2016屆高三物理二輪復(fù)習(xí)教學(xué)案+提升練習(xí)：專題一物體的受力與平衡Word版含答案

1、高考導(dǎo)航受力分析問題與物體的平衡問題是力學(xué)的基本問題，在近幾年的高考中頻頻出現(xiàn)，主要考查力的產(chǎn)生條件、力的大小方向的判斷、力的合成與分解、平衡條件的應(yīng)用、動(dòng)態(tài)平衡問題的分析、連結(jié)體問題的分析，涉及的思想方法有：整體法與隔離法、假設(shè)法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等預(yù)計(jì)2016年仍將對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考查，題型主要是選擇題，難度不大，但也要引起高度重視同時(shí)在有關(guān)計(jì)算題中也會(huì)有所涉及體系構(gòu)建二、摩擦力1方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))方向相反，可充當(dāng)動(dòng)力，也可充當(dāng)阻力2大小(1)靜摩擦力的大小是隨著外力的變化而變化的，與正壓力無關(guān)(但正壓力不能為0)，要計(jì)算靜摩擦力就要根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)

2、狀態(tài)，由平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律求解，其變化范圍為0F靜Fmax，最大靜摩擦力Fmax要比同等條件下的滑動(dòng)摩擦力略大，通常認(rèn)為兩者相等(2)滑動(dòng)摩擦力的大小與正壓力成正比，即FfFN，其中FN表示正壓力，不一定等于物體重力的大小，為動(dòng)摩擦因數(shù)，與接觸面的粗糙程度、材料等有關(guān)；滑動(dòng)摩擦力的大小也可根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，利用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律求解【注意】(1)摩擦力的方向可能與物體運(yùn)動(dòng)的方向相同、相反，還可能成任意角度(2)一對(duì)相互作用的物體之間存在摩擦力時(shí)一定同時(shí)存在彈力，但存在彈力時(shí)不一定同時(shí)存在摩擦力3力的合成與分解(1)運(yùn)算法則平行四邊形定則 三角形定則(2)常用方法合成法分解法正交分解法(3

3、)合力與分力的關(guān)系是等效替代4共點(diǎn)力的平衡(1)平衡狀態(tài)，是指物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)(2)平衡條件是物體所受合力為零即F合0或Fx0Fy0.1(2015·廣東高考)如圖所示，三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端，另一端都固定在水平地面上，將桿豎直緊壓在地面上，若三條繩長(zhǎng)度不同，下列說法正確的有()A三條繩中的張力都相等B桿對(duì)地面的壓力大于自身重力C繩子對(duì)桿的拉力在水平方向的合力為零D繩子拉力的合力與桿的重力是一對(duì)平衡力答案BC解析桿靜止在水平地面上，則桿受到重力、三條繩子的拉力和地面對(duì)它的支持力根據(jù)平衡條件，則三條繩的拉力的合力豎直向下，故繩子對(duì)桿的拉力在水平方向的合力為零桿對(duì)地

4、面的壓力大小等于桿的重力與三條繩的拉力的合力之和，選項(xiàng)B、C正確由于三條繩長(zhǎng)度不同，即三條繩與豎直方向的夾角不同，所以三條繩上的張力不相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤繩子拉力的合力與桿的重力方向相同，因此兩者不是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤知識(shí)：力的合成與分解、共點(diǎn)力的平衡能力：對(duì)力的合成與分解、共點(diǎn)力的平衡的理解能力和推理能力試題難度：中等2(2015·山東高考)如圖，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直)，此時(shí)A恰好不滑動(dòng)，B剛好不下滑已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力A與B的質(zhì)量之比為()A.B. C. D.答案B

5、解析滑塊B剛好不下滑，根據(jù)平衡條件得mBg1F；滑塊A恰好不滑動(dòng)，則滑塊A與地面之間的摩擦力等于最大靜摩擦力，把A、B看成一個(gè)整體，根據(jù)平衡條件得F2(mAmB)g，解得.選項(xiàng)B正確知識(shí)：受力分析、共點(diǎn)力的平衡、摩擦力大小的計(jì)算公式、整體法與隔離法的應(yīng)用能力：主要考查對(duì)物體受力分析的理解能力和推理能力試題難度：中等3(2014·上海高考)如圖，光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi)，A端與水平面相切穿在軌道上的小球在拉力F作用下，緩慢地由A向B運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)始終沿軌道的切線方向，軌道對(duì)球的彈力為N.在運(yùn)動(dòng)過程中()AF增大，N減小 BF減小，N減小 CF增大，N增大 DF減小，N增大答

6、案A解析設(shè)小球受到的彈力N與豎直方向的夾角為，則在小球運(yùn)動(dòng)的過程中增大小球受三個(gè)力：重力、拉力F和彈力N，則Fmgsin、Nmgcos，所以拉力F增大 ，彈力N減小4(2015·浙江高考)如圖所示，用兩根長(zhǎng)度相同的絕緣細(xì)線把一個(gè)質(zhì)量為0.1 kg的小球A懸掛到水平板的M、N兩點(diǎn)，A上帶有Q3.0×106 C的正電荷兩線夾角為120°，兩線上的拉力大小分別為F1和F2.A的正下方0.3 m處放有一帶等量異種電荷的小球B，B與絕緣支架的總質(zhì)量為0.2 kg(重力加速度取g10 m/s2；靜電力常量k9.0×109N·m2/C2，A、B球可視為點(diǎn)電荷

7、)，則()A支架對(duì)地面的壓力大小為2.0 N B兩線上的拉力大小F1F21.9 NC將B水平右移，使M、A、B在同一直線上，此時(shí)兩線上的拉力大小F11.225 N，F(xiàn)21.0 N D將B移到無窮遠(yuǎn)處，兩線上的拉力大小F1F20.866 N答案BC解析本題考查庫侖定律與物體平衡知識(shí)，意在考查考生的分析綜合能力A、B間庫侖力為引力，大小為Fk0.9 N，B與絕緣支架的總重力G2m2g2.0 N，由力的平衡可知，支架對(duì)地面的壓力為1.1 N，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于兩線的夾角為120°，根據(jù)對(duì)稱性可知，兩線上的拉力大小相等，與A的重力和庫侖力的合力大小相等，即F1F2G1F1.9 N，B項(xiàng)正確；將B

8、水平右移，使M、A、B在同一直線上，此時(shí)庫侖力為Fk0.225 N，沒有B時(shí)，F(xiàn)1、F2上的拉力與A的重力相等，即等于1.0 N，當(dāng)B水平右移，使M、A、B在同一直線上時(shí)，F(xiàn)2拉力不變，則根據(jù)力的平衡可得F11.0 N0.225 N1.225 N，C項(xiàng)正確；將B移到無窮遠(yuǎn)處，B對(duì)A的作用力為零，兩線上的拉力等于A球的重力大小，即為1.0 N，D項(xiàng)錯(cuò)誤1受力分析的一般思路對(duì)物體進(jìn)行受力分析的一般思路是：確定研究對(duì)象并將研究對(duì)象從物理背景中隔離出來，按照“重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力(安培力、洛倫茲力)”順序(結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、牛頓第三定律)進(jìn)行受力分析，畫出受力分析圖2分析摩擦力時(shí)，尤其

9、要注意靜摩擦力分析系統(tǒng)整體的受力情況時(shí)，不要分析其內(nèi)力；分析系統(tǒng)中各物體的受力時(shí)，一般按以下順序：先分析受力少的物體，后分析受力多的物體；先分析已知力較多的物體，后分析已知力較少的物體；先分析系統(tǒng)邊緣的物體，后分析系統(tǒng)內(nèi)部的物體；畫受力圖無特別要求時(shí)，可把所有力的作用點(diǎn)都畫在物體的重心處，在保證科學(xué)性的前提下畫力的示意圖即可；涉及力的合成與分解時(shí)，要畫一個(gè)較為清晰、準(zhǔn)確、完整的平行四邊形【例1】(2014·廣東高考)如圖所示，水平地面上堆放著原木關(guān)于原木P在支撐點(diǎn)M、N處受力的方向，下列說法正確的是()AM處受到的支持力豎直向上BN處受到的支持力豎直向上CM處受到的靜摩擦力沿MN方向

10、DN處受到的靜摩擦力沿水平方向【審題突破】第一步：挖掘題目信息 原本P靜止斜放在原木堆上，受力平衡第二步：明確題目要求 判斷M、N兩處的支持力和摩擦力的方向第三步：圈定理論依據(jù)(1)支持力垂直于接觸面指向被支持的物體(2)摩擦力的方向沿接觸面(與支持力垂直)且與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反答案A解析支持力的方向垂直于支持面，因此M處受到的支持力垂直于地面豎直向上，N處支持力過N垂直于切面，A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)；靜摩擦力方向平行于接觸面與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，因此M處的靜摩擦力沿水平方向，N處的靜摩擦力沿MN方向，C、D項(xiàng)都錯(cuò)誤受力分析應(yīng)掌握三個(gè)原則1建立受力分析思維模板對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，要養(yǎng)

11、成按一定順序進(jìn)行受力分析的習(xí)慣，其目的在于避免“丟力”一般按照“重力彈力摩擦力其他力”的順序進(jìn)行受力分析2善于變換研究對(duì)象如果題目中給出的物體不止一個(gè)，在分析物體受力情況時(shí)，往往不能直接判斷它與其接觸的物體間是否有相互作用的彈力和摩擦力，這時(shí)可以采用隔離法(或整體法)，先分析其他物體(或整體)的受力情況，再分析被研究物體的受力情況3結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及時(shí)修正由于彈力和摩擦力都是被動(dòng)力，它們的方向和大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有密切的關(guān)系，所以分析物體的受力情況時(shí)，除了根據(jù)力產(chǎn)生的條件判斷外，還必須根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合牛頓第二定律及時(shí)進(jìn)行修正【變式訓(xùn)練】1.(2014·山東高考)如圖，用兩根等長(zhǎng)

12、輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn)，制成一簡(jiǎn)易秋千某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段，但仍保持等長(zhǎng)且懸掛點(diǎn)不變木板靜止時(shí)，F(xiàn)1表示木板所受合力的大小，F(xiàn)2表示單根輕繩對(duì)木板拉力的大小，則維修后() AF1不變，F(xiàn)2變大BF1不變，F(xiàn)2變小CF1變大，F(xiàn)2變大 DF1變小，F(xiàn)2變小答案A解析木板靜止時(shí)受力情況如圖所示，設(shè)輕繩與豎直木板的夾角為，由平衡條件知，合力F10，故F1不變，F(xiàn)2，剪短輕繩后，增大，cos減小，F(xiàn)2增大，故A正確解平衡問題常用的方法(1)正交分解法 將各力分別分解到x軸y軸上，運(yùn)用兩坐標(biāo)軸上的合力等于零的條件多用于三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的物體的平衡值得注意的是：對(duì)x、y方向選擇

13、時(shí)，盡可能使落在x、y軸上的力多；被分解的力盡可能是已知力，不宜分解待求力(2)力的合成法 物體受三個(gè)力作用而平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合力必跟第三個(gè)力等大反向，可利用力的平行四邊形定則，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)求解(3)力的三角形法 物體受同一個(gè)平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用而平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形；反之，若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)力的合力必為零利用三角形法，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)可求得未知力(4)相似三角形法 在利用平行四邊形定則(或三角形定則)運(yùn)算的過程中，力三角形與幾何三角形相似，可根據(jù)相似三角形

14、對(duì)應(yīng)邊成比例等性質(zhì)求解(5)整體法與隔離法 當(dāng)物體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，整體的合力為零，每一個(gè)物體的合力也為零根據(jù)不同的具體問題，可選取不同的研究對(duì)象當(dāng)不涉及物體系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力時(shí)，可優(yōu)先選用整體法；當(dāng)涉及物體系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力時(shí)，可選取某一物體隔離研究1求共力平衡問題的一般思路2整體法和隔離法的靈活應(yīng)用(1)實(shí)際問題通常需要交叉應(yīng)用整體法和隔離法才能求解(2)對(duì)兩個(gè)以上的物體疊加組成的整體進(jìn)行受力分析時(shí)，一般先從受力簡(jiǎn)單的物體入手，采用隔離法進(jìn)行分析【變式訓(xùn)練】2(2015·山東濟(jì)南第一次模擬)如圖所示，頂端裝有定滑輪的粗糙斜面體放在水平地面上，A、B兩物體跨過

15、滑輪通過細(xì)繩連接，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)(不計(jì)繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦)現(xiàn)用水平力作用于物體A上，緩緩拉開一小角度，斜面體與物體B一直保持靜止，此過程中()A繩子對(duì)物體A的拉力一定變大 B斜面對(duì)物體B的摩擦力一定變大C地面對(duì)斜面體的彈力不變 D地面對(duì)斜面體的摩擦力變大答案ACD解析物體A受力如圖，由平衡條件得FcosmAg，所以F，隨著的增大，F(xiàn)增大，A正確物體B受重力、斜面的支持力FN、繩子的拉力F(等于F)和斜面的摩擦力Ff(圖中未畫出)作用，當(dāng)mBg sin>F時(shí)，摩擦力沿斜面向上且隨著F增大而減小當(dāng)mBg sin<F時(shí)，摩擦力沿斜面向下，且隨著F的增大而增大，所以B錯(cuò)誤對(duì)于

16、A、B以及斜面體組成的系統(tǒng)，豎直方向受重力和地面的彈力作用，彈力始終等于三物體總的重力，C正確水平方向受拉力和地面的摩擦力作用，隨著拉力的增大，地面的摩擦力也增大，D正確當(dāng)受力物體的狀態(tài)發(fā)生“緩慢”變化時(shí)，物體所處的狀態(tài)仍為平衡狀態(tài)，分析此類問題的方法有解析法和圖解法(1)解析法：畫出研究對(duì)象的受力圖，根據(jù)動(dòng)態(tài)變化的原因，一般是某一夾角在發(fā)生變化，利用三角函數(shù)表示出各個(gè)作用力與變化的夾角之間的關(guān)系，從而判斷各作用力的變化(2)圖解法：對(duì)研究對(duì)象在狀態(tài)變化過程中的若干狀態(tài)進(jìn)行受力分析，畫出受力圖，依據(jù)某一參量的變化，在同一圖中作出物體在若干狀態(tài)下的平衡受力圖(力的平行四邊形或矢量三角形)，再由某

17、一參量的變化情況分析各邊的長(zhǎng)度變化，從而確定力的大小及方向的變化情況(3)相似三角形法：如果物體受到三個(gè)力的作用，其中的一個(gè)力大小、方向均不變，另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，可以用力三角形與幾何三角形相似的方法【例3】(2014·江西師大附中第二次模擬)水平地面上有一木箱，木箱與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(01)現(xiàn)對(duì)木箱施加一拉力F，使木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)設(shè)F的方向與水平面夾角為，如圖所示，在從0°逐漸增大到90°的過程中，木箱的速度保持不變，則()AF先減小后增大BF一直增大 CF·cos先減小后增大 DF·cos不變【審題突破】拉力F大小、方向變化

18、；重力大小、方向不變；支持力和摩擦力大小變化，但兩個(gè)力的合力方向不變，大小變化答案A解析法一(解析法)木箱勻速運(yùn)動(dòng)，水平方向受力平衡，則Fcos(mgFsin)， 所以F ，當(dāng)sin()1時(shí)，F(xiàn)最小，故F先減小后增大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)0°時(shí)，F(xiàn)·cos最大，當(dāng)90°，F(xiàn)·cos0，所以F·cos減小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤法二(圖解法)對(duì)木箱進(jìn)行受力分析如圖，因FfFN，則FN與Ff的合力F1的方向時(shí)刻不變(因?yàn)閠an，為一定值)，則作出FN與Ff的合力F1、重力mg與力F三力的動(dòng)態(tài)平衡矢量三角形知：力F先減小后增大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由圖可知Fcos逐漸減小，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤分析動(dòng)態(tài)平衡問題時(shí)需注意以下兩個(gè)方面(1)在動(dòng)態(tài)平衡問題中，一定要抓住不變的量，然后分析其他量的變化(2)當(dāng)物體受到一個(gè)大小和方向都不變、一個(gè)方向不變、一個(gè)大小和方向都變化的三個(gè)力作用，且題目只要求定性討論力的大小而不必進(jìn)行定量計(jì)算時(shí)，首先考慮用圖解法【變式訓(xùn)練】3.如圖所示，質(zhì)量均為m的小球A、B用兩根不可伸長(zhǎng)的輕繩連接后懸掛于O點(diǎn)，在外力F的作用下，小球A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)若要使兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)且懸線OA與豎直方向的夾角保持30°