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1、专题一 力和物体的平衡,展示考纲明晰考向,方法归纳重点点拨,锁定考点高效突破,展示考纲明晰考向,方法归纳重点点拨,一、物体的受力分析 1.受力分析方法 (1)确定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)假设法是判断弹力、摩擦力是否存在及其方向的基本方法. (3)注意对场力的分析. 2.善于变换研究对象:在分析物体受力情况时,往往不易直接判断它与接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力,这时可以采用变换研究对象,用整体法(或隔离法)先分析其他物体的受力情况,再分析被研究物体的受力情况.,3.结合运动状态及时修正:由于弹力和摩擦力都是被动力,它们的方向和大小与物体的
2、运动状态有关,分析物体的受力情况时,除根据力产生的条件判断外,还必须根据物体的运动状态,结合牛顿第二定律及时修正. 二、共点力平衡的几个结论 1.若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n-1)个力的合力大小相等、方向相反. 2.若物体在某一方向上做匀速直线运动或者静止,则这个物体在此方向的合力为0. 3.若建立坐标系,将物体受到的力正交分解,则Fx=0,Fy=0. 三、共点力平衡问题的解答 1.求解方法 (1)力的合成法:一般用于仅受三个共点力作用而平衡时. (2)正交分解法:当物体受三个及三个以上共点力作用而平衡时,常用正交分解法.,(3)图解法:先对研究对象进行受力分析
3、,再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下力的矢量图(将四边形或三角形画在同一个图中),然后根据有向线段(表示力)的长度变化情况判断各个力的变化情况.,3.解题技巧 (1)连接体问题求解方法:分析外力对系统的作用时用整体法;分析系统内各物体(各部分)间相互作用时用隔离法. (2)正确区分内力和外力:对几个物体组成的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现;当隔离某一物体分析时,原来的内力变成了外力,要画在受力图上.,锁定考点高效突破,考点一,受力分析及共点力平衡,典例 (2015浙江六校联考)下表面粗糙,其余面均光滑的斜面置于粗糙水平地面上,倾角与斜面相等的物体
4、A放在斜面上,方形小物体B放在A上,在水平向左大小为F的恒力作用下,A,B及斜面均处于静止状态,如图所示.现将小物体B从A上表面上取走,则( ) A.A仍保持静止 B.A对斜面的压力不变 C.斜面可能向左运动 D.斜面对地面的压力变小,思路探究 物体B取走后,物体A沿斜面方向的力发生怎样变化? 答案:没取走时,沿斜面方向Fcos =(M+m)gsin ,取走B后,Fcos Mgsin .,答案:D,以例说法 受力分析及处理平衡问题的思路 (1)研究对象的选取方法:整体法;隔离法. (2)受力分析的顺序 一般按照“一重、二弹、三摩擦,四其他”的顺序,结合整体法与隔离法分析物体的受力情况. (3)
5、处理平衡问题的基本思路,题组训练,1.支持力、摩擦力方向判定 (2014广东理综)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M,N处受力的方向,下列说法正确的是( ) A.M处受到的支持力竖直向上 B.N处受到的支持力竖直向上 C.M处受到的静摩擦力沿MN方向 D.N处受到的静摩擦力沿水平方向,解析:支持力的方向垂直于支持面,因此M处受到的支持力垂直于地面竖直向上,N处支持力过N垂直于切面,故选项A正确,B错误;静摩擦力方向平行于接触面与相对运动趋势的方向相反,因此M处的静摩擦力沿水平方向,N处的静摩擦力沿MN方向,故选项C,D都错误.,A,2.受力分析 (2015浙大附中模拟)如图所
6、示,物体B的上表面水平,当A,B相对静止沿斜面匀速下滑时,斜面保持静止不动,则下列判断正确的有( ) A.物体A受摩擦力方向一定水平向右 B.水平面对物体C的支持力小于三物体的重力大小之和 C.物体B,C都只受4个力作用 D.物体B的上表面一定是粗糙的,解析:物体A做匀速直线运动,加速度为零,故合力为零,受重力和支持力,不受摩擦力(若有摩擦力,则不平衡),故选项A错误;对A,B,C整体在竖直方向上,支持力等于三物体的重力之和,故选项B错误;由于整体保持静止,故整体在水平方向没有摩擦力,则由以上分析可知,C受重力、支持力、B对C的压力及B对C的摩擦力.B受重力、支持力、A的压力及C对B的摩擦力,
7、故B,C均受四个力,选项C正确;由于B,A之间没有相对运动的趋势,故不会有摩擦力;因此A,B间可以是光滑的也可以是粗糙的,选项D错误.,C,B,考点二,动态平衡,思路探究 挡板缓慢转动过程中,挡板对球的压力、斜面对球的支持力有什么特点? 答案:挡板对球的压力与挡板垂直,方向逐渐变化;斜面对球的支持力方向不变. 解析:小球受力如图(甲)所示,因挡板是缓慢移动,所以小球处于动态平衡状态,在移动过程中,此三力(重力G、斜面的支持力F2、挡板的弹力F1)组合成一矢量三角形的变化情况如图(乙)所示(重力大小方向均不变,斜面对其支持力方向始终不变),由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小,挡板对小球弹
8、力先减小后增大,再由牛顿第三定律知选项B正确. 答案:B,以例说法 动态平衡问题的分析方法 (1)解析法:将力进行正交分解,在垂直的两个方向上列平衡方程.由方程分析力与夹角的关系,然后判断各力大小、方向的变化趋势.,(3)相似三角形法:如果其中一个力大小、方向均不变,另外两个力的方向都发生变化,可以用力的三角形与几何三角形相似的方法求解.,题组训练,1.运用相似三角形法解答动态平衡 (2015遵义市第二次联考)如图所示,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔.质量为m的小球套在圆环上,一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住.现拉动细线,使小球沿圆环缓慢上移,在移动过程中手对线
9、的拉力F和环对小球的弹力FN的大小变化情况是( ) A.F减小,FN不变 B.F不变,FN减小 C.F不变,FN增大 D.F增大,FN减小,A,2.运用解析法解答动态平衡 (2015太原市一模)粗细均匀的电线架在A,B两根电线杆之间.由于热胀冷缩,电线在夏、冬两季呈现如图所示的两种形状,若电线杆始终处于竖直状态,下列说法中正确的是( ) A.冬季,电线对电线杆的拉力较大 B.夏季,电线对电线杆的拉力较大 C.夏季与冬季,电线对电线杆的拉力一样大 D.夏季,杆对地面的压力沿竖直方向的分量比冬季大,A,3.运用图解法解答动态平衡 (2015金华十校模拟)如图所示,在光滑的半球面上,小球被竖直放置的
10、光滑挡板挡住.现水平向右缓慢地移动挡板,半球面始终保持静止,则小球缓慢移动到最高点的过程中,挡板对小球的弹力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,C,考点三,电磁场中的平衡,思路探究 (1)小球B在A的正下方时,小球A受到几个方向的力的作用?这几个方向的力的夹角为多大? 答案:因为小球A受到的重力和库仑力都是竖直向下,所以小球A受到三个方向的作用力,这三个方向互成120的夹角. (2)小球A受到互成120的三个方向的力作用而处于平衡状态,则三个方向的力大小有什么关系? 答案:这三个方向的力是等大的
11、. (3)当小球B在M,A的直线上、小球B移到无穷远处时,小球A又受到几个方向上的作用力? 答案:小球A依然受到三个方向的作用力,且互成120的夹角.,答案:BC,以例说法 电磁场中平衡问题的分析方法 (1)电磁场中的平衡问题无非是多考虑带电体所受的电场力、洛伦兹力或导体棒所受的安培力,分析方法与力学中平衡问题完全相同. (2)几点提醒 电荷在电场中一定受电场力作用,电流或电荷在磁场中不一定受磁场力作用; 分析电场力或洛伦兹力时,一定要注意带电体是正电荷还是负电荷.,题组训练,C,2.电磁场中的平衡 (2015甘肃省二诊)(多选)磁流体发电是一项新兴技术.如图所示,平行金属板之间有一个很强的匀
12、强磁场,将一束含有大量正、负带电离子的等离子体,沿图中所示方向以一定速度喷入磁场.图中虚线框部分相当于发电机.把两个极板与用电器相连,则( ) A.用电器中的电流方向从A到B B.用电器中的电流方向从B到A C.若只增强磁场,发电机的电动势增大 D.若只增大喷入离子的速度,发电机的电动势增大,ACD,B,考点四,临界、极值问题,典例 如图所示,一个底面粗糙,质量为m的斜面体静止在水平地面上,斜面体斜面是光滑的,倾角为30.现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球,小球静止时轻绳与斜面的夹角是30. (1)求当斜面体静止时绳的拉力大小; (2)若地面对斜面体的最大静摩擦力等于 地面对斜面体支持力的k
13、倍,为了使整个系 统始终处于静止状态,k值必须满足什么条件?,思路探究 (1)对小球进行受力分析,小球受到三个力作用,采用合成法可得到一个什么样的特殊几何图形? 答案:对小球进行受力分析,采用合成法可得到一个夹角为60的菱形. (2)斜面体受到四个或四个以上力的作用,一般采用哪种求解方法? 答案:斜面体受到四个或四个以上力的作用,一般采用正交分解法.,(3)为了使整个系统始终处于静止状态,地面对斜面体的静摩擦力与地面对斜面体的最大静摩擦力存在怎样的大小关系? 答案:为了使整个系统始终处于静止状态,地面对斜面体的静摩擦力不大于地面对斜面体的最大静摩擦力.,以例说法 求解平衡问题临界、极值的方法 (1)假设法:即先假设为某种状态,然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解. (2)极值法:通过恰当地选取某个物理量,将其推向极端(“极大”和“极小”、“极左”和“极右”等),从而把比较隐蔽的临界现象(或“各种可能性”)暴露出来,便于解答.,题组训练,BC,AC,解析:只要砂子稳定,砂堆底面受到地面的摩擦力就一定为零,不一定是严格的圆锥底面,故选项B错误,A正确;当砂子形成稳定的圆锥时,由砂子恰好不下滑得mgcos max=mgsin max,则tan max=,故选项D错误,C正确.,
