二輪復(fù)習(xí)專題一力與物體的平衡解讀

1、物理高考二輪復(fù)習(xí)物理高考二輪復(fù)習(xí) 專題一：力與物體的平衡專題一：力與物體的平衡 專 題 要 點 1.重力 產(chǎn)生：重力是由于地面上的物體受到地球的萬有引力而產(chǎn)生的，但兩者不等價，因為萬有引力的一個分力要提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，而另一個分力即重力，如圖所示。 大?。弘S地理位置的變化而變化。 在兩極：G= F萬 在赤道：G= F萬- F向 一般情況下，在地表附近 G = mg 方向：豎直向下，并不指向地心。 專 題 要 點 2.彈力 產(chǎn)生條件：接觸擠壓形變 大?。簭椈蓮椓=kx，其它的彈力利用牛頓定律和平衡條件求解。 方向：壓力和支持力的方向垂直于接觸面指向被壓或被支持的物體，若接觸面是球

2、面，則彈力的作用線一定過球心，繩的作用力一定沿繩，桿的作用力不一定沿桿。 提醒：繩只能產(chǎn)生拉力，桿既可以產(chǎn)生拉力，也可以產(chǎn)生支持力，在分析豎直平面內(nèi)的圓周運動時應(yīng)該注意兩者的區(qū)別。 專 題 要 點 3.摩擦力 產(chǎn)生條件：接觸且擠壓接觸面粗糙有相對運動或者相對運動趨勢。 大小：滑動摩擦力,與接觸面的面積無關(guān)，靜摩擦力根據(jù)牛頓運動定律或平衡條件求解。 方向：沿接觸面的切線方向，并且與相對運動或相對運動趨勢方向相反。 專 題 要 點 4.電場力 電場力的方向：正電荷受電場力的方向與場強方向一致，負(fù)電荷受電場力的方向與場強方向相反。 電場力的大?。喝魹閯驈婋妶?，電場力則為恒力，若為非勻強電場，電場力將

3、與位置有關(guān),F = qE。 專 題 要 點 5.安培力 方向：用左手定則判定，F(xiàn)一定垂直于I、B，但I(xiàn)、B不一定垂直，I、B有任一量反向，F(xiàn)也反向。 大?。?。 此公式只適用于B和I互相垂直的情況，且L是導(dǎo)線的有效長度。 當(dāng)導(dǎo)線電流I與 B平行時， 。 BILF?安0min?F專 題 要 點 6.洛倫茲力 洛倫茲力的方向 洛倫茲力的方向既與電荷的運動方向垂直，又與磁場方向垂直，所以洛倫茲力方向總是垂直于運動電荷的速度方向和磁場方向所確定的平面。 洛倫茲力方向總垂直于電荷運動方向，當(dāng)電荷運動方向改變時，洛倫茲力的方向也發(fā)生改變。 由于洛倫茲力的方向始終與電荷運動方向垂直，所以洛倫茲力對電荷永不做

4、功。 洛倫茲力的大?。寒?dāng)， ，此時電荷受到的洛倫茲力最大。 當(dāng) ， ，即電荷的運動方向與磁場方向平行時，不受洛倫茲力的作用。 當(dāng) ， ，說明磁場只對運動電荷產(chǎn)生力的作用。 ?sinBqVF?洛BqVF?洛時或001800?0?洛F時090?專 題 要 點 7.力的合成與分解 由于力是矢量，因此可以用平行四邊形定則進行合成與分解，常用正交分解法和力的合成法來分析平衡問題。 8.共點力的平衡 狀態(tài)：靜止或勻速運動。 F合=0 考考 綱綱 要要 求求 考點 要求 考點解讀 滑動摩擦、靜摩擦、 動摩擦因數(shù) 物體在共點力的作用下的平衡是靜力學(xué)的基礎(chǔ)?？碱}主要考察重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力作用下的

5、共點力的平衡問題、共點力的合成與分解、物體（或帶電體）平衡條件的應(yīng)用；常用的方法有整體法與隔離法、正交分解法、解矢量三角形、相似三角形。題目一般是以一個選擇題的形式考查受力分析或者把受力分析、力的合成與分解附在大題中出現(xiàn)。 形變、彈性、胡克定律 矢量和標(biāo)量 力的合成與分解 共點力的平衡 知 識 網(wǎng) 絡(luò) 典典 例例 精精 析析 題型1.（受力分析問題） 如圖所示，物體A 靠在傾斜的墻面上，在與墻面和B垂直的力F作用下，A、B保持靜止，試分析A、B兩個物體的受力個數(shù)。 典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.在分析兩個以上相互作用物體的受力分析時，要整體法和隔離法相互結(jié)合。 2.確定摩擦力和彈力的

6、方向時，通常根據(jù)物體所處的狀態(tài)，采用“假設(shè)法”判斷。 3.當(dāng)直接分析某一物體的受力不方面時，常通過轉(zhuǎn)移研究對象，先分析與其相互作用的另一物體的受力，然后根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力，上例中就是先分析了 B 的受力，又分析A的受力。 典典 例例 精精 析析 題型2.（重力、彈力和摩擦力作用下的物體平衡問題） 如圖所示我國國家大劇院外部呈橢球型。假設(shè)國家大劇院的屋頂為半球形，一警衛(wèi)人員為執(zhí)行任務(wù)，必須冒險在半球形屋頂上向上緩慢爬行，他在向上爬的過程中（ ） A、屋頂對他的支持力變大 B、屋頂對他的支持力變小 C、屋頂對他的摩擦力變大 D、屋頂對他的摩擦力變小 若警衛(wèi)人員執(zhí)行任務(wù)后從屋頂 A點開

7、始加速下滑，則摩擦力、支持力又如何？ 典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.本題考查了力學(xué)中的三種力及力的分解、物體平衡條件的應(yīng)用。 2.審題時要注意“緩慢”的含義，受力分析時應(yīng)該特別注意摩擦力的方向沿著接觸面的切線方向。 3.要注意靜摩擦力與滑動摩擦力的求解方法不同，當(dāng)加速下滑時受到的是滑動摩擦力應(yīng)該根據(jù)公式 求解。 Nf?典典 例例 精精 析析 題型3.（連接體的平衡問題） 如圖所示，兩光滑斜面的傾角分別為300和450,質(zhì)量分別為 2m 和 m 的兩個滑塊用不可伸長的輕繩通過滑輪連接(不計滑輪的質(zhì)量和摩擦)，分別置于兩個斜面上并由靜止釋放;若交換兩滑塊位置，再由靜止釋放，則在上述兩種情

8、形中正確的有（ ） (A)質(zhì)量為2m 的滑塊受到重力、繩的張力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用。 (B)質(zhì)量為m的滑塊均沿斜面向上運動。 (C)繩對質(zhì)量為m滑塊的拉力均大于 該滑塊對繩的拉力。 (D)系統(tǒng)在運動中機械能均守恒。 典典 例例 精精 析析 題型4.（彈簧連接體問題） 如圖，在一粗糙的水平面上有三個質(zhì)量分別為 m1、m2 、m3 的木塊1、2和3，中間分別用一原長為L，勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來，木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為 ?，F(xiàn)用一水平力向右拉木塊 3，當(dāng)木塊一起勻速運動時， 1和3兩木塊之間的距離是（不計木塊寬度）（ ） kgmLA2.?kgmmLB)(.21?kgmmLC)

9、2(2 .21?kgmmLD)2(22 .21?典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.彈簧連接的物體平衡和運動是物理中常見的情景，靜止時的平衡態(tài)即合力為零時；物體在運動過程中，彈簧彈力的大小、方向是可變的，所以在平衡態(tài)時常有最大速度（例如簡諧振動）出現(xiàn)。 2.分析彈簧問題時，特別注意找到原長位置、平衡位置和極端位置。 3.在計算題中，彈簧的平衡態(tài)以一個知識點出現(xiàn)，列出平衡方程即可以求解。 典典 例例 精精 析析 題型5.（電場和重力場內(nèi)的物體平衡問題） 如圖，傾角為300的粗糙絕緣斜面固定在水平地面上，整個裝置處在垂直于斜面向上的勻強電場中，一質(zhì)量為m、電荷量為-q的小滑塊恰能沿斜面勻速下滑

10、，已知滑塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為 ，求該勻強電場場強E的大小。 43典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.電場力的方向與帶電體電性和場強方向有關(guān)，勻強電場中電場力為恒力。 2.正交分解法在處理物體受多個力作用的平衡問題時非常方便，常列兩個等式： 0, 0?YxFF典典 例例 精精 析析 題型6.（復(fù)合場內(nèi)平衡問題） 如圖，坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，在該區(qū)域有場強E=12N/C、方向沿x軸正方向的勻強電場和磁感應(yīng)強度大小為B=2T、沿水平方向的且垂直于 xOy平面指向紙里的勻強磁場。一個質(zhì)量 m=410-5kg，電荷量q=2.510-5C帶正電的微粒，在 xOy平面內(nèi)做直線運動，運動到原點

11、 O時，撤去磁場，經(jīng)一段時間后，帶電微粒運動到了 x軸上的P點（g=10m/s2）,求： P點到原點O的距離。 帶電微粒由原點 O運動到P點的時間。 典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.由于洛倫茲力的方向始終與 B和V垂直，因此帶電粒子在復(fù)合場內(nèi)做直線運動時一定是 勻速直線運動，即重力、電場力、洛倫茲力的合力為零，常作為綜合性問題的隱含條件。 2.此題也可以對撤去磁場后的速度進行分解，可以分解成沿電場力方向上的勻加速直線運動和沿重力方向上的豎直上拋運動。 典典 例例 精精 析析 題型7.（重力場、磁場內(nèi)通電導(dǎo)線的平衡問題） 如圖，在傾角為 的斜面上，放置一段通電電流為I、長度為L、質(zhì)量為m

12、的導(dǎo)體棒a，棒與斜面間的動摩擦因數(shù)為， 。欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，所加勻強磁場的磁感應(yīng)強度的最小值是多少？如果導(dǎo)體棒a靜止在斜面上且對斜面無壓力，則所加勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小和方向如何？ ?tan?典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 通電導(dǎo)線所受的安培力與磁場方向、導(dǎo)體放置方向密切相關(guān)。而此三者方向不在同一平面內(nèi)，在平面視圖中很難準(zhǔn)確畫出來，因此選擇好的觀察方位，畫出正確的平面視圖，能夠形象、直觀地表達(dá)出三者的關(guān)系非常重要，是有效地解題的關(guān)鍵。 典典 例例 精精 析析 題型8.（電磁感應(yīng)中的平衡問題） 如圖甲，兩根足夠長的、電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L1=1m，導(dǎo)軌平面與水平面成，上端

13、連接阻值為的電阻；質(zhì)量為 m = 0.2 kg、阻值金屬棒 ab 放在兩導(dǎo)軌上，距離導(dǎo)軌最上端為L2=4m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個裝置處于一勻強磁場中，該勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強度大小隨時間變化的情況如圖所示乙所示，為保持 ab 棒靜止，在棒上施加了一平行于導(dǎo)軌平面且垂直于 ab 棒的外力F，已知當(dāng)t=2s時，F(xiàn) 恰好為零（g=10m/s2）。求：當(dāng)t=2s時，磁感應(yīng)強度的大小。當(dāng)t=3s時，外力F的大小和方向。當(dāng)t=4s時，突然撤去外力F，當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時，導(dǎo)體棒ab端的電壓為多大。 典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.通電導(dǎo)線（或?qū)w棒）切割磁感線時的平衡問

14、題，一般要綜合應(yīng)用受力分析、法拉第電磁感應(yīng)定律，左、右手定則和電路的知識。在這類問題中，感應(yīng)電流的產(chǎn)生和磁場對電流的作用這兩種現(xiàn)象總是相互聯(lián)系的，而磁場力又將電和力這兩方面問題聯(lián)系起來。 2.感應(yīng)電流在磁場中受到的安培力對導(dǎo)線（或金屬棒）的運動起阻礙作用，把機械能轉(zhuǎn)化成電能。 典典 例例 精精 析析 題型9.（摩擦力問題） 在粗糙的水平面上放一物體 A,A上再放一質(zhì)量為m 的物體B，AB間的動摩擦因數(shù)為，施加一水平力 F與A，計算下列情況下 A對B的摩擦力的大小 當(dāng)AB一起做勻速運動時。 當(dāng)AB一起以加速度 a 向右做勻加速運動時。 當(dāng)力F足夠大而使 A、B 發(fā)生相對運動時。 典典 例例 精精

15、 析析 規(guī)律總結(jié)： 摩擦力大小的計算方法：在計算摩擦力的大小之前，必須首先分析物體的運動情況，判明是滑動摩擦力還是靜摩擦力。若是前者用或牛頓運動定律，若是后者用平衡條件或牛頓第二定律求解。 典典 例例 精精 析析 題型10.（力的合成與分解） 如圖所示，重物的質(zhì)量為 m，輕繩AO和BO的AB端是固定的，平衡時 AO是水平的，BO 與水平面的夾角為 。則AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是 （ ） A. B. C. D. ?cos1mgF ?cot1mgF ?sin2mgF ?sin/2mgF ?典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 在對實際問題的求解中，可以用合成法，也可以用效果分解法，還可以

16、用正交分解法。要善于根據(jù)題目要求，靈活選擇解題方法。一般來說，在研究多個共點力作用的力學(xué)問題時，選用正交分解法比較方便。 典典 例例 精精 析析 題型11（相似三角形問題） 如圖所示，已知帶電小球 A、B的電荷量分別為QA、QB，OA=OB，都用長L的絕緣絲線懸掛在絕緣墻角 O點處。靜止時A、B相距為d。為使平衡時AB間距離減為d/2，可采用以下哪些方法（ ） A.將小球A、B的質(zhì)量都增加到原來的 2倍； B.將小球B的質(zhì)量增加到原來的 8倍； C.將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半； D.將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半， 同時將小球B的質(zhì)量增加到原來的 2倍。 典典 例例 精精

17、析析 規(guī)律總結(jié)： （1）相似三角形：正確作出力的三角形后，如能判定力的三角形與圖形中已知長度的三角形（幾何三角形）相似，則可用相似三角形對應(yīng)邊成比例求出三角形中力的比例關(guān)系，從而達(dá)到求未知量的目的。 （2）往往涉及三個力，其中一個力為恒力，另兩個力的大小和方向均發(fā)生變化，則此時用相似三角形分析。 相似三角形法是解平衡問題時常遇到的一種方法，解題的關(guān)鍵是正確的受力分析，尋找力三角形和結(jié)構(gòu)三角形相似。 典典 例例 精精 析析 題型12（圖解動態(tài)平衡問題） 如圖所示，一個重為 G的勻質(zhì)球放在光滑斜直面上，斜面傾角為，在斜面上有一光滑的不計厚度的木板擋住球，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)今使板與斜面的夾角緩慢增大，問：在此過程中，球?qū)醢搴颓驅(qū)π泵娴膲毫Υ笮∪绾巫兓?典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1、動態(tài)平衡問題：通過控制