【师说】2016高考物理二轮复习 专题一 力与直线运动 1.2 力与物体的平衡课件

核心自查一、几种常见的力1．弹力(1)大小：一般由力的________或牛顿第二定律求解弹簧的弹力：F＝________.(2)方向：与引起形变的力的方向________(压力、支持力垂直于接触面；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向，杆的弹力方向最复杂，可推可拉也可侧)．平衡条件kx相反2．摩擦力(1)大小：静摩擦力0FfFfm；滑动摩擦力Ff＝________.(2)方向：和接触面相切，与________或_____________的方向相反(与运动方向不一定相反)．μFN相对运动相对运动趋势3．静电力(1)大小：匀强电场中的静电力F＝________；点电荷的库仑力F＝________.(2)方向：正电荷受静电力与电场强度方向________，负电荷受静电力与电场强度方向________．qEkQqr2相同相反4．安培力(1)大小：F＝________(I⊥B)．(2)方向：用________定则判断(垂直于I、B所决定的平面)．BLI左手5．洛伦兹力(1)大小：F＝________(v⊥B)．(2)方向：用________定则判断(垂直于v、B所决定的平面)．qvB左手二、力的合成与分解1．运算法则：____________定则或三角形定则．2．常用方法(1)合成法．(2)分解法．(包括正交分解法)(3)______________．3．合力与分力的关系：________________.平行四边形矢量三角形法等效替代三、共点力的平衡1．平衡状态：________或____________状态．2．平衡条件：F合＝________或Fx＝Fy＝.0静止匀速直线运动003．共点力平衡条件的推论(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________、方向________．(2)若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个________三角形．相等相反封闭感悟高考1.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：M处支持力方向垂直于地面，因此竖直向上，A项正确；N处的支持力方向垂直于原木P，因此B项错误；M处受到的静摩擦力方向平行于地面，C项错误；N处受到的静摩擦力方向平行于原木P，D项错误．答案：A2．如图所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千．某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变．木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后()A．F1不变，F2变大B．F1不变，F2变小C．F1变大，F2变大D．F1变小，F2变小解析：如果维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持两轻绳等长且悬挂点不变，根据物体的平衡条件可知，木板静止时，木板受到的合外力始终为零，因此木板所受合力的大小F1始终不变，由力的平行四边形定则可知，当两绳的合力大小不变，在剪短轻绳后，由于悬点不变，使两绳之间的夹角变大，而合力不变，所以两绳上的分力F2变大，由此可知该题答案为A，选项BCD皆不正确．答案：A3．如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点．现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是()A．FN保持不变，FT不断增大B．FN不断增大，FT不断减小C．FN保持不变，FT先增大后减小D．FN不断增大，FT先减小后增大解析：用水平力缓慢地推动斜面体，小球处于动态平衡，小球受到大小和方向都不变的重力、方向不变的斜面的支持力及绳的拉力，三力构成封闭三角形，开始时绳的拉力与支持力的夹角为锐角，根据图象分析，绳的拉力FT按顺时针转动，先减小后增大，支持力FN一直增大，D项正确．答案：D高考演练1.2015·宁波模拟如图所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后()A．M静止在传送带上B．M可能沿传送带向上运动C．M受到的摩擦力不变D．M下滑的速度不变解析：由于传送带是顺时针匀速转动的，在传送带启动前、后，物块都只受重力、支持力、沿传送带向上的滑动摩擦力，物块受力不变，所以其下滑的速度也不变，故选项C、D正确．答案：CD2.2015·北京海淀区期中如图所示，当水平拉力F＝40N时，质量为m＝10kg的木块可以在水平面上匀速前进．若在木块上再放一个质量为M的铁块，为使它们匀速前进，水平拉力变为60N，求铁块的质量M.(取g＝10m/s2)解析：拉力F＝40N时，滑动摩擦力f＝40N木块对水平面的压力FN＝mg＝100N由f＝μFN得，动摩擦因数μ＝0.4当拉力F′＝60N时，木块和铁块对水平面的压力F′N＝(10kg＋M)g摩擦力f′＝60N时，由f′＝μF′N解得M＝5kg.答案：M＝5kg3．如图所示的装置中，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计，平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3，其大小关系是()A．F1＝F2＝F3B．F1＝F2F3C．F1＝F3F2D．F3F1F2解析：题图甲中以下面小球为研究对象，由平衡条件知，弹簧的弹力等于小球的重力G；题图乙中以小球为研究对象，由平衡条件知，弹簧的弹力等于小球的重力G；题图丙中以任意一个小球为研究对象，由平衡条件知，弹簧弹力等于小球的重力G；所以平衡时各弹簧的弹力大小相等，即有F1＝F2＝F3，故A对．答案：A4．(多选)如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线所悬挂，B放在粗糙的水平桌面上；小滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点；O′是三根线的结点，bO′水平拉着B，cO′沿竖直方向拉着弹簧；弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与小滑轮间的摩擦力均可忽略，整个装置处于静止状态．若悬挂小滑轮的斜线OP的张力是203N，重力加速度g＝10m/s2，则下列说法中正确的是()A．弹簧的弹力为10NB．A的质量为2kgC．桌面对B的摩擦力为10ND．OP与竖直方向的夹角为60°解析：由P点受力平衡得mAg＝FO′a＝FOP2cos30°＝20N，则mA＝2kg，OP与竖直方向成30°角，选项B正确，D错误；将FO′a进行正交分解得F弹＝FO′acos60°＝10N，FO′b＝FO′asin60°＝103N＝fB，选项A正确，C错误．答案：AB5．(多选)如图所示，顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平面上，A、B两物体通过细绳相连，并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)．现用水平向右的力F作用于物体B上，将物体B缓慢拉高一定的距离，此过程中斜面体与物体A仍然保持静止．在此过程中()A．水平力F一定变小B．斜面体所受地面的支持力不变C．物体A所受斜面体的摩擦力一定变大D．地面对斜面体的摩擦力一定变大解析：物体B受到三个力作用，受力平衡，可判断F逐渐增大，A错误；斜面体对物体A的支持力不变，物体A受到的摩擦力情况与初状态受到的摩擦有关，当初状态摩擦力沿斜面向下时，摩擦力应该是先减小后增大，故C错误；对物体A、B和斜面体整体进行受力分析，地面对斜面的摩擦力等于F，逐渐增加，地面对斜面体的支持力不变，故B、D正确．答案：BD热点一物体的受力分析1.受力分析的顺序一般按照“重力”→“已知外力”→“弹力”→“摩擦力”→“其他外力”的顺序进行受力分析．2．研究对象的选取方法整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开来的分析方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力研究系统内物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不考虑系统内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物体进行研究3.弹力和摩擦力的有无及方向的判断方法(1)接触面处有摩擦力时一定有弹力，且弹力与摩擦力的方向总是垂直的；接触面处有弹力时不一定有摩擦力．(2)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运动状态有密切的关系，所以分析物体的受力情况时，除了根据力产生的条件判断外，还必须根据物体的运动状态，结合牛顿第二定律进行分析．【例1】如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为()A.3∶4B．4∶3C．1∶2D．2∶1解析：选两个小球及弹簧B作用一个整体进行受力分析，在水平方向有kxAsin30°＝kxC，则xAxC＝2，选项D正确．答案：D[归纳方法]物体受力分析的基本技巧(1)分析受力的思路：①先数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同时注意对场力的分析．③假设法是判断弹力、摩擦力的存在及方向的基本方法．(2)受力分析的基本步骤：明确研究对象→隔离物体分析→画受力示意图→验证受力合理性．(3)善于变换研究对象：若不能直接判断研究对象与接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力，可以采用变换研究对象，借助其他物体的受力判定．变式训练1如图所示，截面为三角形的木块a上放置一铁块b，三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的墙面上，现用竖直向上的作用力F，推动木块与铁块一起向上匀速运动，运动过程中铁块与木块始终保持相对静止，则下面说法正确的是()A．木块a与铁块b间一定存在摩擦力B．木块与竖直墙面间一定存在水平弹力C．木块与竖直墙面间一定存在摩擦力D．竖直向上的作用力F大小一定大于铁块与木块的重力之和解析：铁块b做匀速运动，故铁块b受重力、斜面对它的支持力和沿斜面向上的静摩擦力，选项A正确；将a、b看做一个整体，竖直方向：F＝Ga＋Gb，选项D错误；整体水平方向不受力，故木块与竖直墙面间不存在水平弹力，没有弹力也就没有摩擦力，选项B、C均错．答案：A热点二共点力作用下的静态平衡问题1.共点力作用下物体的平衡条件：物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，作用在物体上所有力的合力为零．2．三力平衡：如果物体仅受三个力作用而处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反．3．多力平衡：任一方向上合力为零；建立直角坐标系后，两个坐标轴上的合力均为零．【例2】2015·广东卷如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上．若三条绳长度不同，下列说法正确的是()A．三条绳中的张力都相等B．杆对地面的压力大于自身重力C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力解析：由于三条绳长度不同，则三条绳与竖直杆间的夹角不相等，因竖直杆仅是压在地面上而没有固定，则三条绳对杆的拉力在水平方向的分力必平衡，但三个水平分力在水平面内的方向关系不确定，故不能确定三条绳中张力的大小关系，A错误、C正确；由于三条绳对杆的拉力在竖直方向的分力都向下，故B正确；绳子拉力的合力竖直向下，杆的重力也竖直向下，它们不是一对平衡力，故D错误．答案：BC[归纳方法](1)整体法和隔离法的应用：①整体法：当系统内各物体的运动状态相同，且需要求解系统与其他物体间的作用时一般要用整体法，整体法不能求内力．②隔离法：当需要求系统内物体间的相互作用时要用隔离法，原则上隔离受力个数较少的物体．(2)整体法和隔离法应用时的两点提醒①正确选取研究对象：实际问题中常需要交叉应用隔离法与整体法，需根据实际问题准确选定研究对象．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．(3)处理共点力平衡的方法：①正交分解法：处理受力问题的一般方法．②直角三角形法：物体受三个力，而且其中两个力相互垂直．③相似三角形法：物体受三个力，且三力方向与实物三角形的三边平行．变式