二輪復(fù)習(xí)力與平衡專題市公開課一等獎省賽課微課金獎?wù)n件

專題一

力與物體平衡第1頁內(nèi)容索引相關(guān)知識鏈接規(guī)律方法提煉高考題型1

受力分析整體法與隔離法應(yīng)用高考題型2靜態(tài)平衡問題高考題型3動態(tài)平衡問題高考題型4平衡中臨界與極值問題高考題型5

電學(xué)中平衡問題第2頁相關(guān)知識鏈接規(guī)律方法提煉第3頁1.彈力(1)大小:彈簧在彈性程度內(nèi)，彈力大小可由胡克定律F＝kx計(jì)算；普通情況下物體間相互作用彈力可由或牛頓運(yùn)動定律來求解.(2)方向:普通于接觸面(或切面)指向方向；繩拉力沿繩指向繩收縮方向.2.摩擦力(1)大小:滑動摩擦力Ff＝，與接觸面無關(guān)；靜摩擦力增大有一個程度，詳細(xì)值依據(jù)牛頓運(yùn)動定律或平衡條件來求.(2)方向:沿接觸面方向，而且跟物體相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢方向相反.相關(guān)知識鏈接平衡條件形變恢復(fù)垂直μFN切線面積第4頁3.電場力(1)大?。篎＝qE.若為勻強(qiáng)電場，電場力則為；若為非勻強(qiáng)電場，電場力則與電荷所處位置相關(guān).點(diǎn)電荷間庫侖力F＝k.(2)方向：正電荷所受電場力方向與場強(qiáng)方向，負(fù)電荷所受電場力方向與場強(qiáng)方向.4.安培力(1)大小：F＝，此式只適合用于B⊥I情況，且L是導(dǎo)線有效長度，當(dāng)B∥I時F＝.(2)方向：用定則判斷，安培力垂直于B.I決定平面.恒力一致相反BIL0左手第5頁5.洛倫茲力(1)大?。篎＝，此式只適合用于B⊥v情況.當(dāng)B∥v時F＝.(2)方向：用定則判斷，洛倫茲力垂直于B.v決定平面，洛倫茲力不做功.6.共點(diǎn)力平衡(1)平衡狀態(tài)：物體靜止或做 運(yùn)動.(2)平衡條件：F合＝或Fx＝，F(xiàn)y＝.(3)慣用推論①若物體受n個作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個力與其余(n－1)個力協(xié)力大小、方向.②若三個共點(diǎn)力協(xié)力為零，則表示這三個力有向線段首尾相接組成一個三角形.qvB0左手勻速直線000相等相反封閉第6頁1.處理平衡問題基本思緒確定平衡狀態(tài)(加速度為

)→巧選研究對象(整體法或隔離法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作討論.2.慣用方法(1)在判斷彈力或摩擦力是否存在以及確定它們方向時慣用

法.(2)求解平衡問題時慣用二力平衡法、矢量

法、正交分解法、相同三角形法、

法等.規(guī)律方法提煉零假設(shè)三角形圖解第7頁3.帶電體平衡問題依然滿足條件,只是要注意準(zhǔn)確分析場力——電場力、安培力或洛倫茲力.4.假如帶電粒子在重力場、電場和磁場三者組成復(fù)合場中做直線運(yùn)動,則一定是,因?yàn)镕洛⊥v.平衡勻速直線運(yùn)動第8頁受力分析整體法與隔離法應(yīng)用高考題型1第9頁1.基本思緒在分析兩個或兩個以上物體間相互作用時,普通采取整體法與隔離法進(jìn)行分析.2.兩點(diǎn)注意(1)采取整體法進(jìn)行受力分析時,要注意系統(tǒng)內(nèi)各個物體狀態(tài)應(yīng)該相同.(2)當(dāng)直接分析一個物體受力不方便時,可轉(zhuǎn)移研究對象,先分析另一個物體受力,再依據(jù)牛頓第三定律分析該物體受力,此法叫“轉(zhuǎn)移研究對象法”.第10頁例1(·湖北省黃岡市檢測)用兩段等長輕質(zhì)細(xì)線將a、b兩個小球連接并懸掛于O點(diǎn),如圖1甲所表示,球a受到水平向右力3F作用,球b受到水平向左力F作用,平衡時細(xì)線都被拉緊,系統(tǒng)平衡時兩球位置情況如圖乙所表示,則a、b兩球質(zhì)量之比為A.1∶1 B.1∶2C.2∶1 D.2∶3圖1答案√解析第11頁解析以整體為研究對象，分析受力如圖甲:設(shè)Oa線與豎直方向夾角為α，則由平衡條件得:以b球?yàn)檠芯繉ο螅芰θ鐖D乙.設(shè)ab線與豎直方向夾角為β，則由平衡條件得:由幾何關(guān)系得到：α＝β ③聯(lián)立①②③解得：ma＝mb，故A正確，B、C.D錯誤.第12頁拓展訓(xùn)練1(多項(xiàng)選擇)(·河南省濮陽市第三次模擬)如圖2所表示，質(zhì)量分別為m1.m2兩個物體經(jīng)過輕彈簧連接，在力F作用下一起沿水平方向做勻速直線運(yùn)動，m1在地面，m2在空中.此時，力F與水平方向成θ角，彈簧中彈力大小為F1，彈簧軸線與水平方向夾角為α，m1受地面摩擦力大小為Ff，則以下說法正確是A.θ一定大于α B.θ可能等于αC.F一定大于F1 D.F一定大于Ff答案√圖2√√解析第13頁第14頁拓展訓(xùn)練2(·四川省攀枝花市第二次統(tǒng)考)如圖3所表示，A.B兩個質(zhì)量分別為m和M物塊疊放在水平地面和豎直墻壁之間，處于靜止?fàn)顟B(tài).已知A.B交界面與豎直墻壁間夾角為θ，水平地面粗糙，其它各接觸面光滑，重力加速度為g，則水平地面對物塊B摩擦力大小為答案圖3解析√第15頁解析先隔離A受力分析，A受重力mg、B對A支持力FN1和左側(cè)墻壁對A支持力FN2，如圖甲所表示:依據(jù)平衡條件得:FN1cosθ＝FN2，F(xiàn)N1sinθ＝mg，再對A.B整體受力分析，整體受重力、左側(cè)墻壁對整體支持力和地面對整體支持力及摩擦力，如圖乙所表示：第16頁靜態(tài)平衡問題高考題型2第17頁1.基本思緒:依據(jù)物體所處靜止或者勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，受力分析，結(jié)合平衡條件列式.2.主要方法:力合成法和正交分解法.第18頁例2(·四川省樂山市第二次調(diào)研)如圖4所表示，質(zhì)量均為MA.B兩滑塊放在粗糙水平面上，兩輕桿等長，桿與滑塊、桿與桿間均用光滑鉸鏈連接，在兩桿鉸合處懸掛一質(zhì)量為m重物C，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)桿與水平面間夾角為θ.以下說法正確是A.當(dāng)m一定時，θ越大，輕桿受力越小B.當(dāng)m一定時，θ越小，滑塊對地面壓力越大C.當(dāng)θ一定時，M越大，滑塊與地面間摩擦力越大D.當(dāng)θ一定時，M越小，可懸掛重物C質(zhì)量m越大答案√解析圖4第19頁解析將C重力按照作用效果分解，如圖所表示:故m一定時，θ越大，輕桿受力越小，故A正確；對A、B.C整體受力分析可知，對地壓力為：FN＝(2M＋m)g，與θ無關(guān)，故B錯誤；對A受力分析，受重力、桿推力、支持力和向右靜摩擦力，依據(jù)平衡條件，有：Ff＝F1cosθ＝，與M無關(guān)，故C錯誤；θ一定時，只要動摩擦因數(shù)足夠大，即可滿足F1cosθ≤μF1sinθ，不論M、m多大，M都不會滑動，故D錯誤.第20頁拓展訓(xùn)練3(·四川省第二次“聯(lián)測促改”)如圖5所表示,斜面固定,平行于斜面處于壓縮狀態(tài)輕彈簧一端連接物塊A,另一端固定,最初A靜止.在A上施加與斜面成30°角恒力F,A仍靜止,以下說法正確是A.A對斜面壓力一定變小B.A對斜面壓力可能不變C.A對斜面摩擦力一定變大D.A對斜面摩擦力可能變?yōu)榱愦鸢浮虉D5第21頁拓展訓(xùn)練4(·山西省太原市三模)如圖6,一光滑輕滑輪用細(xì)繩OO′懸掛于O點(diǎn)；另一細(xì)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物塊b,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將物塊c輕輕放在a上,整個系統(tǒng)依然處于靜止?fàn)顟B(tài),則A.繩OO′與豎直方向夾角變小B.繩OO′張力一定變大C.連接a和b繩張力可能不變D.b與桌面間摩擦力保持不變答案解析√圖6第22頁解析以滑輪為研究對象，受a、b、OO′繩子拉力而平衡，a、b繩子拉力大小等于a重力，其協(xié)力與OO′繩子拉力等大反向，將物塊c輕輕放在a上，a、b繩子拉力增大，其協(xié)力增大，協(xié)力方向不變，繩OO′與豎直方向夾角不變，繩OO′張力一定變大，A.C錯誤，B正確；以b為研究對象，b繩拉力沿水平方向分力等于b與桌面間摩擦力，變大，D錯誤.第23頁動態(tài)平衡問題高考題型3第24頁1.解析法慣用于能夠較簡捷列出平衡條件方程情況或者正交分解情況.(1)先受力分析,得出物體受哪幾個力而處于平衡狀態(tài).(2)建立直角坐標(biāo)系,正交分解力,列平衡條件方程,或在力三角形中結(jié)合三角形知識列平衡條件方程.(3)分析方程中變量有哪些,分析題目信息得到這些物理量是怎樣改變.(4)把分析得到改變物理量代入方程,得到平衡條件下受力動態(tài)改變情況.第25頁2.圖解法(1)先受力分析,得出物體受幾個力而處于平衡狀態(tài).(2)分析題目給出信息,判斷物體受力改變方式.(3)把受力對應(yīng)到幾何圖形中結(jié)合幾何知識分析.第26頁例3(·河北省衡水中學(xué)第一次調(diào)研)如圖7所表示，a、b、c三根輕細(xì)繩懸掛兩個質(zhì)量相同小球A.B保持靜止，細(xì)繩a是水平，現(xiàn)對B球施加一個水平向右力F，將B緩緩拉到圖中虛線位置，A球保持不動，這時三根細(xì)繩張力Fa、Fb、Fc改變情況是A.都變大B.都不變C.Fb不變，F(xiàn)a、Fc變大D.Fa、Fb不變，F(xiàn)c變大√答案解析圖7第27頁解析以B為研究對象受力分析，將重力分解，如圖甲所表示，由圖能夠看出，當(dāng)將B緩緩拉到圖中虛線位置過程，繩與豎直方向夾角變大，即Fc逐步變大，F(xiàn)逐步變大；再以A.B整體為研究對象受力分析，如圖乙所表示.設(shè)b繩與水平方向夾角為α，則豎直方向有：Fbsinα＝2mg得：Fb＝，不變；水平方向：Fa＝Fbcosα＋F，F(xiàn)bcosα不變，而F逐步變大，故Fa逐步變大.第28頁拓展訓(xùn)練5(·寧夏銀川一中一模)把一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),在光滑圓環(huán)最高點(diǎn)有一個光滑小孔,如圖8所表示.質(zhì)量為m小球套在圓環(huán)上,一根細(xì)線下端系著小球,上端穿過小孔用手拉住.現(xiàn)拉動細(xì)線,使小球沿圓環(huán)遲緩上移.在小球移動過程中手對細(xì)線拉力F和圓環(huán)對小球彈力FN大小改變情況是A.F不變,FN增大 B.F不變,FN減小C.F減小,FN不變 D.F增大,FN不變√圖8答案解析第29頁解析小球沿圓環(huán)遲緩上移可看做受力平衡，對小球進(jìn)行受力分析，小球受重力G、F、FN三個力.滿足受力平衡.作出受力分析圖如右:當(dāng)A點(diǎn)上移時，半徑不變，AB長度減小，故F減小，F(xiàn)N不變，故A、B.D錯誤，C正確.第30頁拓展訓(xùn)練6(·湖北省黃岡市調(diào)研)如圖9所表示，物體A質(zhì)量大于B質(zhì)量，繩子質(zhì)量、滑輪質(zhì)量、繩與滑輪間摩擦可不計(jì)，A.B恰好處于平衡狀態(tài)，假如將懸點(diǎn)P靠近Q少許使系統(tǒng)重新平衡，則A.物體A重力勢能增大B.物體B重力勢能增大C.繩張力減小D.P處繩與豎直方向夾角減小答案√解析圖9第31頁解析B物體對繩子拉力不變,等于物體B重力；動滑輪和物體A整體受重力和兩個拉力,拉力大小恒定,重力恒定,故兩個拉力夾角不變,如圖所表示；所以物體A上升，物體B下降，物體A重力勢能增大，物體B重力勢能減小，故A正確，B、C.D錯誤.第32頁平衡中臨界與極值問題高考題型4第33頁1.臨界狀態(tài)平衡問題臨界狀態(tài)是指物體所處平衡狀態(tài)將要被破壞而還未被破壞狀態(tài),可了解成“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”,在問題描述中慣用“剛好”“恰能”“恰好”等語言敘述,解臨界問題基本方法是假設(shè)推理法.2.解題思緒處理這類問題重在形成清楚物理圖景,分析清楚物理過程,從而找出臨界條件或到達(dá)極值條件.要尤其注意可能出現(xiàn)各種情況.第34頁例4(·山西省重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體期末)一個底面粗糙、質(zhì)量為M斜劈放在粗糙水平面上，斜劈斜面光滑且與水平面成30°角；現(xiàn)用一端固定輕繩系一質(zhì)量為m小球，小球放在斜面上，小球靜止時輕繩與豎直方向夾角也為30°，如圖10所表示，試求:(1)當(dāng)斜劈靜止時繩子拉力大小.圖10答案解析第35頁解析對小球進(jìn)行受力分析如圖甲FTcos30°＋FN1cos30°＝mgFTsin30°＝FN1sin30°第36頁(2)若地面對斜劈最大靜摩擦力等于地面對斜劈支持力k倍，為使整個系統(tǒng)靜止，k值必須滿足什么條件？答案解析解析對斜劈進(jìn)行受力分析如圖乙FN2＝Mg＋FN1′cos30°Ff＝FN1′sin30°FN1′＝FN1要使整體不滑動，則有:Ff≤kFN2第37頁拓展訓(xùn)練7(·湖北省黃岡市質(zhì)檢)如圖11所表示，質(zhì)量為M物塊被質(zhì)量為m夾子夾住剛好能不下滑，夾子由長度相等輕繩懸掛在A.B兩輕環(huán)上，輕環(huán)套在水平直桿上，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).已知物塊與夾子間動摩擦因數(shù)為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.求：(1)直桿對A環(huán)支持力大?。粓D11答案解析第38頁解析由題意得，直桿對A.B環(huán)支持力FN大小相等，方向豎直向上，選取物塊和夾子整體為研究對象，由受力平衡條件可得：2FN＝(M＋m)g第39頁(2)夾子右側(cè)部分對物塊壓力大小.解析因?yàn)槲飰K剛好能不下滑，故物塊受到兩側(cè)夾子摩擦力為最大靜摩擦力Ffm，F(xiàn)fm等于滑動摩擦力，設(shè)此時夾子右側(cè)部分對物塊壓力為F，以物塊為研究對象，由平衡條件可得:2Ffm＝MgFfm＝μF答案解析第40頁電學(xué)中平衡問題高考題型5第41頁1.基本思緒要堅(jiān)持“電學(xué)問題力學(xué)方法”基本思緒,要結(jié)合電學(xué)基本規(guī)律和力學(xué)中受力分析及平衡條件處理問題.2.幾點(diǎn)技巧(1)點(diǎn)電荷間作用力大小要用庫侖定律.(2)安培力方向判斷要先判斷磁場方向、電流方向,再用左手定則,同時注意立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖.(3)電場力或安培力出現(xiàn),可能會對壓力或摩擦力產(chǎn)生影響.(4)包括電路問題時,要注意閉合電路歐姆定律使用.第42頁例5(·山西省三區(qū)八校二模)如圖12所表示，間距為L、電阻不計(jì)足夠長雙斜面型平行導(dǎo)軌，左導(dǎo)軌光滑，右導(dǎo)軌粗糙，左、右導(dǎo)軌分別與水平面成α、β角，分別有垂直于導(dǎo)軌斜面向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1.B2勻強(qiáng)磁場，兩處磁場互不影響.質(zhì)量為m、電阻均為r導(dǎo)體棒ab、cd與兩平行導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好.ab棒由靜止釋放，cd棒一直靜止不動.重力加速度為g，求：(1)ab棒速度大小為v時經(jīng)過cd棒電流大小和cd棒受到摩擦力大小.答案解析圖12答案看法析第43頁解析當(dāng)導(dǎo)體棒ab速度為v時，其切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小為:E＝B1Lv ①導(dǎo)體棒cd所受安培力為:F2＝B2IL ④若mgsinβ>F2，則摩擦力大小為:若mgsinβ≤F2，則摩擦力大小為:第44頁(2)ab

棒勻速運(yùn)動時速度大小及此時cd

棒消耗電功率.答案解析答案看法析第45頁解析設(shè)導(dǎo)體棒ab勻速運(yùn)動時速度為v0，此時導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為:E0＝B1Lv0 ⑦導(dǎo)體棒ab所受安培力為:F1＝B1I0L ⑨導(dǎo)體棒ab勻速運(yùn)動，滿足:mgsinα－F1＝0⑩第46頁拓展訓(xùn)練8(多項(xiàng)選擇)(·廣東省汕頭市質(zhì)檢)A.C是兩個帶電小球，質(zhì)量分別是mA.mC，電荷量大小分別是QA.QC，用兩