《新课标高三物理二轮复习专题课件：学案1《重力场中物体的平衡》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新课标高三物理二轮复习专题课件：学案1《重力场中物体的平衡》（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学案学案 重力场中物体的平衡重力场中物体的平衡 知识回顾知识回顾 1.重力重力 （1）产生）产生:重力是由于地面上的物体受地球的重力是由于地面上的物体受地球的 而产生的而产生的,但两者不等价但两者不等价.因为万有引力因为万有引力的一个分力要提供物体随地球自转所需的的一个分力要提供物体随地球自转所需的 ，而另一个分力即重力，而另一个分力即重力,如图如图1所示所示. 万有万有引力引力向心力向心力图图1 （2）大小）大小:随地理位置的变化而变化随地理位置的变化而变化在两极在两极:G G=F F万万在赤道在赤道:G G=F F万万-F F向向一般情况下一般情况下,在地表附近在地表附近G G= . （3
2、）方向）方向:竖直向下竖直向下,并不指向地心并不指向地心.mgmg2.弹力弹力绳只能产生拉力绳只能产生拉力,杆既可以产生拉力杆既可以产生拉力,也可以产生支也可以产生支持力持力,在分析竖直面内的圆周运动问题应注意二者在分析竖直面内的圆周运动问题应注意二者的区别的区别.3.摩擦力摩擦力在同一接触面，摩擦力方向总是与弹力方向垂直在同一接触面，摩擦力方向总是与弹力方向垂直. （1）滑动摩擦力的大小与两物体的运动状态无关，）滑动摩擦力的大小与两物体的运动状态无关，只取决于动摩擦因素和正压力只取决于动摩擦因素和正压力. （2）摩擦力的方向与物体相对运动（或相对运动的）摩擦力的方向与物体相对运动（或相对运动
3、的趋势）方向相反，这种相对运动是相对于摩擦力施趋势）方向相反，这种相对运动是相对于摩擦力施力物体的运动，不一定是相对于地面力物体的运动，不一定是相对于地面.4.力的合成与分解力的合成与分解 由于力是矢量由于力是矢量,因此可以应用平行四边形定则进行因此可以应用平行四边形定则进行合成与分解合成与分解,常用常用 法和法和 法来分法来分析平衡问题析平衡问题.5.共点力的平衡共点力的平衡 （1）状态）状态:静止或静止或 . （2）条件）条件: .正交分解正交分解力的合成力的合成匀速运动匀速运动F F合合=01.处理平衡问题的基本思路处理平衡问题的基本思路:确定平衡状态（加速度为确定平衡状态（加速度为 ）
4、巧选研究对象（整体法或隔离法）巧选研究对象（整体法或隔离法）受力分析受力分析建立平衡方程建立平衡方程求解或作讨论求解或作讨论.2.常用的方法有常用的方法有:在判断弹力或摩擦力是否存在以及确在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用定方向时常用 法法.3.求解平衡问题常用求解平衡问题常用:正交分解法、力的合成法（在三正交分解法、力的合成法（在三个共点力作用下的平衡个共点力作用下的平衡,任意两个力的合力必与第三任意两个力的合力必与第三个力等大反向）、矢量三角形法和个力等大反向）、矢量三角形法和 法法（分析动态平衡问题）（分析动态平衡问题）.方法点拨方法点拨假设假设相似三角形相似三角形零零类型一类
5、型一 力的三角形法力的三角形法例例1 用与竖直方向成用与竖直方向成 角的倾斜轻角的倾斜轻绳子绳子a a和水平轻绳子和水平轻绳子b b共同固定一共同固定一个小球，这时绳个小球，这时绳b b的拉力为的拉力为F F1.现在现在保持小球在原位置不动，使绳子保持小球在原位置不动，使绳子b b在在原竖直平面内，逆时针转过原竖直平面内，逆时针转过 角固定，绳角固定，绳b b拉力变拉力变为为F F2;再转过再转过 角固定，绳角固定，绳b b拉力变为拉力变为F F3,如图如图2所示所示.则则（）A.F F1F F2F F2C.F F1=F F3（M M+m m）g gC.F Ff1=0，F Ff2=0D.F F
6、N1=F FN2=（M M+m m）g g解析解析 在没有施加电场的情况下物体沿斜面体匀速下在没有施加电场的情况下物体沿斜面体匀速下滑时，系统处于平衡状态，所以滑时，系统处于平衡状态，所以F FN1=（M M+m m）g g,F Ff1=0.施加平行斜面向上的匀强电场后，物体受到电施加平行斜面向上的匀强电场后，物体受到电场力作用而沿斜面减速下滑，但斜面体对物体的作场力作用而沿斜面减速下滑，但斜面体对物体的作用力大小、方向仍与没有施加电场前的相同，即物用力大小、方向仍与没有施加电场前的相同，即物体对斜面体的作用力大小、方向仍不变（大小仍等体对斜面体的作用力大小、方向仍不变（大小仍等于于mgmg，
7、方向仍竖直向下），所以地面对斜面体的支持，方向仍竖直向下），所以地面对斜面体的支持力力F FN2仍等于系统的重力，斜面体在水平方向上没有相仍等于系统的重力，斜面体在水平方向上没有相对运动趋势，即地面对斜面体的静摩擦力对运动趋势，即地面对斜面体的静摩擦力F Ff2仍为零仍为零.答案答案 CD预测预测3 （2009徐州市三模）如图徐州市三模）如图7所所示，斜劈示，斜劈A A置于水平地面上，滑块置于水平地面上，滑块B B恰恰好沿其斜面匀速下滑好沿其斜面匀速下滑.在对在对B B施加一个竖施加一个竖直平面内的外力直平面内的外力F F后，后，A A仍处于静止状态，仍处于静止状态，B B继续沿斜继续沿斜面下
8、滑面下滑.则以下说法中正确的是则以下说法中正确的是 （ ）图图7A.若外力若外力F F竖直向下，则竖直向下，则B B仍匀速下滑，地面对仍匀速下滑，地面对A A无静无静摩擦力作用摩擦力作用B.若外力若外力F F斜向左下方，则斜向左下方，则B B加速下滑，地面对加速下滑，地面对A A有向有向右的静摩擦力作用右的静摩擦力作用C.若外力若外力F F斜向右下方，则斜向右下方，则B B减速下滑，地面对减速下滑，地面对A A有向有向左的静摩擦力作用左的静摩擦力作用D.无论无论F F沿竖直平面内的任何方向，地面对沿竖直平面内的任何方向，地面对A A均无静均无静摩擦力作用摩擦力作用解析解析 滑块滑块B B能匀速
9、下滑，则能匀速下滑，则A A、B B之间的动摩擦因数之间的动摩擦因数 =tan ，其中，其中 为斜面为斜面A A的倾角的倾角.若外力若外力F F竖直向竖直向下，仍然会有（下，仍然会有（m mB Bg g+F F）sin = （m mB Bg g+F F）cos ，所以，所以B B仍会匀速下滑；设仍会匀速下滑；设B B对对A A的压力大小为的压力大小为F FN N、摩擦力大小为、摩擦力大小为F Ff f,则有则有F Ff f= F FN N,F FN N、F Ff f在水平方向在水平方向的分力大小分别为的分力大小分别为F FN Nsin 、F Ffcos ，结合前面的两，结合前面的两个等式可知个
10、等式可知F FN Nsin =F Ffcos ,即即A A在水平方向无运动在水平方向无运动趋势，所以无论趋势，所以无论F F沿竖直平面内的任何方向，地面对沿竖直平面内的任何方向，地面对A A均无静摩擦力作用均无静摩擦力作用.所以选所以选A、D项项.答案答案 AD类型四类型四 绳栓接物体的平衡问题绳栓接物体的平衡问题例例4 （2009济南市模拟）如图济南市模拟）如图8所示，所示，ACBACB是一光滑、足够长的、是一光滑、足够长的、固定在竖直平面内的框架，其中固定在竖直平面内的框架，其中CACA、CBCB边与竖直方向的夹角均为边与竖直方向的夹角均为 .P P、Q Q两个轻质小环分别套在两个轻质小环
11、分别套在CACA、CBCB上，两根细绳的一端分别系在上，两根细绳的一端分别系在P P、Q Q环上，另一端和一绳套系在一起，结点为环上，另一端和一绳套系在一起，结点为O O.将质量将质量为为m m的钩码挂在绳套上，的钩码挂在绳套上，OPOP、OQOQ两根细绳拉直后的长两根细绳拉直后的长度分别用度分别用l l1、l l2表示，若表示，若l l1 l l2=2 3，则两绳受到的拉，则两绳受到的拉力之比力之比F FT1 F FT2等于等于 （ ）A.1 1B.2 3 C.3 2 D.4 9图图8解析解析 如右图所示平衡时，两线皆于杆垂直，对悬挂如右图所示平衡时，两线皆于杆垂直，对悬挂点点O O受力分析
12、，作受力分析图受力分析，作受力分析图正交分解：正交分解：F FT1sin =F FT2sin ,由几何关系可知由几何关系可知 = 所以所以F FT1=F FT2F FT1 F FT2=1 1所以选所以选A答案答案 A拓展探究拓展探究 （2009泰安质检）如图泰安质检）如图9所示，所示，A A、B B两均匀直杆上两均匀直杆上端分别用细端分别用细线悬挂于天花板上，下端搁置在水平地线悬挂于天花板上，下端搁置在水平地面上，处于静止状态，悬挂面上，处于静止状态，悬挂A A杆的绳倾斜，悬挂杆的绳倾斜，悬挂B B杆的绳恰好竖直，则关于两杆的受力情况，下列说杆的绳恰好竖直，则关于两杆的受力情况，下列说法中正确
13、的有法中正确的有 （ ）A.A A、B B杆都受三个力作用杆都受三个力作用B.A A、B B杆都受四个力作用杆都受四个力作用C.A A杆受三个力杆受三个力,B B杆受四个力杆受四个力D.A A杆受四个力杆受四个力,B B杆受三个力杆受三个力图图9D预测预测4 （2009鸡西模拟）在鸡西模拟）在2008年奥运会上，中国选手何雯娜取年奥运会上，中国选手何雯娜取得女子蹦床比赛冠军，蹦床可简得女子蹦床比赛冠军，蹦床可简 化为如图化为如图10所示，完全相同的网所示，完全相同的网绳构成正方形，绳构成正方形，O O、a a、b b、c c等为网绳的结点等为网绳的结点.当网水平张紧时，当网水平张紧时，若质量为
14、若质量为m m的运动员从高处竖直落下，并恰好落在的运动员从高处竖直落下，并恰好落在O O点，当该处下凹至最低点时，网绳点，当该处下凹至最低点时，网绳aOeaOe、cOgcOg均成均成120向上的张角，此时向上的张角，此时O O点受到的向下的作用力为点受到的向下的作用力为F F，则这时，则这时O O点周围每根绳的拉力的大小为点周围每根绳的拉力的大小为 （ ）A. F F/4B. F F/2C.（F F+mgmg）/4D.（F F+mgmg）/2图图10解析解析 对对O O点受力分析，将受力分析图由立体图转化点受力分析，将受力分析图由立体图转化为对称的平面图即可得为对称的平面图即可得B项正确项正确
15、. 答案答案 B1.（2009东营二模）下图中东营二模）下图中A A球系在绝缘细线的下端，球系在绝缘细线的下端，B B球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置已在图中标出已在图中标出.A A球能保持静止的是（球能保持静止的是（）解析解析 对对A A球进行受力分析，球进行受力分析，A A球受重力、拉力、库球受重力、拉力、库仑力，三力平衡仑力，三力平衡,A A球能保持静止球能保持静止.AD2.（2009青岛模拟）如图青岛模拟）如图11所示，所示，质量为质量为m m的物体在沿斜面向上的的物体在沿斜面向上的拉力拉力F F作用下，沿放在水平地面作用下，沿放在水
16、平地面上的质量为上的质量为M M的粗糙斜面匀速下的粗糙斜面匀速下 滑，此过程中斜面体保持静止，则地面对斜面滑，此过程中斜面体保持静止，则地面对斜面（ ）A.无摩擦力无摩擦力B.水平向左的摩擦力水平向左的摩擦力C.支持力为（支持力为（M M+m m）g gD.支持力小于（支持力小于（M M+m m）g g解析解析 分别对分别对m m、M M受力分析受力分析F Ff=F Ff D D.解析解析 绳右端从绳右端从B B移至移至C C点时，夹角点时，夹角 不变即不变即 B B= C C.从从C CD D点时点时 D D变小，由受力分析可得变小，由受力分析可得F FTB B=F FTC CF FTD D
17、.F FTB B=F FTC CF FTD D图图1810.如图如图19所示，在所示，在O O点的正下方点的正下方L L0处固定一光滑小圆环，一根固定处固定一光滑小圆环，一根固定在在O O点的弹性绳原长为点的弹性绳原长为L L0，劲度系，劲度系数为数为k k，在弹性绳上系一质量为，在弹性绳上系一质量为M M的物体的物体A A，A A放在水平面上，小圆放在水平面上，小圆环离水平地面的距离为环离水平地面的距离为l l（l lmgmg/k k），物体），物体A A与水平与水平地面间的最大静摩擦力为正压力的地面间的最大静摩擦力为正压力的倍倍.求：求： （1）在水平外力的作用下）在水平外力的作用下A A
18、从从O O正下方正下方a a处缓慢移动处缓慢移动的距离的距离x x与外力与外力F F的关系？的关系？ （2）A A从从a a点移动到何处撤去外力才可以保持静止？点移动到何处撤去外力才可以保持静止？图图19解析解析 本题主要考查物体的平衡，物体运动时处于平衡本题主要考查物体的平衡，物体运动时处于平衡状态，注意分析物体的受力，物体在向右运动的过程状态，注意分析物体的受力，物体在向右运动的过程中摩擦力保持不变中摩擦力保持不变.（1）物体）物体A A在外力的作用下向右运动，设物体向右移在外力的作用下向右运动，设物体向右移动距离为动距离为x x绳的伸长量绳的伸长量l l= ，绳的拉力，绳的拉力F F=k
19、 k绳的拉力在竖直方向的分力绳的拉力在竖直方向的分力F Fy y=k k =k kl l在水平方向的分力在水平方向的分力F Fx x=k k =k kx xF F= （MgMg-k kl l）+k kx x.（2）设）设A A静止时离静止时离a a的距离为的距离为x x，此位置处，此位置处A A将受到将受到四个力的作用，设绳的拉力为四个力的作用，设绳的拉力为F FT，A A所受摩擦力为所受摩擦力为F Ff,地面地面支持力为支持力为F FN，绳与竖直方向夹角为，绳与竖直方向夹角为 ，则有，则有F FN+F FTcos =MgMg,F FTsin =F Ff，其中，其中F FT=k kl l/cos F Ffmax= F FN k kx x=F FfF Ffmax= （MgMg-k kl l）,即即x x （MgMg-k kl l）/k k这表明，物体可以静止在以这表明，物体可以静止在以a a为圆心，为圆心， （MgMg-k kl）/k k为半径的圆形区域内的任意位置为半径的圆形区域内的任意位置.答案答案 见解析见解析返回
