第一轮第二单元力与物体平衡学案-008年高三物理总复习第一轮学案

1、- 1 -第二单元第二单元 力与物体平衡力与物体平衡2.1 力与重力力与重力一、考点聚焦一、考点聚焦力是物体间的相互作用，是物体发生形变或运动状态改变的原因级要求重力是物体在地球表面附近所受的地球的引力 重心 级要求二、知识扫描二、知识扫描1 力是物体对物体的作用，有受力物体必有施力物体，反之亦然，力是作用是相互的。2 是力矢量，既有大小，又有方向，力的三个要素是力大小、方向、作用点，可以用一个带箭头的线段表示力，这种方法叫做力的图示。3 力的作用效果是使物体发生形变、或改变物体运动状态。4 力分类：可以根据力的性质命名，如重力、摩擦力、弹力、分子力、磁场力等；也可以根据力的作用效果命名，如拉

2、力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等。还可以根据研究对象将力分为内力与外力。5 重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。其大小与物体的质量成正比，而与物体的运动状态无关，重力的方向始终竖直向下。6 物体的重心是指把物体的重力集中于物体上的一点，即物体重力的作用点。重心可以在物体上，也可以不在物体的上。物体的重心位置与物体的质量分布和物体的形状态有关，质量分布均匀的规则物体的重心在其几何中心。三、好题精讲三、好题精讲例例 1 甲、乙两拳击动员竞技，甲一拳击中乙肩部，观众可认为甲运动员（的拳头）是施力物体，乙运动员（的肩部）是受力物体，似但在甲一拳打空的情况下，下列说法中正确的是（

3、） A这是一种只有施力物体，没有受力物体的特殊情况 B此时的受力物体是空气 C甲的拳头、胳膊与自身躯干构成相互作用的物体 D以上说法都不正确解析力的作用是相互，同时存在着施力物体与受力物体，只要有力产生必然存在着施力物体与受力物体，甲运动员击空了，但在其击拳过程中，其拳头、胳膊与躯干的相互作用系统内由于相互作用而产生力，故选C点评本题要求考生掌握力的内涵与外延，理解力的作用的相互与物质性。例例2 关于重力的论述中正确的是（ ） A物体受到的重力是由于地球对物体的吸引而产生的 B只有静止的物体才受到重力的作用 C无论是静止的还是运动的物体都受到重力的作用 D物体静止时比它运动时所受到的重力要大些

4、解析重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，但要区分地球对物体的吸引oF GF向图2-1-1- 2 -力与重力，如图 2-1-1 所示，地球对物体的吸引力为 F 指向地心 O，由于地球上的物体要随地球自转，故 F 分解为垂直于地轴的 F向和另一个分力 G（与水平面垂直），前者提供物体随地球转动的向心力，后者即为重力。重力的大小与物体的运动状态无关，大小仅由重力加速度 g 和质量有关，根据上述分析，故 A、C 正确点评本题要求学习者对重力的概念有所理解。例例 3 如图 2-1-2 所示，有一等边三角形 ABC，在 B、C 两点各放一个质量为 m 的小球，在 A 处放一个质量为 2m 的小球，

5、求这三个球所组成的系统的重心在何处解析根据题意，可先求出 B、C 两球的重心，由于 B、C 两球质量相等，故它们的重心在 B、C 连线的中点 D 处，质量等效为 2m。接着再将这个 2m 的等效球与 A 一起求重心，显然它们在 A、D 连线的中点 E处（图略）。点评要求一个系统的重心位置，可先把这个系统分成几部分，从最方便处入手，逐步求出它们的重心位置。本题从等效的角度来进行求解。例例 4 某种汽车的制造标准是车身在横向倾斜 300角时不翻倒，如图 2-1-3 所示。若车轮间距离为 2m，那么车身重心 G 离斜面的高度应不超过多少米？解析以车为研究对象，进行受力分析，只要重力的作用线不超过车轮

6、的支持面，车就不会翻倒。车轮与斜面的接触点 A 是支持面的接触边缘。在直角三角形 AGO 中，AGO = 300，AO = 2AB= 1m，则重心高 h = = m = 1.73m。030tanAO3点评本题的主要要求考生理解重心的意义，并能够确定重心位置。例例5 如图2-1-4所示，矩形均匀薄板长AC = 60cm，宽CD = 10cm在B点以细线悬挂，板处于平衡，AB = 35cm，则悬线和板边缘CA的夹角等于多少？解析 均匀矩形薄板的重心在其对角线AD、CE交点O处，如图2.12(解)所示，根据二力平衡可知重力G与悬线拉力等大反向，且共线过O作OH交AC于H，由几何关系可知tan= =B

7、HOH = = 1，则= 450AHABOH30355点评本题考查了重心、二力平衡等物理知识，并强调了数学知识的运用四、变式迁移四、变式迁移1关于力的叙述中正确的是 A只有相互接触的物体间才有力的作用 B物体受到力作用，运动状态一定心迹 C施力物体一定受力的作用图2-1-2mm2mABCABCEDGH图 2-1-4(解)O图2-1-3GOABABCD图2-1-4- 3 - D竖直向上抛出的物体，物体竖直上升，是因为竖直方向受到升力的作用2下列各图中，物体A均处于静止状态，物体B处于匀速运动状态，画出物体A、B所受重力的示意图五、能力跃迁五、能力跃迁1关于力的说法中正确的是 （ ） A力可以离开

8、施力物体或受力物体而独立存在 B对于力只需要说明其大小，而无需说明其方向 C一个施力物体只能有一个受力物体 D一个受力物体可以有几个施力物体1D 2关于力作用效果，下列说法中正确的是 （ ） A力的三要素不同，力的作用效果可能不同 B力的作用效果可表现在使物体发生形变 C力的作用效果表现在使物体保持一定的速度运动 D力的作用效果可表现在使物体的运动状态发生改变2ABD 3关于力的分类，下列叙述中正确的是 （ ） A根据效果命名的同一名称的力，性质一定相同 B根据效果命名的不同名称的力，性质可能相同 C性质不同的力，对于物体的作用效果一定不同 D性质相同的力，对于物体的作用效果一定相同3B 4下

9、列说法中正确的是 （ ） A自由下落的石块速度越来越大，说明石块所受重力越来越大 B在空中飞行的物体不受重力作用 C一抛出的石块轨迹是曲线，说明石块所受重力的方向始终在改变 D将石块竖直向上抛出，在先上升后下落的整个过程中，石块所受重力的大小和方向都保持不变- 4 -4D 5一个物体重力为2N，在下列情况下它所受的重力仍是2N的是 （ ） A将它竖直向上抛起 B将它放到水里，它被浮起来 C将它放到月球或木星上 D将它放到高速行驶的列车上5ABD 6下面关于物体重心的说法中正确的是 （ ） A汽车上的货物卸下后，汽车的重心位置降低了 B物体在斜面上上滑时，物体的重心相对物体的位置降低了 C对于有

10、规则几何形状的物体，重心一定在物体的几何中心 D对于重力一定的物体，无论其形状如何变化，其重心位置不变6A 7如图所示，一容器内盛有水，容器的下方有一阀门k，打开阀门让水从小孔慢慢流出，在水流出的过程中，水和容器的共同重心将（ ） A一直下降 B一直上升 C先升高，后降低 D先降低，后升高7D 8如图所示，静止在桌面上的木块对桌面的压力大小为8N(1) 试画出木块对桌面压力的示意图，并指出施力物体和受力物体(2) 画出木块所受支持力的图示8图略 9试分析“背跃式”跳高为什么优越于“跨越式”跳高的原因9“背跃式”与“跨越式”跳高的比较，就是运动员助跑后越过横杆时，重心需要升高的距离不同“跨越式”

11、跳高在越过横杆时，身体的大部分在横杆以上，这样身体的重心也一定在横杆以上，横杆的高度（也就是要记录的跳高成绩）在人的重心以下；而“背越式”跳高在越过横杆时，人的身体形状可以弯成弓形，这样重心在背部以下的身体以外，即横杆的高度在人的重心以上，这样运动员的成绩会更好一些 10四块完全相同的均匀木块，各长1m，叠放一起伸出桌边外，要求各木块尽量往外伸，且最下面的一块不离开桌面，如图所示。那么最上面的一块离桌边缘的距离是多少？10由于均匀木块的重心在它的几何中心，所以最上面的一块伸出最远的情况是它的重心正在下面一块的边缘上，接下来把上面两块作为一个整体，同理，第2（从上往下数，下同）块的- 5 -最大

12、伸出是m，第3块、第四块伸出的最大量分别为m和m，从而可知最上一块416181伸出桌面边缘的距离是(+) m = 1.042m214161812.2 弹力弹力一、考点聚焦一、考点聚焦形变、弹力、胡克定律 级要求二、知识扫描二、知识扫描7 弹力的产生条件是接触和发生形变。8 弹力的方向：弹力的方向与形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的物体上。绳子的拉力的方向始终指向绳子的收缩方向；接触面间的压力或支持力的方向垂直于接触面，指向被压或被扶持的物体。9 弹力的大小：在弹性范围内，可由胡克定律求出弹力大小，其表达式F = kx ，其中各符号的物理意义：k 表示弹簧的劲度系数，由弹簧本身的性质决定，x

13、 表示弹簧的形变量（伸长或缩小的长度）。对于非弹簧弹力的大小一般由力学规律求解，如平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、动量定理等求出。三、好题精讲三、好题精讲例例1 有关弹力的说法中正确的是 （ ）A弹力的大小总是与形变成正比B弹力的反作用力不一定是弹力C弹力的平衡力一定是弹力D桌子上的铅笔给桌子的压力是由于铅笔发生形变而产生的解析弹力的的大在弹性限度内与物体的形变成正比，其A错误。根据牛顿第三定律可知弹力的反作用力一定是弹力，故B错误。作用在同一物体的大小相等、方向相反，作用在同一直线上，就构成一对平衡力，而跟力性质无关，故C错误。弹力形成的原因是由于发生施力物体的形变而对受力物体施加弹力作用

14、，故D正确。点评本题要对弹力的基本性质理解透彻，并能理解平衡力与作用力反作用力的区别与联系例例2 在图2-2-1中，a、b（a、b均处于静止状态）间一定有弹力的是（ ）图2-2-1ABCD- 6 -解析A选项中，a、b间的如果存在弹力，则b给的弹力水平向左，则a将向左侧加加速运动，显然与题设要求不符，故A选中的a、b间无弹力作用。同理对于C选项，也可假设a、b存在弹力，判断中b不可处于静止存在，而判断出a、b间没有弹力。同理，对于D，也可以假设a、b间有弹力，则a（斜面）对b的弹力，将垂直于斜面向上，因此，b的合外力不为零，即b不可能处于静止状态。对于B选项，假设b对a没有弹力，则a所受的合外

15、力不为零，将不可能静止，故a、b必须存在弹力。综合上所述，选择B。点评本题通过假设的方法来判断弹力的存在性，可以假设有弹力、也可以假设无弹力，然后根据假设情况，分析物体的受力情况后，作出相应的判断。例例3 图2-2-2中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧R为跨过定滑轮的轻绳，它们连接如图2.1.2并处于平衡状态A有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态解析由于轻绳只能拉而不能压缩弹簧，故N不能处于压缩状态，只能处于位伸或不伸不缩状态，则B选项错误若N处于拉伸状态，则轻绳

16、对N的拉力必不为零，因而绳子R对物体块a的拉力也不必不零，即a必受R作用于它的向上拉力T作用，对a受力分析得T+Fmag = 0，弹簧对a的作用力F = magT，F 0表示竖直向上，F F2 CF1向上，F2向上，F1 = F2 DF1向上，F2向下，F1 F26如图所示，放在水平地面上的物体a上叠放着物体b，a和b间用轻质弹簧相连，已知弹簧处于压缩状态，整个装置处于静止状态，则关于a、b的受力分析正确的是：（ ） Ab受到向右的摩擦力 Ba受到m对它的向左的摩擦力 C地面对a的摩擦力向右 D地面对a无摩擦力作用7一物块m在水平力拉动下，沿静止的水平传送带由A端运动到B端，如图甲所示，这时所

17、受摩擦力为F1；现开动机械让传送带向左匀速传动，再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动右端，这时所受摩擦力大小为F2，如图乙所示则F1、F2的大小关系满足（ ） AF1 = F2 BF1 F2 D上述三种情况都有可能8用弹簧秤测定一个木块A和木块B间的动摩擦因数，有图示的两种装置 (1) 为了能够用弹簧秤读数表示滑动摩擦力，图示装置的两种情况中，木块A是否都一定都要作匀速运动？- 13 - (2) 若木块A做匀速运动，甲图中A、B间的摩擦力大小是否等于拉力Fa的大小？ (3) 若A、B的重力分别为100N和150N，甲图中当物体A被拉动时，弹簧秤的读数为60N，拉力Fa = 110N，求A、

18、B间的动摩擦因数9如图所示，重力为G1 = 10N的物体A与重力为G2 = 50N的物体B用跨过定滑轮的轻绳连接，B放在水平桌面上，且绳BO呈水平状态，AO段处于竖直状态已知B与水平桌面间的最大摩擦力Fm = 8N，为了使A、B均保持静止状态，则可对B施加一个水平向左的拉力F，试确定拉力F的大小应满足的条件10如图所示，两块轻质竖直平行板A、B之间夹着一块重力为6N的长方体木块C，此时A、B对C的压力均为10N。若C与A、B之间的动摩擦因数均为0.4，现要使C从两板间水平匀速地拉出，则需要对C施加的拉力F的大小是多少？2.4 力的合成与分解力的合成与分解 一、考点聚焦一、考点聚焦力是矢量 合力

19、 分力 力的合成与分解 II 级要求二、知识扫描二、知识扫描13如果几个力共同作用时产的效果与某一个力单独作用的效果相同，则这一个力叫做那几个力的合力，那几个力叫这一个力的分力。因此，合力与分力是力的效果上的一种等效替代关系。14求几个力的合力的过程叫做力的合成，反之，一个力的分力的过程叫做力的分解。力的合成与分解都遵守平行四边形法则。力的合成是唯一，而力的分解一般不是唯一。三、好题精讲三、好题精讲例例1 关于两个力的合力与这两个力的关系的说法中正确的是：（ ） A合力比这两个力的都大 B合力至少比这两力中较小的力要大 C合力可能比这两个力都小 D合力可能比这两个力都大解析力F1、F2的合力大

20、小范围是 F F1 + F2，由此可以判断C、D正确21FF 点评合力的大小除了与F1、F2的大小有关以外，还与它们的方向关系，有关，自特殊的当F1 = F2，且它们的夹角为1200时合力大小F = F1 = F2，方向沿F1、F2夹角的角平分线- 14 -例例2 用两根绳子吊起一重物，使重物保持静止，逐渐增大两绳之间的夹角，则两绳对重物的拉力的合力变化情况是：（ ） A保持不变 B逐渐增大 C逐渐减小 D以上说法中都有可能发生解析 因为重物保持静止，且重物的重力保持不变，则两绳的合力一定与重力大小相等方向相反，故选择 A点评 本题易受到夹角逐渐减小，合力变大的思维定势的影响，而选择错误，事实

21、上这正是本题所设计的陷阱例例 3 如图 2-4-1 所示，质量为 m 的物体，置于水平面上，物体与平面的动摩擦因数为，物体在与水平面成的恒定外力 F 作用下水平向右运动，求物体所受的合外力。解析对物体进行受力分析可知，物体受重力 mg，方向竖直向下；水平面的弹力FN，方向竖直向上；地面的摩擦力 f，方向水平向左；与斜向上的拉力 F 作用。物体在竖直方向上平衡，合力为零，则 FN = mgFsin，根据摩擦定律可知 f =FN = (mgFsin)，所以物体所受合外 F合 = Fcos f = Fcos(mgFsin)。点评本题运用正交分解的方法求物体水平方向与竖直方向的分力，然后再求物体所受的

22、合外力。这种方法是常用的物理方法之一。此外，物体水平向右运动的状态未知，故不能决定 F合的方向。如果物体做匀速运动，则 F合= 0；若物体做加速运动，则 F合水平向右；若物体做减速运动，则 F合水平向左。例例 4 如图 2-4-2 所示，用个轻质三角支架悬挂重物，已知 AB 杆所受的最大压力为 2000N，AC 绳所受的最大拉力为 1000N， 角为 300为了不使支架断裂，则所悬的重物应当满足什么要求解析 将悬挂重物拉力 F = G 分解为水平方向分力 F1和沿 CA 方向的分力 F2，则根据三角关系可知 F1：F2 = cos300 = ，而 AB、AC 能承23受的最大作用力之比为 F1

23、m：F2m = 2 当重物重力增加时，对 AC 拉力将先达23到最大值，则应以 AC 拉力最大值来讨论重物的重力大小Gm = F2msin300 = 500N所以重物重力 G 500N点评根据实际作用效果分解悬线的拉力悬线受到竖直向下的拉力F = G，在这个拉力作用下，它将压紧水平杆AB并拉引绳AC所以把F分解为沿AB方向的F1和沿CA方向的F2例例5 如图2-4-3是拔桩架示意图绳CE水平，CA竖直，已右绳DE与水平方向成角；绳BC与竖直方向成角若在E点施加竖直向下的大小为F的拉力作用，求CA绳向上拔桩的力的大小解析将F分解为沿DE方向的分力F1和沿CE方向的分力F2，如图2-4-3(解a)

24、 所示再将CE的拉力F2分解为沿BC、AC方向的分力F4、F3，如图2-4-3(解b)所示由几何关系得到：F2 = Fcot，F3 = F2cot，所以F3 = Fcotcot这就是CA拔桩的拉力大小图2-4-1图2-4-2图2-4-3(解)- 15 -点评F的作用效果是拉DE、CE，而CE拉力的作用效果是拉CB与向上拉CA即拔桩这里主要根据力的实际作用效果分解，从而寻找各个力之间的关系四、变式迁移四、变式迁移1两个力F1、F2的合力为F，如果两力F1与F2的夹角保持不变，当F1、F2中的一个力增大后，下列判断中正确的是（ ） AF 的大小一定增大 BF 的大小可能不变 CF 的大小可能变也可

25、能变小 D当0 900求绳对小球的拉力和大球对小球的支持力的大小（小球可视为质点）解析小球为研究对象，其受力如图2-5-2(解)所示绳的拉力F、重力G、支持力FN三个力构成封闭三解形，它与几何三角形AOB相似，则根据相似比的关系得到：=，于是解得F = lFRdGRFNG，RdlFN = GRdR点评本题借助于题设条件中的长度关系与矢量在角形的特殊结构特点，运用相似三角形巧妙地回避了一些较为繁琐的计算过程例例3 如图2-5-3所示，用细线AO、BO悬挂重力，BO是水平的，AO与竖直方向成角如果改变BO长度使角减小，而保持O点不动，角（ T BN = T CN = m2g Dm1 = 23m8一

26、个重为G的物体被悬挂后，再对物体施加一个大小一定的作用力F（F G），使物体在某一位置重新获得平衡，如图所示，若不计悬线质量，求悬线与竖直方向的最大夹角9若用力F斜向上与水平成角拉重为G的物体，当F1 = G时，物体恰能21在水平面上做匀速直线运动，若用力F2沿倾角为的斜面向上拉动物体，当F2 = G时，物体也恰好能够匀速向上滑动求物体与水平面间的动摩擦因数1与物体与斜面间的动摩擦因数2之比1：2的值10重100N的由轻绳悬挂于墙上的小球搁在轻质斜板上，斜板搁3于墙角不计一切摩擦，球和板静止于图示的位置，图中角均为300求：悬绳中张力和小球受到斜板的支持力各是多少？小球与斜板接触点应在板上的何

27、处？板两端所受压力是多大？（假设小球在板上任何位置时，图中的角均保持不变）参考答案参考答案- 21 -2.12.1 力与重力力与重力变式迁移：变式迁移：1C 2作用图略能力跃迁：能力跃迁：1D 2ABD 3B 4D 5ABD 6A 7D 8图略 9“背跃式”与“跨越式”跳高的比较，就是运动员助跑后越过横杆时，重心需要升高的距离不同“跨越式”跳高在越过横杆时，身体的大部分在横杆以上，这样身体的重心也一定在横杆以上，横杆的高度（也就是要记录的跳高成绩）在人的重心以下；而“背越式”跳高在越过横杆时，人的身体形状可以弯成弓形，这样重心在背部以下的身体以外，即横杆的高度在人的重心以上，这样运动员的成绩会

28、更好一些 10由于均匀木块的重心在它的几何中心，所以最上面的一块伸出最远的情况是它的重心正在下面一块的边缘上，接下来把上面两块作为一个整体，同理，第2（从上往下数，下同）块的最大伸出是m，第3块、第四块伸出的最大量分别为m和m，从而可知最上一块伸出桌416181面边缘的距离是(+) m = 1.042m214161812.22.2 弹力弹力变式迁移：变式迁移：1300N/m 2F = 1.41106N能力跃迁：能力跃迁：1A 2C 3A D 4BC 5D 6AD 7B 850N 910N/m、20N/m 10d = 21213)(kkmgkk 2.32.3 摩擦力摩擦力 受力分析受力分析变式迁

29、移：变式迁移：1C 2 B沿斜面匀速下滑，mBgsin = f1 + f2；而f1 = mgcos、f2 = 3mgcos；所以解得： = tan21能力跃迁：能力跃迁：1A 2AC 3B 4BCD 5C 6ABD 7A 8(1) 甲图装置中只要A相对B滑动即可，弹簧秤的拉力大小等于B受到的滑动摩擦力大小；乙图装置中要使弹簧秤的拉力大小等于A受到的摩擦力大小，A必须做匀速直线运动，即处于平衡状态 (2) 甲图中A受B和地面的滑动摩擦力而使A处于匀速运动状态，应是这两个滑动摩擦大小之和等于拉力Fa的大小 (3) FN = GB = 150N，B所受滑动摩擦力大小等于此时弹簧秤读数，即为Ff = 60N，则由Ff = FN 可求得= 0.4（注