《浙江鸭高考物理二轮复习专题一力与运动第2讲力和物体的平衡课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江鸭高考物理二轮复习专题一力与运动第2讲力和物体的平衡课件（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲力和物体的平衡 专题一力与运动 内容索引 考点一重力 弹力 摩擦力及受力分析 考点二平衡条件的应用 考点三与电场力和磁场力相关的平衡问题 考点四平衡中的临界与极值问题 重力 弹力 摩擦力及受力分析 考点一 1 分析受力的思路 1 先数研究对象有几个接触处 每个接触处最多有两个力 弹力和摩擦力 2 同时注意对场力的分析 3 假设法是判断弹力 摩擦力是否存在及其方向的基本方法 2 整体法与隔离法在分析两个或两个以上的物体间的相互作用时 一般采用整体法与隔离法进行分析 采用整体法进行受力分析时 要注意各个物体的运动状态应该相同 1基础知识梳理 3 弹力大小的计算方法 1 根据胡克定律进行求解
2、2 根据力的平衡条件进行求解 3 根据牛顿第二定律进行求解 4 摩擦力大小的计算方法 1 首先分清摩擦力的种类 因为只有滑动摩擦力才能用公式Ff FN求解 静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿运动定律求解 2 滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关 与接触面积的大小也无关 1 受力分析 2018 嘉兴市期末 如图1所示 足球弹射到球网上 关于足球受力分析说法正确的是A 足球受到重力 弹力 摩擦力B 图中足球没有发生形变C 足球受到的弹力是足球形变产生的D 足球所受的合外力为零 答案 2基本题目训练 图1 2 弹力 2018 新高考研究联盟联考 小明在倾斜的路面上使用一台没有故障的体重秤 那么测出来的
3、体重示数比他实际体重A 偏大B 偏小C 准确D 不准确 但无法判断偏大偏小 答案 3 摩擦力 2018 宁波市期末 现代的激光打印机都是自动进纸的 其进纸原理如图2所示 进纸槽里叠放有一叠白纸 每一张白纸的质量为m 进纸时滚轮以竖直向下的力压在第1张白纸上 并沿逆时针方向转动 确保第1张纸与第2张纸相对滑动 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 滚轮与白纸之间的动摩擦因数为 1 白纸之间 白纸与进纸槽底座之间的动摩擦因数均为 2 1 2 则下列说法正确的是A 第1张白纸受到滚轮的摩擦力向左B 最后一张白纸受到进纸槽底座的摩擦力向左C 一张白纸受到上一张白纸的摩擦力一定向左D 任意两张白纸之间均可能发
4、生相对滑动 图2 答案 4 动摩擦因数 2018 新高考研究联盟联考 图3是汽车45 极限爬坡时的照片 若汽车要缓慢匀速地开上45 的斜坡 车胎和路面之间的动摩擦因数至少要达到A 0 7B 0 8C 0 9D 1 图3 答案 解析 解析若要汽车匀速上坡 mgcos45 mgsin45 即 1 故D正确 平衡条件的应用 考点二 1 共点力平衡的常用处理方法 1 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡 则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等 方向相反 2 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 则其分力和其他两个力满足平衡条件 3 正交分解法 物体受到三个或三个以上共点
5、力的作用而平衡 通过建立平面直角坐标系将物体所受的力分解为相互垂直的两组 每组力都满足平衡条件 4 力的三角形法 对受三个共点力作用而平衡的物体 将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形 根据数学知识求解未知力 2 动态平衡问题分析的常用方法 1 解析法 一般把力进行正交分解 两个方向上列平衡方程 写出所要分析的力与变化角度的关系 然后判断各力的变化趋势 2 图解法 能用图解法分析动态变化的问题有三个显著特征 物体一般受三个共点力作用 其中有一个大小 方向都不变的力 还有一个方向不变的力 例1如图4所示 一条不可伸长的轻质细绳一端跨过光滑小钉子b悬挂一质量为m1的重物 另一端与一
6、轻质绳相连于c点 ac c点悬挂质量为m2的重物 平衡时ac正好水平 此时质量为m1的重物的上表面正好与ac在同一水平线上且到b点的距离为l 到a点的距离为l 则两重物的质量之比为 图4 答案 解析 模型1静态平衡问题 解析取c点为研究对象 设此时bc绳与水平方向夹角为 因c点受到三个力且处于平衡状态 所以任意两个力的合力均与第三个力大小相等 方向相反 根据平行四边形定则将绳ac上的拉力F与F1 m1g合成 如图 5 2018 温州市期末 一体操运动员倒立并静止在水平地面上 下列图示姿势中 假设两手臂用力大小相等 那么沿手臂的力F最大的是 答案 解析 解析将人所受的重力按照效果进行分解 由于大
7、小 方向确定的一个力分解为两个等大的力时 合力在分力的角平分线上 且两分力的夹角越大 分力越大 因而C图中人最费力 A D图中人最省力 6 2017 浙江11月选考 5 叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图5所示 质量均为m 相互接触 球与地面间的动摩擦因数均为 则A 上方球与下方三个球间均没有弹力B 下方三个球与水平地面间均没有摩擦力C 水平地面对下方三个球的支持力均为mgD 水平地面对下方三个球的摩擦力均为 mg 答案 图5 解析 解析将四个球看成一个整体 地面的支持力与球的重力平衡 设下方三个球中的一个球受到的支持力大小为FN 因此3FN 4mg 即FN mg 所以选项C正确 由力的
8、平衡条件知 下面三个球对最上面的球有弹力 故最上面的球对下面三个球肯定有弹力 选项A错误 对地面上的其中一个球进行受力分析 如图所示 由受力分析可知 选项B错误 由于小球是受到地面的静摩擦力 因此不能通过Ff FN求解此摩擦力 选项D错误 7 如图6所示 两根轻弹簧a b的上端固定在竖直墙壁上 下端连接在小球上 当小球静止 弹簧a b与竖直方向的夹角分别为53 和37 已知a b的劲度系数分别为k1 k2 sin53 0 8 cos53 0 6 则a b两弹簧的伸长量之比为 弹簧a b均在弹性限度内 图6 答案 解析 解析作出小球的受力分析图如图所示 根据平衡条件得 F mg 例2有甲 乙两根
9、完全相同的轻绳 甲绳A B两端按图7甲的方式固定 然后将一挂有质量为M的重物的光滑轻质动滑轮挂于轻绳上 当滑轮静止后 设甲绳子的张力大小为FT1 乙绳两端按图乙的方式连接 然后将挂有质量为M的重物的同样的动滑轮挂于乙轻绳上 当滑轮静止后 设乙绳子的张力大小为FT2 现甲绳的B端缓慢向下移动至C点 乙绳的E端缓慢移动至F点 在两绳的移动过程中 下列说法正确的是A FT1 FT2都变大B FT1变大 FT2变小C FT1 FT2都不变D FT1不变 FT2变大 图4 模型2动态平衡问题 答案 解析 解析对题图甲 设滑轮两侧绳与竖直方向的夹角为 A C间距为s 绳长为L 由几何知识得s L1sin
10、L2sin L1 L2 sin 又L1 L2 L 当绳子B端慢慢向下移时 s L没有变化 则 不变 FT1大小不变 对题图乙 以滑轮为研究对象 设两侧绳与竖直方向的夹角为 当绳子的右端从E向F移动的过程中 由于绳子的长度不变 所以两个绳子之间的夹角增大 所以绳子的拉力FT2增大 故A B C错误 D正确 8 2018 9 1高中联盟联考 如图8所示 光滑的轻滑轮用细绳OO 悬挂于O点 另一细绳跨过滑轮 其一端悬挂物块a 另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b 外力F水平向右拉b 整个系统处于静止状态 若F方向不变 大小在一定范围内变化 物块b仍始终保持静止 则A 绳OO 的张力也在一定范围内变化
11、B 物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C 连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D 物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 答案 图8 9 如图9所示 一光滑小球静止在光滑半球面上 被竖直放置的光滑挡板挡住 现水平向左缓慢地移动挡板直到半球的最高点 则在小球运动的过程中 该过程小球未脱离球面且球面始终静止 挡板对小球的推力F 半球面对小球的支持力FN的变化情况是A F增大 FN减小B F增大 FN增大C F减小 FN减小D F减小 FN增大 答案 图9 解析 解析小球受重力 半球面对它的支持力FN和挡板对它的推力F 设支持力方向与竖直方向的夹角为 根据共点力平衡条件 挡板竖直且缓慢地水平
12、向左移动过程中 角 不断变小 故F减小 FN减小 故C正确 A B D错 与电场力和磁场力相关的平衡问题 考点三 涉及电场力 磁场力的平衡问题的解题思路 1 恰当选取研究对象 通常为带电体或一段通电导线 2 按照先场力 包括重力 电场力和磁场力 再接触力 包括弹力和摩擦力 最后其他力的顺序对研究对象进行受力分析 特别注意电场力和磁场力方向的判断方法 3 根据物体受力情况 利用合成法 正交分解法或图解法等列平衡方程求解 例3如图10所示为探究电荷间相互作用力的示意图 图中金属球A带正电 置于绝缘支架上 带电小球B悬于绝缘丝线的下端 质量为m 当悬在P1点 B球静止时 两带电小球刚好在同一高度 此
13、时绝缘丝线与竖直方向的夹角为 重力加速度为g 则 答案 解析 图10 A A B间的库仑力为B A B间的库仑力为mgsin C 将悬点移到P2 平衡时B低于AD 将悬点移到P2 平衡时A B仍在同一高度 解析当B球处于平衡状态时 刚好与A球在同一水平面上 其受力如图所示 A B带同种电荷 再由力的平行四边形定则可得 F库 mgtan 故A B错误 将悬点移到P2 若A B仍在同一高度 由库仑定律可知 距离越远 A B间的库仑力越小 根据平衡条件知 角变小 则B球降低 故C正确 D错误 10 2018 七彩阳光联盟期中 一个质量为m 电荷量为 q的小球 用丝线悬挂在方向水平向右的匀强电场中 场
14、强为E 小球平衡时 悬线与竖直方向间夹角 45 如图11所示 若将匀强电场E的方向在纸面内逆时针转过角度 30 小球重新达到平衡时 悬线与竖直方向间夹角为A 60 B 45 C 30 D 15 图11 答案 11 如图12所示 用两根绝缘细线将质量为m 长为l的金属棒ab悬挂在c d两处 置于匀强磁场内 当棒中通以从a到b的电流I后 两悬线偏离竖直方向 角而处于平衡状态 为了使棒平衡在该位置上 所需的磁场的最小磁感应强度的大小 方向为 图12 答案 解析 解析要求所加磁场的磁感应强度最小 应使棒平衡时所受的安培力有最小值 由于棒的重力恒定 悬线拉力的方向不变 由画出的力的三角形可知 安培力与拉
15、力方向垂直时有最小值Fmin mgsin 即IlBmin mgsin 得Bmin sin 方向应平行于悬线向上 故选D 平衡中的临界与极值问题 考点四 1 临界与极值问题解题流程 1 对物体初始状态受力分析 明确所受各力的变化特点 2 由关键词判断可能出现的现象或状态变化 3 据初始状态与可能发生的变化间的联系 判断出现变化的临界条件或可能存在的极值条件 4 选择合适的方法作图或列方程求解 2 解决临界与极值问题的常用方法 1 解析法 利用物体受力平衡写出未知量与已知量的关系表达式 根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 利用临界条件确定未知量的临界值 2 图解法 根据已知量的变化情况 画
16、出平行四边形的边角变化 确定未知量大小 方向的变化 确定未知量的临界值 例4 2017 鲁迅中学月考 如图13所示 两个小球a b质量均为m 用细线相连并悬挂于O点 现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F 使整个装置处于静止状态 且Oa与竖直方向夹角为 45 已知弹簧的劲度系数为k 则弹簧形变量不可能是 答案 解析 图13 12 如图14 在水平板的左端有一固定挡板 挡板上连接一轻质弹簧 紧贴弹簧放一质量为m的滑块 此时弹簧处于自然长度 已知滑块与板间的动摩擦因数为 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 现将板的右端缓慢抬起 板与水平面的夹角为 直到板竖直 此过程中弹簧弹力的大小F随夹角 的变化关系可能是 图14 答案 解析 当板与水平面的夹角大于 时 滑块相对板缓慢滑动
