（廣西專用）2020高考物理二輪復習 第1講 力與物體的平衡課件

第二部分專題整合高頻突破,專題一力與運動,-3-,-4-,-5-,-6-,第1講力與物體的平衡,-8-,知識脈絡梳理,規(guī)律方法導引,-9-,知識脈絡梳理,規(guī)律方法導引,1.知識規(guī)律(1)受力分析四關鍵。選對象:首先要選定研究對象,將其從系統(tǒng)中隔離出來。定順序:先分析場力,后分析接觸力。明規(guī)律:只分析性質力,不分析效果力。找關系:兩物體之間存在摩擦力,一定存在相互作用的彈力。(2)平衡問題兩推論。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)個力的合力大小相等、方向相反。若三個共點力的合力為零,且這三個共點力不在一條直線上,則表示這三個力的有向線段首尾相接能組成一個封閉三角形。,-10-,知識脈絡梳理,規(guī)律方法導引,2.思想方法(1)物理思想:等效思想,分解思想。(2)物理方法:假設法、圖解法、矢量三角形法、整體與隔離法、正交分解法、轉換研究對象法。,-11-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,命題熱點四,物體的受力分析及靜態(tài)平衡常以選擇題的形式考查整體與隔離法的應用,?？疾樯婕澳Σ亮Φ氖芰Ψ治?。例1如圖所示,放在桌面上的a、b、c三個物塊重均為100n,小球p重20n,作用于b的水平力f=20n,整個系統(tǒng)靜止,則()a.a和b之間的摩擦力是20nb.b和c之間的摩擦力是20nc.物塊c受六個力作用d.c與桌面間摩擦力為20n,b,-12-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,命題熱點四,思維導引,-13-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,命題熱點四,解析:結點受三繩子的拉力,如圖所示,由幾何關系可知,與c相連的繩子的拉力f1=gp=20n。對a、b、c整體受力分析,整體受重力和支持力以及兩大小相等、方向相反的拉力,兩拉力的合力為0,整體在水平方向沒有運動的趨勢,故c與桌面間的摩擦力為0,d項錯誤。對a用隔離法受力分析,根據(jù)平衡條件知水平方向不受外力,即a、b之間沒有摩擦力,所以a項錯誤。對b用隔離法進行受力分析,根據(jù)平衡條件,b受c對它的摩擦力ff=f=20n,根據(jù)牛頓第三定律知b對c的摩擦力也等于20n,所以b項正確。對c用隔離法受力分析,受重力、桌面的支持力、b對它的壓力、b對它的摩擦力、繩子拉力共五個力的作用,所以c項錯誤。,-14-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,命題熱點四,規(guī)律方法1.兩物體間有摩擦力,一定有彈力。靜摩擦力總與接觸面平行,且與相對運動趨勢方向相反。2.整體法與隔離法的應用技巧(1)不涉及系統(tǒng)內力時,優(yōu)先考慮應用整體法,即“能整體、不隔離”。(2)同樣應用“隔離法”,也要先隔離“簡單”的物體,如待求量少、或受力少、或處于邊緣處的物體。(3)將“整體法”與“隔離法”有機結合、靈活應用。(4)各“隔離體”間的力,表現(xiàn)為作用力與反作用力,對整體系統(tǒng)則是內力。,-15-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,命題熱點四,拓展訓練1(多選)質量均為m的兩物塊a、b之間連接著一個輕質彈簧,其勁度系數(shù)為k,再將物塊a、b放在水平地面上一斜面的等高處,如圖所示。彈簧處于壓縮狀態(tài),且物塊與斜面均能保持靜止。已知斜面的傾角為,兩物塊和斜面間的動摩擦因數(shù)均為,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。下列說法正確的是()a.斜面和水平地面間有靜摩擦力b.斜面對a、b組成的系統(tǒng)的靜摩擦力的合力為2mgsinc.若將彈簧拿掉,物塊有可能發(fā)生滑動,bd,-16-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,命題熱點四,解析:以a、b兩物塊、輕質彈簧和斜面組成的整體為研究對象進行受力分析知,整體只在豎直方向上受重力及地面的支持力,沒有沿水平面的相對運動趨勢,故斜面與地面間沒有摩擦力作用,a錯誤;選a、b組成的系統(tǒng)為研究對象,摩擦力等于重力沿斜面的分力,即ff=2mgsin,b正確;選a為研究對象進行受力分析,沿斜面方向的力如圖甲,ffa與f彈和mgsin合力的大小相等、方向相反,當撤去彈簧,如圖乙,則ffa=mgsin,ffaffa,所以物塊不可能發(fā)生滑動,c錯,-17-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點一,命題熱點二,共點力作用下物體的動態(tài)平衡常以選擇題的形式考查物體所受某幾個力的大小變化情況。例2如圖所示,粗糙水平地面上的長方體物塊將一重力為g的光滑圓球抵在光滑豎直的墻壁上?，F(xiàn)用水平向右的拉力f緩慢拉動長方體物塊,在圓球與地面接觸之前,下面的相關判斷正確的是()a.球對墻壁的壓力逐漸減小b.地面對長方體物塊的支持力逐漸增大c.地面對長方體物塊的摩擦力逐漸增大d.水平拉力f逐漸減小,d,-18-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點一,命題熱點二,思維導引,-19-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點一,命題熱點二,解析:以球為研究對象,進行受力分析如圖甲所示。其中重力g大小、方向均不變,墻壁對球的彈力fn1方向不變,長方體物塊對球的支持力fn2大小、方向均改變,適合用圖解法解題。隨著fn2與水平方向夾角逐漸變小,可以看出fn1變大,fn2變大,由牛頓第三定律可知,球對墻壁的壓力逐漸增大,a錯誤;設長方體物塊的重力為g,地面對長方體物塊的摩擦力為ff,選長方體物塊和球整體為研究對象進行受力分析,如圖乙所示,地面對長方體物塊的支持力fn等于總重力,即fn=g+g,故fn不變,b錯誤;ff=fn=(g+g),故地面對長方體物塊的摩擦力不變,c錯誤;由ff=fn1+f及fn1變大知,f減小,d正確。,-20-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點一,命題熱點二,規(guī)律方法分析動態(tài)平衡問題的三個常用方法1.解析法:一般把力進行正交分解,兩個方向上列平衡方程,寫出所要分析的力與變化角度的關系,然后判斷各力的變化趨勢。2.圖解法:能用圖解法分析動態(tài)變化的問題有三個顯著特征:一、物體一般受三個力作用;二、其中有一個大小、方向都不變的力;三、還有一個方向不變的力。3.相似三角形法:物體一般受三個力作用而平衡,系統(tǒng)內一定總存在一個與矢量三角形相似的三角形,這種情況下采用相似三角形法解決問題簡單快捷。,-21-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點一,命題熱點二,拓展訓練2(多選)(2019全國卷)如圖所示,一粗糙斜面固定在地面上,斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊n,另一端與斜面上的物塊m相連,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動n,直至懸掛n的細繩與豎直方向成45。已知m始終保持靜止,則在此過程中()a.水平拉力的大小可能保持不變b.m所受細繩的拉力大小一定一直增加c.m所受斜面的摩擦力大小一定一直增加d.m所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加,bd,-22-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點一,命題熱點二,解析:對物塊n進行受力分析,如圖所示。,大,ft增大,b正確。由于物塊m和n的質量關系、斜面傾角的大小均未知,不能確定物塊m所受斜面摩擦力的方向;當物塊m所受斜面摩擦力的方向沿斜面向上時,ft增大,物塊m所受斜面摩擦力可能先減小后增加,c錯誤,d正確。,-23-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,在電場力、磁場力作用下的平衡常以選擇題的形式考查導體棒受到的安培力,帶電體受到的電場力、洛倫茲力。,-24-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,例3(多選)如圖所示,用兩根長度相同的絕緣細線把一個質量為0.1kg的小球a懸掛到水平板的m、n兩點,a上帶有q=3.010-6c的正電荷。兩線夾角為120,兩線上的拉力大小分別為f1和f2。a的正下方0.3m處放有一帶等量異種電荷的小球b,b與絕緣支架的總質量為0.2kg(重力加速度g取10m/s2,靜電力常量k=9.0109nm2/c2,a、b球可視為點電荷),則()a.支架對地面的壓力大小為2.0nb.兩線上的拉力大小f1=f2=1.9nc.將b水平右移,使m、a、b在同一直線上,此時兩線上的拉力大小f1=1.225n,f2=1.0nd.將b移到無窮遠處,兩線上的拉力大小f1=f2=0.866n,bc,-25-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,思維導引,-26-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,fn=mbg-f庫=1.1n,a項錯誤。取小球a為研究對象,則2f1cos60=mag+f庫,解得f1=1.9n=f2,b項正確。若將小球b移至無窮遠,則2f1cos60=mag,解得f1=f2=1n,d項錯誤。將b水平右,球a為研究對象,則水平方向上f1cos30=f2cos30+f庫cos30,豎直方向上f1sin30+f2sin30=mag+f庫sin30,以上兩式聯(lián)立得f1=1.225n,f2=1.0n,c項正確。,-27-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,例4(多選)如圖所示,在傾角為的斜面上固定兩根足夠長的光滑平行金屬導軌pq、mn,相距為l,導軌處于磁感應強度為b的勻強磁場中,磁場方向垂直導軌平面向下。有兩根質量均為m的金屬棒a、b,先將a棒垂直導軌放置,用跨過光滑定滑輪的細線與物塊c連接,連接a棒的細線平行于導軌,由靜止釋放c,此后某時刻,將b也垂直導軌放置,a、c此刻起做勻速運動,b棒剛好能靜止在導軌上。a棒在運動過程中始終與導軌垂直,兩棒與導軌接觸良好,導軌電阻不計。則()a.物塊c的質量是2msinb.回路中電流方向俯視為順時針c.b棒放上后,a棒受到的安培力為2mgsin,ad,-28-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,思維導引,-29-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,解析:由右手定則可知回路中電流方向俯視為逆時針,b錯誤。因為a、b、c都處于平衡狀態(tài),分別列三個平衡方程ft=mgsin+f安a,f安b=mgsin,ft=mcg,而且a、b中電流相等,所以f安a=f安b=bil,聯(lián)立解以上四個方程,可得f安a=f安b=mgsin,mc=2msin,電流大小為,規(guī)律方法(1)電荷在電場中一定受到電場力作用,電流或電荷在磁場中不一定受磁場力作用。(2)分析電場力和洛倫茲力時,注意帶電體的電性。(3)分析帶電粒子受力時,要注意判斷重力是否考慮。,-30-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,拓展訓練3如圖所示,一長為10cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中;磁場的磁感應強度大小為0.1t,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關與一電動勢為12v的電池相連,電路總電阻為2。已知開關斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5cm;閉合開關,系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長量與開關斷開時相比均改變了0.3cm。重力加速度大小取10m/s2。判斷開關閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質量。,-31-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,答案:開關閉合后金屬棒所受安培力方向豎直向下金屬棒質量為0.01kg解析:依題意,開關閉合后,電流方向從b到a,由左手定則可知,金屬棒所受安培力的方向豎直向下。開關斷開時,兩彈簧各自相對于其原長伸長為l1=0.5cm。由胡克定律和力的平衡條件得2kl1=mg式中,m為金屬棒的質量,k是彈簧的勁度系數(shù),g是重力加速度的大小。開關閉合后,金屬棒所受安培力的大小為f=ibl式中,i是回路電流,l是金屬棒的長度。兩彈簧各自再伸長了l2=0.3cm,由胡克定律和力的平衡條件得2k(l1+l2)=mg+f由歐姆定律有e=ir,-32-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,式中,e是電池的電動勢,r是電路總電阻。聯(lián)立式,并代入題給數(shù)據(jù)得m=0.01kg。,-33-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,平衡中的臨界和極值問題以選擇題或計算題形式考查臨界條件下各個物理量大小的計算問題。例5(2019山東濰坊模擬)如圖所示,質量為m的物體,放在一固定斜面上,當斜面傾角為30時恰能沿斜面勻速下滑。對物體施加一大小為f的水平向右的恒力,物體可沿斜面勻速向上滑行。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,當斜面傾角增大并超過某一臨界角0時,不論水平恒力f多大,都不能使物體沿斜面向上滑行,試求:(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù);(2)臨界角0的大小。,-34-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,思維導引,-35-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,解析:(1)由題意可知,當斜面的傾角為30時,物體恰好能沿斜面勻速下滑,由平衡條件可得fn=mgcos30,mgsin30=fn,-36-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,(2)設斜面傾角為,對物體受力分析如圖所示。當物體無法向上滑行時,有fcosmgsin+fffn=mgcos+fsinff=fn聯(lián)立解得f(cos-sin)mgsin+mgcos若不論水平恒力f多大,上式都成立,則有cos-sin0,故0=60。,-37-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,規(guī)律方法(1)平衡問題的臨界狀態(tài)是指物體所處的平衡狀態(tài)將要被破壞而尚未被破壞的狀態(tài),可理解成“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”,在問題的描述中常用“剛好”“剛能”“恰好”等語言敘述,解臨界問題的基本方法是假設推理法。(2)臨界問題往往是和極值問題聯(lián)系在一起的。解決此類問題重在形成清晰的物理圖景,分析清楚物理過程,從而找出臨界條件或達到極值的條件。要特別注意可能出現(xiàn)的多種情況。,-38-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,拓展訓練4如圖所示,質量均為m的a、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量為m的重物c,整個裝置處于靜止狀態(tài),設桿與水平面間的夾角為。下列說法正確的是()a.當m一定時,越大,輕桿受力越小b.當m一定時,越小,滑塊對地面的壓力越大c.當一定時,m越大,滑塊與地面間的摩擦力越大d.當一定時,m越小,可懸掛重物c的質量m越大,a,-39-,命題熱點三,命題熱點四,命題熱點二,命題熱點一,解析:將c的重力按照作用效果分解,如圖所示。根據(jù)平行四邊形,確。對a、b、c整體分析可知,滑塊對地面的壓力為fn=(2m+m)g,與無關,b錯誤。對a分析,受重力、桿的推力、水平面的支持力和向右的靜摩擦力,根據(jù)平衡條件,有ff=f1cos,-40-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,用細繩相連,跨過光滑的定滑輪,a置于傾角=30的粗糙斜面上,b懸于斜面之外而處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)在向a中緩慢加入沙子,整個系統(tǒng)始終保持靜止,則在加入沙子的過程中,以下說法正確的是()a.a所受的合力增大b.a對斜面的壓力逐漸減小c.a所受的摩擦力先逐漸增大后逐漸減小d.未加沙子前,a與斜面間沒有摩擦力的作用,d,-41-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,2.(多選)質量為m的物體處于靜止狀態(tài),伸直的輕繩的一端連接物體,另一端固定在左側豎直墻壁上,輕彈簧的一端連接物體,另一端固定在右側豎直墻壁上,物體與地面均不光滑。關于物體的受力情況,下列說法正確的是()a.物體一定受重力和地面的支持力b.物體可能只受重力和地面的支持力c.物體可能受重力、地面的支持力、彈簧的彈力、繩的拉力、地面的摩擦力這五個力d.物體一定受地面的摩擦力,bc,-42-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,3.(2019全國卷)物塊在輕繩的拉動下沿傾角為30的固定斜面向上勻速運動,輕繩與斜面平行。已知物塊與斜面之間的動摩擦因,n,則物塊的質量最大為(),a,-43-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,4.如圖所示,固定在豎直平面內的光滑圓環(huán)的最高點有一個光滑的小孔。質量為m的小球套在圓環(huán)上。一根細線的下端系著小球,上端穿過小孔用手拉住?，F(xiàn)拉動細線,使小球沿圓環(huán)緩慢上移。在移動過程中手對線的拉力f和環(huán)對小球的彈力fn的大小變化情況是()a.f減小,fn不變b.f不變,fn減小c.f不變,fn增大d.f增大,fn減小,a,-44-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,5.如圖所示,豎直墻面與水平地面均光滑且絕緣,兩個帶有同種電荷的小球a、b分別處于豎直墻面和水平地面,且處于同一豎直平面內,若用圖示方向的水平推力f作用于小球b,則兩球靜止于圖示位置。如果將小球b向左推動少許,兩個小球將重新達到平衡,電荷量不變,則兩個小球的受力情況與原來相比()a.推力f將增大b.豎直墻面對小球a的彈力變大c.地面對小球b的彈力一定增大d.兩個小球之間的距離增大,d,-45-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,【典例示范】如圖甲所示,細繩ad跨過固定的水平輕桿bc右端的定滑輪掛住一個質量為m1的物體,acb=30;圖乙中輕桿hg一端用鉸鏈固定在豎直墻上,另一端g通過細繩eg拉住,eg與水平方向也成30,輕桿的g點用細繩gf拉住一個質量為m2的物體。求:(1)細繩ac段的張力ftac與細繩eg的張力fteg之比;(2)輕桿bc對c端的支持力;(3)輕桿hg對g端的支持力。,-46-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,思維流程,-47-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,-48-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,分析推理:1.輕桿bc受到細繩的作用力不沿桿方向。2.輕桿hg受到細繩的