高三物理物體的平衡動(dòng)態(tài)平衡問題導(dǎo)學(xué)案

專題一物體的平衡動(dòng)態(tài)平衡一、高考命題軌跡動(dòng)態(tài)平衡問題20221卷19,2卷14

16(1)19題16(2)14題17(1)21題19(1)19題20221卷2120221卷19知識梳理1、動(dòng)態(tài)平衡：通過控制某些物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢地變化，物體在這一變化過程中始終處于一系列的中，這種平衡稱為動(dòng)態(tài)平衡。2、動(dòng)態(tài)平衡問題的特征：物體處于一系列的平衡狀態(tài)中，在變化過程中外力在發(fā)生變化，但合外力始終為。3、解決動(dòng)態(tài)平衡問題的關(guān)鍵：化動(dòng)為靜，靜中求動(dòng)三、技法總結(jié)解答動(dòng)態(tài)平衡問題的常用技法(1)解析法：如果物體受到多個(gè)力，合成、分解后能夠找到各力的邊角關(guān)系，則應(yīng)選擇解析法，建立平衡方程求解。常見解析法：正交分解法、正弦定理等(2)圖解法：如果物體受到三個(gè)力的作用，已知其中一個(gè)力的大小、方向均不變，另一個(gè)力的方向不變，此時(shí)可用圖解法，畫出不同狀態(tài)下力的矢量圖，判斷各個(gè)力的變化情況。圖解法的特例：相似三角形法、三角形外接圓法等相似三角形法一般研究對象受繩(桿)或其他物體的約束，且物體受到三個(gè)力的作用，其中的一個(gè)力大小、方向均不變，另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，可以用力三角形與幾何三角形相似的方法求解。四、例題點(diǎn)評例1、[多選]如圖所示，小船用繩索拉向岸邊，設(shè)船在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受水的阻力不變，那么小船在勻速靠岸過程中，下面說法哪些是正確的（）A.繩子的拉力F不斷增大B.繩子的拉力F不變C.船所受的浮力不斷減小D.船所受的浮力不斷增大例2、[多選](2022·全國卷Ⅰ)如圖，柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點(diǎn)M拴一重物，用手拉住繩的另一端N。初始時(shí)，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為α（）?，F(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中()A．MN上的張力逐漸增大B．MN上的張力先增大后減小C．OM上的張力逐漸增大D．OM上的張力先增大后減小例3、[多選](2022·廣東七校聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量為m的小球a、b之間用輕繩相連，小球a通過輕桿固定在左側(cè)豎直墻壁上，輕桿與豎直墻壁夾角為30°?，F(xiàn)改變作用在小球b上的外力的大小和方向，輕繩與豎直方向的夾角保持60°不變，則()A．輕繩上的拉力一定小于mgB．外力F的最小值為eq\f(\r(3),2)mgC．輕桿對小球a作用力的方向不變D．輕桿對小球a的作用力最小值為mg例4、(2022·湖南十四校二次聯(lián)考)如圖所示，AC是上端帶定滑輪的固定豎直桿，質(zhì)量不計(jì)的輕桿AB一端通過鉸鏈固定在A點(diǎn)，另一端B懸掛一重為G的物體，且B端系有一根輕繩并繞過定滑輪C，用力F拉繩，開始時(shí)∠BAC>90°，現(xiàn)使∠BAC緩慢變小，直到桿AB接近豎直桿AC。此過程中()A．輕桿AB對B端的彈力大小不變B．輕桿AB對B端的彈力先減小后增大C．力F逐漸增大D．力F先逐漸減小后逐漸增大5、課后鞏固練1、如圖所示，在光滑水平地面上與豎直墻壁平行放置一個(gè)截面為四分之一圓的光滑柱狀物體A，A與豎直墻壁之間懸放一個(gè)光滑圓球B，為使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，需對A右側(cè)豎直面施加一水平向左的推力F?，F(xiàn)將A向左移動(dòng)一段較小的距離使整個(gè)裝置仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于移動(dòng)前后兩個(gè)靜止?fàn)顟B(tài)受力情況的比較，下列說法正確的是()A．推力F變小B．地面受到的壓力變小C．墻壁對B的彈力變大D．A對B的彈力變大2、把一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，在光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔，如圖所示。質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上，一根細(xì)線的下端系著小球，上端穿過小孔用手拉住。現(xiàn)拉動(dòng)細(xì)線，使小球沿圓環(huán)緩慢上移。在小球移動(dòng)過程中手對細(xì)線的拉力F和圓環(huán)對小球的彈力FN的大小變化情況是()A．F不變，F(xiàn)N增大 B．F不變，F(xiàn)N減小C．F減小，F(xiàn)N不變 D．F增大，F(xiàn)N不變 參考答案AC例2、AD方法一解析法(正弦定理)方法二圖解法例3、BD[解析]對b進(jìn)行受力分析如圖，當(dāng)F的方向發(fā)生變化時(shí)，由圖可知，輕繩上的拉力可能小于mg，可能大于mg，故A錯(cuò)誤。由b的受力圖可知，當(dāng)拉力F的方向與繩子垂直時(shí)，拉力F最小。最小值為：Fmin＝mgsin60°＝eq\f(\r(3),2)mg，故B正確。以a為研究對象，可知a受到重力、繩子對a的拉力以及桿對a的作用力而處于平衡狀態(tài)，由三個(gè)力平衡的特點(diǎn)可知，桿對a的作用力與a的重力、繩對a的拉力的合力大小相等，方向相反。a受到的重力不變，繩對a的拉力方向不變，大小是變化的，所以a受到的重力與繩對a的拉力的合力大小、方向都是變化的，所以桿對a的作用力大小、方向都是變化的，故C錯(cuò)誤。由b的受力分析可知，當(dāng)拉力F對b的拉力方向豎直向上時(shí)，拉力F與b的重力大小相等，方向相反，繩子此時(shí)的拉力等于0，所以a只受到重力和桿對a的作用力，此時(shí)桿對a的作用力最小，恰好等于a的重力，故D正確。例4、A解析：選A以B點(diǎn)為研究對象，分析受力情況：懸掛重物的繩的拉力T(等于重物重力G)、輕桿的支持力N和繩子的拉力F，作出力圖如圖。由平衡條件可知N和F的合力與T大小相等、方向相反，根據(jù)三角形相似可得eq\f(N,AB)＝eq\f(T,AC)＝eq\f(F,BC)；又T＝G，因桿的長度不變，BC距離變短，故N大小保持不變，力F逐漸減小，則A正確，B、C、D錯(cuò)誤。課后鞏固練答案1、解析：選A先以小球?yàn)檠芯繉ο?，分析受力情況，如圖1所示。當(dāng)柱狀物體向左移動(dòng)時(shí)，N2與豎直方向的夾角減小，柱狀物體對球的彈力N2與墻對球的彈力N1均減小。則由牛頓第三定律得知，球?qū)χ鶢钗矬w的彈力減小。再對整體分析受力如圖2所示，由平衡條件得知，F(xiàn)＝N1，推力F變小。地面對整體的支持力N＝G總，保持不變。故A正確。2、解析：選C小球沿圓環(huán)緩慢上移可看作受力平衡，對小