高考物理 热点预测 1.1力与物体的平衡复习课件.ppt

第1讲力与物体的平衡 考纲资讯 力的合成和分解 力的平行四边形定则 实验 探究 重力形变和弹力胡克定律 静摩擦滑动摩擦摩擦力动摩擦因数 共点力作用下物体的平衡 考情快报 1 单独考查力的合成与分解 共点力的平衡时 题型以选择题为主 将受力分析与牛顿运动定律 功能关系 电场 磁场综合考查时 一般为计算题 2 预计2013年高考对该讲的考查主要是 1 物体 或带电体 的受力分析 2 对称模型 3 静态和动态平衡问题 4 静摩擦力的分析与计算 5 电磁学中的平衡问题 体系构建 核心自查 一 几种常见力的比较1 重力 1 大小 g 2 方向 总是 2 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 mg 竖直向下 平衡条件 kx 相反 3 摩擦力 1 大小 静摩擦力0 ff 滑动摩擦力ff 2 方向 与接触面相切 与 或 方向相反 与运动方向不一定相反 4 电场力 1 大小 匀强电场中的电场力f 真空中点电荷的库仑力f 2 方向 正电荷受电场力与电场强度方向 负电荷受电场力与电场强度方向 fn 相对运动 相对运动趋势 qe 相同 相反 5 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 6 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 ilb 左手 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 常用方法合成法 分解法 按力的实际作用效果分解 法 3 合力与分力的关系 平行四边形 正交分解 等效替代 三 共点力的平衡1 平衡状态物体处于 或 的状态 2 平衡条件 或 静止 匀速直线运动 f合 0 3 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 热点考向1 物体的受力分析 典题训练1 2012 洛阳二模 一物体恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑 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此物体 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 解题指导 解答本题应注意以下两点 1 物体沿斜面匀速下滑时 分析物体和斜面体整体的受力情况 2 对物体施加沿斜面方向的推力前后 物体所受斜面的支持力和摩擦力是否变化 解析 选a 物体沿斜面匀速下滑时 物体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 对物体施加沿斜面方向的推力时 物体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 典题训练2 2012 西城区一模 如图甲所示 一定质量的通电导体棒ab置于倾角为 的粗糙导轨上 在图乙所加各种大小相同方向不同的匀强磁场中 导体棒ab均静止 则下列判断错误的是 a 四种情况导体棒受到的安培力大小相等b a中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零c b中导体棒ab可能是二力平衡d c d中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零 解题指导 解答本题应注意利用左手定则判断安培力的方向 再根据平衡条件判断摩擦力存在的可能性 解析 选d 因磁感线都垂直于导体棒 所以导体棒受到安培力的大小相等 a中安培力方向水平向右 而支持力垂直于斜面 与重力可以形成三力平衡 所以摩擦力可能为零 同理 b中安培力方向向上 可与重力构成二力平衡 c中安培力方向向下 d中安培力方向水平向左 要平衡则一定受到摩擦力作用 故选项d错误 拓展提升 考题透视 受力分析及物体的平衡问题是近几年来高考的热点 分析近几年高考题 命题规律主要有以下几点 1 以选择题的形式考查 一般涉及重力 弹力 摩擦力 电场力及安培力的受力分析 尤其是静摩擦力的分析 2 考查共点力平衡条件的应用 3 在计算题中 受力分析贯穿于整个解题过程之中 借题发挥 受力分析的基本步骤 1 明确研究对象 即确定分析受力的物体 研究对象可以是单个物体 也可以是多个物体组成的系统 2 隔离物体分析 将研究对象从周围的物体中隔离出来 进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用 3 画受力示意图 边分析边将力一一画在受力物体上 准确标出力的方向 标明各力的符号 4 检查画出的每一个力能否找出它的施力物体 检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态 防止发生漏力 添力或错力现象 创新预测 1 多选 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 a 2个b 3个c 4个d 5个 解析 选c d b物体一定受到的力有重力 a物体对b物体的压力 a物体对b物体的摩擦力 斜面对b物体的支持力 共四个力 可能受到斜面对b物体的摩擦力的作用 故选项c d正确 2 有一块长方体木板被锯成如图所示的a b两块放在水平桌面上 a b紧靠在一起 木板a的角度如图所示 现用水平方向的力f垂直于板的左边推木板b 使两块板a b保持原来形状整体沿力f的方向匀速运动 则 a 木板a在水平方向受两个力的作用 合力为零b 木板a只受一个摩擦力c 木板b对a的压力小于桌面对木板a的摩擦力d 木板b在水平方向受三个力的作用 解析 选c 对木板a进行受力分析 如图所示 水平方向上受到b的弹力和摩擦力以及桌面的摩擦力三个力的作用 合力为零 ff 选项a b错误 c正确 木板b在水平方向受到a的弹力和摩擦力以及桌面的摩擦力 推力f四个力的作用 选项d错误 热点考向2 静态平衡规律在实际问题中的应用 典题训练3 2012 盐城一模 将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱 其中第3 4块固定在基地上 第1 2块间的接触面是竖直的 每块石块的两个侧面间所夹的圆心角为30 假定石块间的摩擦力可以忽略不计 则第1 2块石块间的作用力和第1 3块石块间的作用力的大小之比为 a 1 2b 2c 3d 1 解题指导 本题以石块1为研究对象相对简捷 进行受力分析 这种形式为典型的挂件模型 即两力垂直且三力平衡 破解方法采用解直角三角形法 解析 选b 选择石块1作为研究对象 隔离石块1 画出石块1受力图 如图所示 由图中几何关系可得 f31sin30 g 解得f31 2g f21tan30 g 解得f21 所以f21 f31 故b正确 典题训练4 江阴长江大桥主跨1385m 桥下通航高度为50m 两岸的桥塔高196m 桥的东西两侧各有一根主缆横跨长江南北两岸 绕过桥塔顶鞍座由南北锚锭固定 简化模型的剖面图如图所示 整个桥面共4 8 104t 都悬在这两根主缆上 若地面及桥塔对桥面的支持力不计 g取10m s2 则每根主缆承受的拉力约为 a 2 4 108nb 6 108nc 1 2 109nd 2 4 109n 解题指导 绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向 以大桥为研究对象 大桥处于平衡状态 受到的合力为0 画好受力分析图是正确解决问题的关键 解析 选b 桥的东西两侧各有一根主缆 共有四根主缆 画出受力图如图所示 由共点力平衡条件 cos cos 解得ft 6 108n 拓展提升 考题透视 该知识在江苏的高考中基本是每年必考 难度不大 但是特色明显 具体为 1 对称中的静态平衡态 2 解决静态平衡问题的思想方法与实际问题的紧密结合 3 带电粒子在电磁场中 通电导线在磁场中的平衡问题 借题发挥 静态平衡中的要点与方法 1 物体在共点力作用下处于平衡状态 静止或匀速直线运动状态 的条件是合力为零 即f合 0 2 解决平衡问题采用的方法为正交分解法和解三角形法等 正交分解法 其中fx合和fy合分别是将力进行正交分解后 物体在x轴和y轴上所受的合力 物体受三个力作用而平衡时 其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向 可利用力的平行四边形定则 三角函数或相似三角形等数学知识求解 创新预测 1 2012 苏锡常镇二模 某压榨机的结构如图所示 其中b为固定铰链 c为质量可忽略不计的滑块 通过滑轮可沿光滑壁移动 d为被压榨的物体 当在铰链a处作用一大小为f且垂直于壁的压力时 物体d所受的压力为 a b c d 解析 选b 根据力的合成原理 杆受到的弹力为2ftcos f 方向沿杆 再将其在c点分解 物体d受到的压力为fn ftsin tan tan 所以b项正确 2 2012 淮南 淮北二模 叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式 也是一种高难度的杂技 图示为六人叠成的三层静态造型 假设每个人的重量均为g 下面五人的背部均呈水平状态 则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为 a gb gc gd g 解析 选c 上面三人总重力为3g 作用于四脚 平均每脚作用力为对底层中间人来说 受到向下的压力为 2 加上自身的重力 所以底层中间人受到的支持力为因此最底层中正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为c项正确 热点考向3 共点力作用下的动态平衡 典题训练5 2012 新课标全国卷 如图 一小球放置在木板与竖直墙面之间 设墙面对球的压力大小为fn1 球对木板的压力大小为fn2 以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴 将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置 不计摩擦 在此过程中 a fn1始终减小 fn2始终增大b fn1始终减小 fn2始终减小c fn1先增大后减小 fn2始终减小d fn1先增大后减小 fn2先减小后增大 解题指导 首先明确研究对象 对物体进行受力分析 利用平行四边形定则或三角形定则 从线段的长短分析力的变化情况 解析 选b 以小球为研究对象 画出小球受力的矢量三角形 可由力的矢量三角形很直观地看出 fn1始终减小 fn2始终减小 故选项b正确 典题训练6 2012 襄阳一模 如图所示 放在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球a b a位于筒底靠在左侧壁处 b在右侧筒壁上受到a的斥力作用处于静止 若a的电量保持不变 b由于漏电而下降少许重新平衡 下列说法正确的是 a a对筒底的压力变小b b对筒壁的压力变大c a b间的库仑力变小d a b间的电势能减小 解题指导 解答本题应注意以下三点 1 分析a b整体的受力情况 2 隔离b分析受力情况 判断b下降过程中库仑力与水平方向夹角的变化 3 根据功能关系判断电势能的变化 解析 选b 取ab整体受力分析知a对筒底的压力大小等于a b两球重力之和不变 选项a错误 对b受力分析如图 f库 fn b由于漏电而下降 即 减小 f库增大 fn增大 选项b正确 c错误 a b靠近 库仑斥力做负功 电势能增大 选项d错误 拓展提升 考题透视 整体与隔离及共点力的动态平衡是高考的重点内容 分析近几年的高考题 命题规律有以下几点 1 以选择题的形式出现 受力分析结合平衡条件考查 2 动态平衡主要考查解析法 图解法和相似三角形法的灵活运用 借题发挥 平衡问题的分析技巧 1 对于动态平衡问题 应先分析物体的受力情况 结合具体情况采用相应的方法 如果物体所受的力较少 可以采用合成的方法 如果物体受到三个力的作用而处于动态平衡 若其中的一个力大小 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求解 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 此时可用图解法分析 即可以通过画出多个平行四边形来分析力的变化 该法可以使动态问题静态化 抽象问题形象化 从而使问题易于分析求解 如果物体受到多个力的作用 可以用正交分解的方法列方程求解 2 通常在分析外力系统作用时 用整体法 在分析系统内各物体之间的相互作用时 用隔离法 有时在解答一个问题时要多次选取研究对象 需要整体法与隔离法交叉使用 创新预测 1 一根长2m 重为g的不均匀直棒ab 用两根细绳水平悬挂在天花板上 当棒平衡时细绳与水平面的夹角如图所示 则关于直棒重心c的位置下列说法正确的是 a 距离b端0 5m处b 距离b端0 75m处c 距离b端m处d 距离b端m处 解析 选a 当一个物体受三个力作用而处于平衡状态时 如果其中两个力的作用线相交于一点 则第三个力的作用线必通过前两个力作用线的相交点 把o1a和o2b延长相交于o点 则重心c一定在过o点的竖直线上 如图所示 由几何知识可知 bo ab 1m bc bo 0 5m 故重心应在距b端0 5m处 a项正确 2 如图所示 用ao bo细绳吊一重物p静止 其中ao绳水平 现用水平向右的力f缓慢拉起重物p的过程中 绳ob所受的拉力变化为 a 变大b 变小c 先变小再变大d 不变 解析 选d 以结点o op绳及重物整体为研究对象 受到重力mg f ao绳的拉力fao和bo绳的拉力fbo而平衡 如图所示 由平衡条件得fbo 可见 fbo与f变化情况无关 选项d正确 1 2012 徐州二模 两小孩各自最多能提起质量为m的水 不计水桶质量 现在两人一起提水 若胳膊与竖直方向的夹角为 他们所提起水的质量最多为 a 2mcos b 2msin c d 解析 选a 拉力的最大值为mg 根据物体的平衡知识2mgcos m g 求得m 2mcos 2 2012 浙江高考 如图所示 与水平面夹角为30 的固定斜面上有一质量m 1 0kg的物体 细绳的一端与物体相连 另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连 物体静止在斜面上 弹簧秤的示数为4 9n 关于物体受力的判断 取g 9 8m s2 下列说法正确的是 a 斜面对物体的摩擦力大小为零b 斜面对物体的摩擦力大小为4 9n 方向沿斜面向上c 斜面对物体的支持力大小为4 9n 方向竖直向上d 斜面对物体的支持力大小为4 9n 方向垂直斜面向上 解析 选a 物体受到重力 支持力和绳子的拉力作用 重力沿斜面向下的分力为mgsin 4 9n 沿斜面方向的合力为零 所以物体没有运动的趋势 摩擦力大小为零 选项a正确 b错误 斜面对物体的支持力大小等于mgcos 4 9n 方向垂直斜面向上 选项c d错误 3 2012 华师附中一模 如图所示 吊床用绳子拴在两棵树上等高位置 某人先坐在吊床上 后躺在吊床上 均处于静止状态 设吊床两端系绳的拉力为f1 吊床对该人的作用力为f2 则 a 躺着比坐着时f1大b 坐着比躺着时f1大c 坐着比躺着时f2大d 躺着比坐着时f2大 解析 选b 人坐在吊床上时 可把人视为一个质点挂在吊床中间 人躺在吊床上时 可把人视为一根等于人身高的杆 显然 人坐在吊床上时 吊床两端系绳的拉力夹角较大 根据力的平行四边形定则 坐着比躺着时f1大 选项b正确 a错误 人