《高考物理总复习（教科）课件：第二章 相互作用 专题讲座二 共点力的平衡 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习（教科）课件：第二章 相互作用 专题讲座二 共点力的平衡 .ppt（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题讲座二 共点力的平衡 核心探究 演练提升 核心探究 分类探究 各个击破 考点一 平衡条件的应用 解决平衡问题的常用方法 合成法物体受三个共点力的作用而平衡 则则任意两个力 的合力一定与第三个力大小相等 方向相反 效果 分解法 物体受三个共点力的作用而平衡 将某一个力按力 的效果分解 则则其分力和其他两个力满满足平衡条 件 正交 分解法 物体受到三个或三个以上力的作用时时 将物体所 受的力分解为为相互垂直的两组组 每组组力都满满足平 衡条件 力的三 角形法 对对受三力作用而平衡的物体 将表示力的矢量平 移使三力组组成一个首尾依次相接的矢量三角形 然后根据数学知识识求解未知力 典例1 2017
2、 全国 卷 17 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花 板上相距80 cm的两点上 弹性绳的原长也为80 cm 将一钩码挂在弹性绳的中点 平衡时弹性绳的总长度为100 cm 再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一 点 则弹性绳的总长度变为 弹性绳的伸长始终处于弹性限度内 A 86 cmB 92 cmC 98 cmD 104 cm 审题指导 B 题题干关键键获获取信息 将一钩码钩码 挂在弹弹性绳绳中点钩码钩码 两侧弹侧弹 性绳弹绳弹 力 大小相等 弹弹性绳绳两端相距80 cm 原 长长80 cm 平衡时弹时弹 性绳总绳总 长长度为为100 cm 弹弹性绳绳伸长长20 cm 弹弹 性绳绳与天花板
3、夹夹角为为 37 两端缓缓慢移至天花板上的 同一点 钩码钩码 始终处终处 于平衡 钩钩 码码重力不变变 可求得弹弹 性绳绳的伸长长 解析 设弹性绳的劲度系数为k 挂上钩码后弹性绳伸长 L 20 cm 由几何 关系可知 钩码两侧弹性绳与竖直方向夹角为53 如图所示 由共点力的 平衡条件可知 钩码的重力为G 2k Lcos 53 将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点时 钩码的重力为G 2k L 解得 L L 12 cm 弹性绳的总长度变为L0 L 92 cm 选项B正确 方法总结 应用平衡条件解题的步骤 1 选取研究对象 根据题目要求 选取一个平衡体 单个物体或系统 也可以是 结点 作为研究对象
4、 2 画受力示意图 对研究对象进行受力分析 画出受力示意图 3 三个力直接合成或正交分解 四个及四个以上的力正交分解 4 列方程求解 根据平衡条件列出平衡方程 解平衡方程 对结果进行讨论 典例2 如图所示 四分之一光滑圆弧面AB与倾角为60 的光滑斜面AC顶部 相接 A处有一光滑的定滑轮 跨过定滑轮用轻质细绳连接质量分别为m1 m2的两 小球 系统静止时连接的绳子与水平方向的夹角为60 两小球及滑轮大小可 忽略 则两小球质量的比值m1 m2为 A 1 2B 3 2C 2 3D 2 B 多维训练 1 应用合成法解决平衡问题 2018 宁夏银川模拟 多选 两物体M m用跨过光 滑定滑轮的轻绳相连
5、如图所示 OA OB与水平面的夹角分别为30 60 M m均 处于静止状态 则 A 绳OA对M的拉力大小大于绳OB对M的拉力大小 B 绳OA对M的拉力大小小于绳OB对M的拉力大小 C m受到水平面的静摩擦力大小为零 D m受到水平面的静摩擦力的方向水平向左 BD 解析 取O点为研究对象进行受力分析 如图所示 则有FA FB 所以m受水平面 的静摩擦力的方向水平向左 故选项B D正确 2 应用解析法解决平衡问题 2018 河北衡水二中月考 如图所示 一直杆倾 斜固定并与水平方向成30 的夹角 直杆上套有一个质量为0 5 kg的圆环 圆 环与轻弹簧相连 在轻弹簧上端施加一竖直向上 大小F 10 N
6、的力 圆环处于 静止状态 已知直杆与圆环之间的动摩擦因数为0 7 g 10 m s2 下列说法正确 的是 A 圆环受到直杆的弹力 方向垂直直杆向上 B 圆环受到直杆的弹力大小等于2 5 N C 圆环受到直杆的摩擦力 方向沿直杆向上 D 圆环受到直杆的摩擦力大小等于2 5 N D BC 考点二 死结 与 活结 动杆 与 定杆 问题 1 死结 可理解为把绳子分成两段 且不可以沿绳子移动的结点 死结 两侧的绳 因结而变成了两根独立的绳 因此由 死结 分开的两段绳子上的弹力不一定相等 2 活结 可理解为把绳子分成两段 且可以沿绳子移动的结点 活结 一般是由绳 跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的 绳子
7、虽然因 活结 而弯曲 但实际上是同 一根绳 所以由 活结 分开的两段绳子上弹力的大小一定相等 两段绳子合力的方向 一定沿这两段绳子夹角的平分线 3 动杆 轻杆用转轴或铰链连接 可以绕轴自由转动 当杆处于平衡时 杆所受到的 弹力方向一定沿着杆 否则会引起杆的转动 4 定杆 轻杆被固定不发生转动 则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向 杆所受 到的弹力方向可以沿着杆 也可以不沿杆 典例3 2018 湖北武汉调研 如图所示 直杆BC的一端用铰链固定于竖直 墙壁 另一端固定一个小滑轮C 细绳下端挂一重物 细绳的AC段水平 不计直杆 滑轮及细绳的质量 忽略所有摩擦 若将细绳的端点A稍向下移至A 点 使之
8、重新平衡 则此时滑轮C的位置 A 在A点之上B 与A 点等高 C 在A 点之下D 在AA 之间 A 审题指导 题题干关键键获获取信息 直杆BC的另一端 固定一个小滑轮轮 C 细绳细绳 下端挂一 重物 绳绳子为为 活结结 问题问题 两段绳绳 子作用在小滑轮轮上的力相等 等于重物的重力 直杆BC的一端用 铰链铰链 固定于竖竖直 墙墙壁 直杆为为 动动杆 问题问题 稳稳定后 绳对绳对 杆的两个力的合力方向一 定沿着杆向下 细绳细绳 的AC段水平绳对绳对 杆的两个力的夹夹角等于 90 细绳细绳 的端点A稍向 下移至A 点 绳对绳对 杆的两个力的夹夹角小于 90 解析 由于杆处于平衡状态 两段细绳拉力的
9、合力沿杆向下 又由于同一根 绳子的张力大小处处相等 而且两细绳的拉力大小相等且等于重物的重力 G 根据平行四边形定则 合力一定在两绳拉力夹角的角平分线上 细绳的AC 段水平时 ACB 45 将细绳的端点A稍向下移到A 点 杆再次平衡时 A CBmg 方向可能沿杆向上 CD 解析 小车静止或匀速向右运动时 小球的加速度为零 合力为零 由平衡条 件可得 杆对球的作用力竖直向上 大小为F mg 故A B错误 C正确 若小车 向右匀加速运动 小球的合力沿水平方向向右 如图所示 由图可知 F mg 方向可能沿杆向上 故D正确 2 导学号 58826036 死结 与 活结 问题 2018 江西师大附中月考
10、 如 图所示 一根轻质细绳一端固定于竖直墙上的A点 另一端绕过轻质动滑轮P悬挂 一重物B 其中绳子的PA段处于水平状态 另一根轻质细绳一端与轻质动滑轮相连 另一端在绕过轻质定滑轮Q后在细绳的端点O处施加一水平向左的拉力F 使整个 系统处于平衡状态 不计一切摩擦 下列说法正确的是 A 保持绳子的端点O位置不变 将A点缓慢上移时拉力F增大 B 保持绳子的端点O位置不变 将A点缓慢上移时拉力F不变 C 保持A点的位置不变 拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动时拉力F增大 D 保持A点的位置不变 拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动时拉力F不变 C 解析 以B为研究对象 AP BP段绳子受的力大小始终等于B的
11、重力 两段绳子 拉力的合力在 APB的角平分线上 保持绳子的端点O位置不变 将A点缓慢 上移时 APB增大 两段绳子拉力的合力减小 所以拉力F减小 选项A B错误 保持A点的位置不变 拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动时 APB减小 AP BP两段绳子拉力的合力增大 所以拉力F增大 选项C正确 D错误 考点三 动态平衡问题 1 动态平衡 平衡物体所受某力发生变化 使得其他力也发生变化的平衡问题 2 基本思路 化 动 为 静 静 中求 动 3 分析动态平衡问题的两种方法 方法步骤骤 解析 法 1 列平衡方程求出未知量与已知量的关系表 达式 2 根据已知量的变变化情况来确定未知量的变变 化情况 图图
12、解 法 1 根据已知量的变变化情况 画出力的平行四 边边形 或三角形 边边 角的变变化 2 确定未知量大小 方向的变变化 典例4 2017 全国 卷 21 多选 如图 柔软轻绳ON的一端O固定 其中 间某点M拴一重物 用手拉住绳的另一端N 初始时 OM竖直且MN被拉直 OM与MN 之间的夹角为 现将重物向右上方缓慢拉起 并保持夹角 不变 在OM由竖直被拉到水平的过程中 A MN上的张力逐渐增大 B MN上的张力先增大后减小 C OM上的张力逐渐增大 D OM上的张力先增大后减小 AD 核心点拨 1 重物在运动过程中受到三个力的作用 用图解法分析这三 个力的变化关系较为简捷 2 这三个力构成矢量
13、三角形 三角形中重力对应的边不改变 两段线的两个 拉力对应的两条边是变化的 但无论这两条边如何变化 这两条边的夹角是不 变的 3 在同一个圆中 某一不变的弦对应的同侧的圆周角都相等 解析 由题意可知 重物在运动过程中受重力 MN绳拉力TMN OM绳拉力TOM TMN 与TOM夹角保持不变 在某一时刻所受三个力示意图如图 甲 所示 将此三个 力平移为矢量三角形如图 乙 所示 因为mg大小 方向不变 TMN与TOM的夹角不变 故可将三个力平移入圆中 如 图 丙 所示 mg为一条固定的弦 固定的弦所对应的圆周角为定值 在OM由 竖直拉到水平的过程中 可得TMN从0逐渐变大 OM水平时TMN最大 TO
14、M先变大后 变小 故C错 D对 方法技巧 分析动态平衡问题的技巧 1 当出现直角三角形或常用三角函数时 应用解析法解决动态平衡问题较为 简捷 2 当出现物体受三个力 一个力恒定 另一个力方向不变 第三个力方向变化 或另外两力大小 方向均变化 时 应用图解法解决动态平衡问题较为简捷 3 应用图解法时要在同一图上多作几个力的矢量三角形 典例5 有一个直角支架AOB AO水平放置 表面粗糙 OB竖直放置 表面光滑 AO上套有小环P OB上套有小环Q 两环质量均为m 两环间有一质量可忽略 不可 伸长的细绳相连 并在某一位置平衡 如图 现将P环向左移一小段距离 两环再次 达到平衡 那么将移动后的平衡状态
15、和原来的平衡状态比较 AO杆对P环的支持力 N和细绳上的拉力T的变化情况是 A N不变 T变大 B N不变 T变小 C N变大 T变大 D N变大 T变小 B 解析 以两环组成的整体受力分析 如图 甲 所示 根据平衡条件得 N 2mg 保 持不变 再以Q环为研究对象受力分析 如图 乙 所示 设细绳与OB杆间夹角为 由平衡条件得 细绳的拉力T P环向左移一小段距离时 减小 T变 小 B正确 多维训练 1 应用解析法解决动态平衡问题 2017 甘肃一诊 多选 如图所示 斜面体 置于粗糙水平面上 斜面光滑 小球被轻质细线系住放在斜面上 细线另一端跨 过光滑定滑轮 用力拉细线使小球沿斜面缓慢向上移动一
16、小段距离 斜面体始 终静止 则在移动过程中 A 细线对小球的拉力变大 B 斜面体对小球的支持力变大 C 斜面体对水平面的压力变大 D 水平面对斜面体的摩擦力变小 AD 解析 设小球和斜面体的质量分别为m和M 细线与斜面的夹角为 对小球 受力分析 如图 甲 小球受到重力mg 斜面的支持力N和细线的拉力F 则 沿斜面方向有mgsin Fcos 垂直斜面方向有N Fsin mgcos 使 小球沿斜面缓慢上移时 增大 可知F增大 N变小 选项A正确 B错误 对斜 面体受力分析 如图 乙 所示 受重力Mg 水平面的支持力N 和摩擦力f 球的压力N 水平方向有f N sin N变小 则N 变小 则f变小 竖直方 向有N Mg N cos N 变小 则N 变小 由牛顿第三定律得知 斜面体 对水平面的压力也变小 选项C错误 D正确 2 导学号 58826037 应用图解法解决动态平衡问题 半圆柱体P放在粗糙的水 平地面上 其右端有竖直挡板MN 在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q 整个装置处于静止状态 如图所示是这个装置的纵截面图 若用外力使MN保持 竖直并缓慢地向右移动 在Q落到地面以前 发现
