【金版学案】2016高考物理二轮复习：专题一力与运动第1课力与物体的平衡

第1课力与物体的平衡题型一、物体的受力分析例1(2015·深圳模拟)如图所示，物体A恰能在斜面体B上沿斜面匀速下滑，此时斜面体不受地面的摩擦力作用，若沿斜面方向用力向下推物体，使物体加速下滑，则关于斜面体受地面的摩擦力，下列判断正确的是()A．大小为零B．大小不为零，方向水平向右C．大小不为零，方向水平向左D．无法判断其大小和方向解析：物体A沿斜面匀速下滑时，物体A和斜面体组成的系统受重力和地面的支持力而处于平衡状态，地面对斜面体的摩擦力为零．对物体A施加沿斜面方向的推力时，物体A所受斜面的支持力和摩擦力没有发生变化，因此斜面体受力情况没有发生变化，不受地面的摩擦力作用，故选项A正确．答案：A方法点拨：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，木块b放在一固定斜面上，其上表面水平，木块a放在b上．用平行于斜面向上的力F作用于a，a、b均保持静止．则木块b的受力个数可能是(CD)A．2个B．3个C．4个D．5个解析：b一定受到的力有重力、a对b的压力、a对b的摩擦力、斜面对b的支持力，共四个力；b还可能受到斜面对它的摩擦力的作用，故选项C、D正确．题型二、物体的受力平衡问题例2(2014·山东高考)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：木板静止，所受合力为零，将两轻绳各剪去一小段，木板再次静止，所受合力仍为零，所以F1不变，两绳之间的夹角变大，木板重力沿绳方向的分力变大，故F2变大，正确选项为A.答案：A►变式训练2．(2015·广东高考)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，下列说法正确的有(BC)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：本题考查了受力平衡和力学相关知识．选绳子和杆的结点为研究对象，由受力平衡，三条绳子张力在水平面上分力的合力为零．由于三条绳子长度不同．绳子方向也不确定．所以不能确定三条绳子中的张力是否相同．选项A错误；选择杆为研究对象，杆受到自己所重力、绳子的拉力和地面向上的支持力，根据平衡条件有地面对杆的支持力等于重力G加上绳子拉力在竖直向下分力之和，大于杆的重力，根据牛顿第三定律，杆对地面的压力等于地面对杆的支持力，选项B、C正确；绳子拉力的合力和杆的重力方向均竖直向下，不可能是平衡力，选项D错误．题型三、整体法和隔离法在平衡问题中的应用例3(2015·山东高考)如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑．已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A与B的质量之比为()A.1μ1μ2B.1－μ1μ2μ1μ2C.1＋μ1μ2μ1μ2D.2＋μ1μ2μ1μ2解析：物体AB整体在水平方向受力平衡，由平衡条件可得：F＝μ2(mA＋mB)g；对物体B在竖直方向平衡有：μ1F＝mBg；联立解得：mAmB＝1－μ1μ2μ1μ2，选项B正确．答案：B方法点拨：(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．►变式训练3．如图所示，水平细杆上套一环A，环A与球B间用一轻质绳相连，质量分别为mA、mB，由于B球受到风力作用，环A与B球一起向右匀速运动．已知轻质绳与竖直方向的夹角为θ.则下列说法中正确的是(B)A．风力增大时，轻质绳对B球的拉力保持不变B．B球受到的风力F为mBgtanθC．杆对环A的支持力随着风力的增加而增加D．环A与水平细杆间的动摩擦因数为mBmA＋mB解析：以B球为研究对象，受力分析如图，三力平衡，解三角形得到拉力FT＝mBgcosθ，风力F＝mBgtanθ，当F增大时，θ角增大，FT增大，选项A错误，B正确；对A、B整体由平衡条件得，水平方向有F＝μ(mA＋mB)g，解得μ＝mBtanθmA＋mB，竖直方向杆对环A的支持力FN＝(mA＋mB)g，选项C、D错误．题型四、共点力作用下物体的动态平衡例4(2015·威海模拟)如图所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是()A．F1先增大后减小，F2一直减小B．F1先减小后增大，F2一直减小C．F1和F2都一直减小D．F1和F2都一直增大解析：小球受力如图甲所示，因挡板是缓慢移动，所以小球处于动态平衡状态，在移动过程中，此三力(重力G、斜面的支持力F2′、挡板的弹力F1′)组合成一矢量三角形的变化情况如图乙所示(重力大小方向均不变，斜面对其支持力方向始终不变)，由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小，挡板对小球弹力先减小后增大，再由牛顿第三定律知B对．答案：B方法点拨：解决动态平衡方法的选取．(1)图解法：如果物体受到三个力的作用，其中一个力的大小、方向均不变，并且还有另一个力的方向不变，此时可用图解法，画出不同状态下力的矢量图，判断各个力的变化情况．(2)解析法：如果物体受到多个力的作用，可进行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根据自变量的变化确定因变量的变化．(3)相似三角形法：如果物体受到三个力的作用，其中的一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角形相似的方法．►变式训练4．(2014·上海高考)如图，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切．穿在轨道上的小球在拉力F作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为N.在运动过程中(A)A．F增大，N减小B．F减小，N减小C．F增大，N增大D．F减小，N增大解析：设小球受到的弹力N与竖直方向的夹角为α，则在小球运动的过程中α增大．小球受三个力：重力、拉力F和弹力N，则F＝mgsinα、N＝mgcosα，所以拉力F增大，弹力N减小．