高考物理三轮复习力与物体的平衡复习课件

第一部分专题复习高考命题轨迹高考命题点命题轨迹情境图受力分析整体法和隔离法的应用静态平衡问题20163卷1719(3)16题20172卷16,3卷1720192卷16,3卷1616(3)17题17(2)16题动态平衡问题20161卷19,2卷1420171卷2120191卷19平衡中的临界与极值问题16(1)19题16(2)14题17(1)21题19(1)19题电学中的平衡问题20151卷2420161卷2420191卷1515(1)24题16(1)24题19(1)15题1.处理平衡问题的基本思路确定平衡状态(加速度为)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论.2.常用的方法(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们的方向时常用法.(2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量法、正交分解法、相似三角形法、法等.3.带电体的平衡问题仍然满足条件，只是要注意准确分析电场力、安培力或洛伦兹力.4.如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动，则一定是；如果是匀速圆周运动，则电场力与重力的合力为0.规律方法提炼零假设三角形图解平衡匀速直线运动受力分析整体法与隔离法的应用题型：选择题：5年0考高考题型11.基本思路在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析.2.两点注意(1)采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同.(2)当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此法叫“转移研究对象法”.例1(2019·云南保山市统一检测)如图1所示，A、B、C三个物体处于平衡状态，则关于A、B、C三个物体的受力个数，下列说法正确的是A.A物体受到4个力的作用B.B物体受到3个力的作用C.C物体受到3个力的作用D.C物体受到4个力的作用√解析物体C受重力、B的支持力和摩擦力3个力的作用，选项C正确，D错误；物体B受重力、A的支持力、C的压力和摩擦力4个力的作用，选项B错误；物体A受重力、地面的支持力以及B的压力3个力的作用，选项A错误.图1拓展训练1如图3所示，一固定斜面上两个质量均为m的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑.已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间的动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α，重力加速度为g.B与斜面之间的动摩擦因数μ与A、B间弹力FN的大小分别是图3A.μ＝23tanα，FN＝13mgsinαB.μ＝23tanα，FN＝12mgsinαC.μ＝tanα，FN＝13mgcosαD.μ＝tanα，FN＝23mgsinα√解析以A、B整体为研究对象，根据平衡条件得：2mgsinα＝2μmgcosα＋μmgcosα，解得μ＝23tanα，以B为研究对象，则mgsinα＝μmgcosα＋FN解得FN＝13mgsinα故选项A正确，选项B、C、D错误.静态平衡问题题型：选择题：5年3考高考题型21.基本思路：根据物体所处的状态(静止或者匀速直线运动)，受力分析，结合平衡条件列式.2.主要方法：力的合成法和正交分解法.例2(2019·全国卷Ⅱ·16)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行.已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度取10m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1500N，则物块的质量最大为解析设物块的质量最大为m，将物块的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平衡条件，在沿斜面方向有F＝mgsin30°＋μmgcos30°，F＝1500N时，物块的质量最大，解得m＝150kg，A项正确.33A.150kgB.1003kgC.200kgD.2003kg√A.10NB.8NC.6ND.5N拓展训练(2019·重庆市部分区县第一次诊断)如图5所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L＝2m的轻绳一端固定于直杆P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长为d＝1.2m，重为8N的钩码用光滑挂钩挂在轻绳上处于静止状态，则轻绳的弹力大小为图5√解析设挂钩所在处为N点，延长PN交墙于M点，如图所示：同一条绳子拉力相等，根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等，设为α，则根据几何关系可知NQ＝MN，即PM等于绳长；根据几何关系可得：sinα＝POPM＝1.22＝0.6，则α＝37°，根据平衡条件可得：2FTcosα＝G，解得：FT＝5N，故D正确.动态平衡问题题型：选择题：5年3考高考题型31.解析法常用于可以较简捷列出平衡条件方程的情况或者正交分解的情况.(1)先受力分析，得出物体受哪几个力而处于平衡状态.(2)建立直角坐标系，正交分解力，列平衡条件方程，或在力的三角形中结合三角形知识列平衡条件方程.(3)分析方程中的变量有哪些，分析题目信息得到这些物理量是如何变化的.(4)把分析得到的变化的物理量代入方程，得到平衡条件下的受力动态变化情况.2.图解法(1)先受力分析，得出物体受几个力而处于平衡状态.(2)分析题目给出的信息，判断物体受力的变化方式.(3)把受力对应到几何图形中结合几何知识分析.说明：此法一般应用于物体受3个共点力或者可以等效为3个共点力的情况，并且常用于定性分析.例3(多选)(2019·全国卷Ⅰ·19)如图6，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则在此过程中A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳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减小后增加√图6√解析对N进行受力分析如图所示，因为N的重力与水平拉力F的合力和细绳的拉力FT是一对平衡力，从图中可以看出水平拉力的大小逐渐增大，细绳的拉力也一直增大，选项A错误，B正确；M的质量与N的质量的大小关系不确定，设斜面倾角为θ，若mNg≥mMgsinθ，则M所受斜面的摩擦力大小会一直增大，若mNgmMgsinθ，则M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后反向增大，选项C错误，D正确.拓展训练(多选)(2019·山东潍坊市下学期高考模拟)如图8所示，一倾角为30°的斜面固定在水平地面上，一轻弹簧左端拴接在质量为m的物体P上，右端连接一轻质细绳，细绳跨过光滑的定滑轮连接质量为m的物体Q，整个系统处于静止状态.对Q施加始终与右侧悬绳垂直的拉力F，使Q缓慢移动直至悬绳水平，弹簧始终在弹性限度内.则A.拉力F先变大后变小B.弹簧长度先增加后减小C.P所受摩擦力方向先向下后向上D.斜面对P的作用力先变小后变大图8√√解析对Q进行受力分析，如图甲所示：可知，当Q缓慢向上运动时，细绳的拉力FT逐渐减小，而拉力F逐渐增大，当悬绳水平时，拉力F＝mg，FT＝0，又弹簧的弹力等于绳的拉力，故选项A、B错误；对P进行受力分析如图乙开始当Q未动时，弹簧弹力为F弹＝mg，则此时摩擦力Ff＝F弹－mgsin30°，沿斜面向下，随着弹簧弹力的减小，则摩擦力减小，当F弹mgsin30°时，Ff＝mgsin30°－F弹，方向沿斜面向上，即P所受摩擦力先向下减小，后向上增大，故选项C正确；斜面对P的作用力即为P受到的摩擦力和支持力的合力，与P受到的重力mg和弹簧弹力F弹的合力大小相等、方向相反，随着弹簧弹力F弹的减小，则重力mg和弹簧弹力F弹的合力也减小(小于重力mg)，当弹簧弹力减小到0，二者合力大小等于重力mg，即斜面对P的作用力先变小后变大，故选项D正确.平衡中的临界与极值问题题型：选择或者计算题：5年0考高考题型41.临界状态平衡中的临界状态是指物体所处的平衡状态将要被破坏而尚未被破坏的状态，可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“恰能”“恰好”等语言叙述，解决临界问题的基本方法是假设推理法.2.解题思路解决此类问题重在形成清晰的物理图景，分析清楚物理过程，从而找出临界条件或达到极值的条件.要特别注意可能出现的多种情况.例4(2019·山东滨州市上学期期末)如图9所示，倾角为α＝37°的斜面体固定在水平面上，斜面上有一重为10N的物体，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，现给物体施加一沿斜面向上的力F，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，如果物体能在斜面上静止，推力F的大小不可能是A.2NB.10NC.5ND.12N图9√解析(1)物体恰好不下滑时，受重力、支持力、推力、平行斜面向上的静摩擦力，垂直斜面方向：FN－Gcosα＝0平行斜面方向：Fmin＋Ff＝Gsinα其中：Ff＝μFN联立解得：Fmin＝Gsinα－μGcosα＝10×0.6N－0.5×10×0.8N＝2N；(2)物体恰好不上滑时，受重力、支持力、推力、平行斜面向下的静摩擦力，垂直斜面方向：FN－Gcosα＝0平行斜面方向：Fmax＝Ff＋Gsinα其中：Ff＝μFN联立解得：Fmax＝Gsinα＋μGcosα＝10×0.6N＋0.5×10×0.8N＝10N推力F的大小范围为2N≤F≤10N所以不可能的是12N.电学中的平衡问题题型：选择或者计算题：5年3考高考题型51.基本思路要坚持“电学问题、力学方法”的基本思路，结合电学的基本规律和力学中的受力分析及平衡条件解决问题.2.几点注意(1)点电荷间的作用力大小要用库仑定律.(2)安培力方向的判断要先判断磁场方向、电流方向，再用左手定则，同时注意将立体图转化为平面图.(3)电场力或安培力的出现，可能会对弹力或摩擦力产生影响.(4)涉及电路问题时，要注意闭合电路欧姆定律的应用.例5(2019·全国卷Ⅰ·15)如图11，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则A.P和Q都带正电荷B.P和Q都带负电荷C.P带正电荷，Q带负电荷D.P带负电荷，Q带正电荷图11√解析对P、Q整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受电场力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，选项A、B错误；对P进行受力分析可知，Q对P的库仑力水平向右，则匀强电场对P的电场力应水平向左，所以P带负电荷，Q带正电荷，选项C错误，D正确.