一個物體的受力不方便時，可轉(zhuǎn)移研究對象，先分析另一個物體的受力，再根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力，此法叫“轉(zhuǎn)移研究對象法,3.解題思路,1.(2016山西右玉一模)如圖9所示，物塊A和滑環(huán)B用繞過光滑定滑輪的不可伸長的輕繩連接，滑環(huán)B套在與豎直方向成37的粗細均勻的固定桿上，連接滑環(huán)B的繩與桿垂直并在同一豎直平面內(nèi)，滑環(huán)B恰好不能下滑，滑環(huán)和桿間的動摩擦因數(shù)為0.4，設滑環(huán)

11、和桿間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則物塊A和滑環(huán)B的質(zhì)量之比為(,精 典 題 組,圖9,答案C,2.將一橫截面為扇形的物體B放在水平面上，一小滑塊A放在物體B上，如圖10所示，除了物體B與水平面間的摩擦力之外，其余接觸面的摩擦力均可忽略不計，已知物體B的質(zhì)量為M，滑塊A的質(zhì)量為m，當整個裝置靜止時，滑塊A與物體B接觸的一面與豎直擋板之間的夾角為。已知重力加速度為g，則下列選項正確的是(,圖10,答案C,3. (多選)如圖11所示，用一段繩子把輕質(zhì)滑輪吊裝在A點，一根輕繩跨過滑輪，繩的一端拴在井中的水桶上，人用力拉繩的另一端，滑輪中心為O點，人所拉繩子與OA的夾角為，拉水桶的繩子與OA的夾角為

12、。人拉繩沿水平面向左運動，把井中質(zhì)量為m的水桶勻速提上來，人的質(zhì)量為M，重力加速度為g，在此過程中，以下說法正確的是(,圖11,A.始終等于 B.吊裝滑輪的繩子上的拉力逐漸變大 C.地面對人的摩擦力逐漸變大 D.地面對人的支持力逐漸變大,解析水桶勻速上升，拉水桶的輕繩中的拉力T始終等于mg，對滑輪受力分析如圖甲所示,垂直于OA方向有Tsin Tsin ，所以，沿OA方向有FTcos Tcos 2Tcos ，人向左運動的過程中變大，所以和均變大，吊裝滑輪的繩子上的拉力F變小，選項A正確，B錯誤；對人受力分析如圖乙所示，逐漸變大，水平方向有fTsin ，地面對人的摩擦力逐漸變大，豎直方向有FNTc

13、os Mg，地面對人的支持力FNMgTcos 逐漸變大，選項C、D正確。 答案ACD,電磁場中的平衡問題,規(guī) 律 方 法,1.帶電體的平衡問題仍然滿足平衡條件，只是要注意準確分析場力電場力、安培力或洛倫茲力,1,2.處理電學問題中的平衡問題的方法： 與純力學問題的分析方法一樣，學會把電學問題力學化,1.均勻帶正電的薄圓盤的右側(cè)，用絕緣細線A、B懸掛一根水平通電直導線ab，電流方向由a到b，導線平行于圓盤平面。現(xiàn)圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖12所示方向勻速轉(zhuǎn)動，細線仍然豎直，與圓盤靜止時相比，下列說法正確的是(,精 典 題 組,圖12,A.細線所受彈力變小 B.細線所受彈力不變 C.細線所受彈力變

14、大 D.若改變圓盤轉(zhuǎn)動方向，細線所受彈力變大 解析圓盤靜止時，通電直導線受到豎直向上的彈力和豎直向下的重力，兩者等大反向，合力為零。當圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，根據(jù)右手螺旋定則，圓盤產(chǎn)生水平向右的磁場，根據(jù)左手定則，通電直導線受到方向向下的安培力，故細線所受的彈力變大，選項A、B錯誤，C正確；若改變圓盤轉(zhuǎn)動方向，通電直導線受到的安培力方向向上，細線所受的彈力變小，選項D錯誤。 答案C,2.(多選) (2016山東臨沂市三模)某老師用圖示裝置探究庫侖力與電荷量的關系。A、B是可視為點電荷的兩帶電小球，用絕緣細線將A懸掛，實驗中在改變電荷量時，移動B并保持A、B連線與細線垂直。用Q和q表示A、B的電荷量，d

15、表示A、B間的距離，(不是很小)表示細線與豎直方向的夾角，x表示A偏離O點的水平距離，實驗中(,圖13,A.d應保持不變 B.B的位置在同一圓弧上 C.x與電荷量乘積Qq成正比 D.tan 與A、B間庫侖力成正比,答案ABC,3.如圖14所示,將長為50 cm、質(zhì)量為10 g的均勻金屬棒ab的兩端用兩只相同的彈簧懸掛成水平狀態(tài)，位于垂直于紙面向里的勻強磁場中。當金屬棒中通以0.4 A的電流時，彈簧恰好不伸長。g10 m/s2,圖14,1)求勻強磁場的磁感應強度的大?。?(2)當金屬棒中通過大小為0.2 A、方向由a到b的電流時，彈簧伸長1 cm。如果電流方向由b到a，而電流大小不變，則彈簧伸長

16、又是多少,答案(1)0.5 T(2)3 cm,高頻考點一整體法與隔離法的綜合應用,解題方略利用整體法和隔離法解決物理問題是高考物理中常用的方法之一。一般解題方法是：對于不要求討論系統(tǒng)內(nèi)部物體之間受力情況時，首選整體法，解題過程簡明、快捷；如果要考慮系統(tǒng)內(nèi)部各個物體之間的相互作用力，則必須使用隔離法。在實際應用中，隔離法和整體法往往交替使用?！耙活}多變”是通過轉(zhuǎn)化題目中的條件和所求問題，生成多道不同的、新的題目。此項練習能使同學們觸類旁通，更加熟練地掌握解題方法，培養(yǎng)靈活解題的能力，同時訓練同學們思維的變通性和邏輯性，能開拓思維的廣度和深度，提升同學們的解題推理能力,典例】 如圖15所示，兩段等

17、長細線串接著兩個質(zhì)量相等的小球a、b，并懸掛于O點。現(xiàn)在兩個小球上分別加上水平方向的外力，其中作用在b球上的力為F、作用在a球上的力為2F，則此裝置平衡時的位置可能是下列圖中的(,圖15,答案C,變式1改變物體的受力情況,如圖16所示，兩段等長絕緣細線將質(zhì)量分別為2m、m的小球A、B懸掛在O點，小球A、B分別帶有4q和q的電荷量，不考慮A、B兩小球之間的作用力，當系統(tǒng)處于水平向右的勻強電場中并靜止時，可能出現(xiàn)的狀態(tài)應是(,圖16,答案D,變式2改變物體的運動狀態(tài),如圖所示，車廂里懸掛著兩個質(zhì)量分別為m1、m2的小球(下面球的質(zhì)量為m1)，當車廂向右做勻加速運動(空氣阻力不計)，達到穩(wěn)定狀態(tài)時，下列各圖中正確的是(,答案B,變式3改變物體所處的情境,如圖17所示，有三根長度皆為l1.0 m的不可伸長的絕緣輕線，其中兩根的一端固定在天花板上的O點，另一端分別掛有質(zhì)量均為m1.0102 kg的帶電小球A和B，它們的電荷量分別為q和