（通用版）2020高考物理二轮复习 专题一 力与运动 第1课时 力与物体的平衡课件

第1课时力与物体的平衡专题一力与运动复习备考建议(1)受力分析与物体的平衡着重考查连接体的平衡、整体法与隔离法的应用、物体的动态平衡问题、绳、杆、面弹力的大小与方向、胡克定律及摩擦力的大小等.复习时要熟练掌握受力分析方法、共点力平衡的处理方法，尤其是动态平衡的几种解题方法.(2)匀变速直线运动问题一般结合牛顿运动定律，考查形式灵活，情景多样，贴近生活，计算题多以板—块模型、多过程问题为主，多结合v－t图象，难度较大，单纯直线运动问题一般在选择题中结合v－t图象考查，难度不大.(3)平抛运动的规律及分析方法、圆周运动的受力特点(特别是竖直面内的圆周运动的受力特点)及能量变化是考查重点.平抛运动与竖直面内圆周运动相结合，再结合能量守恒考察的问题也需要重视.(4)万有引力与航天基本上每年必有一题，开普勒定律、行星和卫星的运行规律、变轨、能量问题、双星问题、万有引力与重力关系等，复习时要全面深入，掌握各类问题的实质.栏目索引考点1受力分析与物体的静态平衡考点2动态平衡问题考点3电场力作用下的平衡问题考点4磁场力作用下的平衡问题1.受力分析顺序(1)先场力(____力、电场力、_____力)后接触力(先_____后摩擦力).(2)先分析“确定的力”，再由“确定的力”判断“不确定的力”.2.整体法与隔离法研究系统外的物体对系统整体的作用力时用_____法；研究系统内物体之间的相互作用力时用_____法.遇到多物体平衡时一般整体法与隔离法结合运用，一般先整体后隔离.(1)采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的运动状态应该相同.(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”.考点1受力分析与物体的静态平衡重磁场弹力整体隔离3.两种常用方法(1)合成法：一般三力平衡时(或多力平衡转化成三力平衡后)用合成法，由平行四边形定则合成任意两力(一般为非重力的那两个力)，该合力与第三个力平衡，在由力的示意图所围成的三角形中解决问题.将力的问题转化成三角形问题，再由三角函数、勾股定理、图解法、相似三角形法等求解.(2)正交分解法：一般受三个以上共点力平衡时用正交分解法，把物体受到的各力分解到相互垂直的两个方向上，然后分别列出两个方向上的平衡方程.例1(2019·湖南娄底市下学期质量检测)如图1所示，竖直面光滑的墙角有一个质量为m、半径为r的均匀半球体物块A，现在A上放一密度和半径与A相同的球体B，调整A的位置使得A、B保持静止状态，已知A与地面间的动摩擦因数为0.5，则A球球心距墙角的最远距离是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)图1A.9r5B.2rC.11r5D.13r5√解析由题意知，B的质量为2m，对A、B整体，地面对A的支持力为：FN＝3mg，当地面对A的摩擦力达到最大静摩擦力时，A球球心距墙角的距离最远，分别对A、B受力分析，如图所示；根据平衡条件得：FNAB＝2mgsinθ，FNBAcosθ＝μFN，又FNAB＝FNBA解得：tanθ＝43，则A球球心距墙角的最远距离为：x＝2rcosθ＋r＝115r，故C正确，A、B、D错误.变式训练1.(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33A.150kgB.1003kgC.200kgD.2003kg√解析设物块的质量最大为m，将物块的重力沿斜面向下方向和垂直斜面向下方向分解，由平衡条件，在沿斜面方向有F＝mgsin30°＋μmgcos30°，解得m＝150kg，A项正确.2.(2019·浙南名校联盟期末)如图2所示，一个质量为4kg的半球形物体A放在倾角θ＝37°的斜面体B的斜面上静止不动.若用通过球心的水平推力F＝10N作用在物体上，物体仍静止在斜面上，斜面体仍相对地面静止.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2，则图2A.地面对斜面体B的弹力不变B.地面对斜面体B的摩擦力增加8NC.物体A受到斜面体B的摩擦力增加8ND.物体A对斜面体B的作用力增加10N√解析对A、B整体受力分析可知，地面对斜面体B的弹力不变，地面对B的摩擦力增加了10N；对物体A受力分析，加F前，B对A的摩擦力Ff＝mgsinθ＝24N，加F后Ff′＋F·cosθ＝mgsinθ，得Ff′＝16N，故减少8N；加F前，A对B的作用力大小为40N，加F后，A对B的作用力大小为F2＋(mg)2＝1017N，A对B的作用力增加，但不是10N.1.图解法物体受三个力平衡：一个力恒定、另一个力的_____恒定，求第三个力时可用此法.由三角形中边长的变化知力的大小的变化，还可判断出极值.例：挡板P由竖直位置绕O点逆时针向水平位置缓慢旋转时小球受力的变化.(如图3)考点2动态平衡问题图3方向2.相似三角形法物体受三个力平衡：一个力恒定、另外两个力的_____同时变化，当所作“力的矢量三角形”与空间的某个“几何三角形”总相似时用此法(如图4).图4方向3.等效圆周角不变法物体受三个力平衡：一个力恒定、另外两个力____________都变化，但两力夹角不变时可用此法(如图5).由弦长的变化判断力的变化，此类题也可用正弦定理求解.大小、方向图54.解析法如果物体受到多个力的作用，可进行_____分解，利用解析法，建立平衡方程，找函数关系，根据自变量的变化确定因变量的变化.还可由数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值.正交例2(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增加，选项D正确，C错误.变式训练3.(2019·江苏模拟)如图7所示，在粗糙的水平地面上放着一左侧截面是半圆的柱状物体B，在B与竖直墙之间放置一光滑小球A，整个装置处于静止状态.现用水平力拉动B缓慢向右移动一小段距离后，它们仍处于静止状态，在此过程中，下列判断正确的是A.小球A对物体B的压力逐渐增大B.小球A对物体B的压力逐渐减小C.墙面对小球A的支持力逐渐减小D.墙面对小球A的支持力先增大后减小√图7解析对A球受力分析如图，得：竖直方向：Fcosθ＝mg水平方向：FN＝Fsinθ解得：F＝mgcosθFN＝mgtanθB缓慢向右移动一小段距离，A缓慢下落，则θ增大，所以F增大，FN增大，由牛顿第三定律知小球A对物体B的压力逐渐增大，故A正确，B、C、D错误.4.(多选)(2019·安徽A10联盟开年考)如图8所示，倾角为30°的斜面体放置于粗糙水平地面上，物块A通过跨过光滑定滑轮的柔软轻绳与小球B连接，O点为轻绳与定滑轮的接触点.初始时，小球B在水平向右的拉力F作用下使轻绳OB段与水平拉力F的夹角θ＝120°，整个系统处于静止状态.现将小球向右上方缓慢拉起，并保持夹角θ不变，从初始到轻绳OB段水平的过程中，斜面体与物块A均保持静止不动，则在此过程中A.拉力F逐渐增大B.轻绳上的张力先增大后减小C.地面对斜面体的支持力逐渐增大D.地面对斜面体的摩擦力先增大后减小√√图8解析小球B受重力mg、轻绳OB的拉力FT和拉力F，由题意可知，三个力的合力始终为零，矢量三角形如图，在轻绳OB转至水平的过程中，拉力FT逐渐减小，拉力F逐渐变大，故选项A正确，选项B错误；整体(含斜面体、物块A和小球B)受向下的重力、向上的支持力、向左的摩擦力和拉力四个力的作用，根据小球的受力分析可知，拉力F的竖直分力逐渐增大，水平分力先增大后减小，所以支持力逐渐减小，摩擦力先增大后减小，故选项C错误，D正确.1.电场力(1)大小：F＝qE.若为匀强电场，电场力为_____；若为非匀强电场，电场力大小与电荷所处的位置有关.点电荷间的库仑力大小F＝_______.(2)方向：正电荷所受电场力方向与场强方向相同，负电荷所受电场力方向与场强方向_____.考点3电场力作用下的平衡问题kq1q2r2恒力相反2.两个遵循(1)遵循平衡条件：与纯力学问题的分析方法基本相同，只是多了电场力，把电学问题力学化可按以下流程分析：(2)遵循电磁学规律：①要注意准确判断电场力方向.②要注意电场力大小的特点：点电荷间的库仑力大小与距离的平方成反比，电荷间相互作用力遵循牛顿第三定律.例3(2019·浙江新高考研究联盟第二次联考)如图9所示，两个带电荷量分别为Q1与Q2的小球固定于相距为5d的光滑水平面上，另有一个带电小球A，悬浮于空中不动，此时A离Q1的距离为4d，离Q2的距离为3d.现将带电小球A置于水平面上某一位置，发现A刚好静止，则此时小球A到Q1、Q2的距离之比为图9A.3∶2B.2∶3C.3∶4D.4∶3√由几何关系知θ＝37°，由平衡条件知F1＝mgsin37°，F2＝mgcos37°，解析小球A悬浮于空中时，Q1对其库仑力F1＝kQ1q4d2，将A置于水平面上静止，则kQ1qr12＝kQ2qr22，得r1r2＝23，故选B.Q2对其库仑力F2＝kQ2q3d2，受力分析如图所示，得Q1Q2＝43.变式训练5.(2019·浙江温州市联考)密立根油滴实验原理如图10所示.两块水平放置的金属板分别与电源的正、负极相接，板间电压为U，形成竖直向下、场强为E的匀强电场.用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴.通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，则下列说法正确的是A.悬浮油滴带正电B.悬浮油滴的电荷量为C.增大场强，悬浮油滴将向上运动D.油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍图10mgU√解析因油滴静止，故所受电场力向上，油滴带负电，故A错误；板间距离为d，则mg＝qE＝qUd，得电荷量q＝mgdU，故B错误；增大场强，电场力将大于重力，油滴将向上运动，故C正确；带电体电荷量均为元电荷的整数倍，故D错误.A.圆环a带正电B.圆环a受到的摩擦力一定为μkQqL2C.小滑块b受到的库仑力为MgtanθD.斜面对小滑块b的支持力为Mgcosθ6.(2019·浙江嘉丽3月联考)如图11所示，水平地面上固定一个绝缘直角三角形框架ABC，其中∠ACB＝θ.质量为m、带电荷量为q的小圆环a套在竖直边AB上，AB面与圆环间的动摩擦因数为μ，质量为M、带电荷量为＋Q的小滑块b位于斜边AC上，a、b静止在同一高度上且相距L.圆环、滑块均视为质点，AC面光滑，则图11√解析a、b静止在同一高度上，对b，受到重力Mg、斜面的支持力FN及a对b的库仑引力F，从而处于平衡状态，由于b带正电，因此圆环a带负电，故A错误；F＝kQqL2＝Mgtanθ，FN＝Mgcosθ，故C错误，D正确；圆环a处于静止状态，受到的是静摩擦力，其大小为Ff＝mg，故B错误.1.安培力(1)大小：F＝_____，此式只适用于B⊥I的情况，且L是导线的______长度.当B∥I时F＝___.(2)方向：用_____定则判断，安培力垂直于B、I决定的平面.2.洛伦兹力(1)大小：F＝_____，此式只适用于B⊥v的情况.当B∥v时F＝___.(2)方向：用_____定则判断，洛伦兹力垂直于B、v决定的平面，洛伦兹力不做