高中物理学案阶段提升课第4章力与平衡

第4章受力分析的方法(科学思维——科学推理)整体法和隔离法并不是对立的，要从具体问题的实际情况中，灵活选取研究对象，恰当地将隔离法和整体法结合使用。如图，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面，m2在空中)，力F与水平方向成θ角，则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是()A.f＝tanθB．f＝FsinθC．N＝m1g＋m2g－FcosθD．N＝m1g＋m2g－Fsinθ【解析】选D。把质量为m1、m2的两个物体看成一个整体进行研究，进行受力分析，水平方向上：f＝Fcosθ，故选项A、B错误；竖直方向上：N＋Fsinθ＝m1g＋m2g，所以N＝m1g＋m2g－Fsinθ，故选项C错误，D正确。1．(水平3)(多选)如图所示，甲、乙两物体用压缩的轻质弹簧连接静止于倾角为θ的粗糙斜面体上，斜面体始终保持静止，则下列判断正确的是()A．物体甲一定受到4个力的作用B．物体甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下C．物体乙所受的摩擦力不可能为零D．水平面对斜面体无摩擦力作用【解析】选C、D。若压缩的弹簧对甲向上的弹力大小恰好等于甲的重力沿斜面向下的分力，则甲只受三个力作用，A、B错误；因弹簧对乙有沿斜面向下的弹力，乙的重力也有沿斜面向下的分力，故乙一定具有向下运动的趋势，乙一定受到沿斜面向上的摩擦力作用，C正确；取甲、乙和斜面为一整体分析受力，由水平方向合力为零可得，水平面对斜面体无摩擦力作用，D正确。2.(水平4·2021·郑州高一检测)如图所示，工地上的建筑工人用砖夹搬运四块相同的砖，假设每块砖的质量均为m，砖与砖夹的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当砖处于平衡状态时，则右边砖夹对砖施加的水平力最小为()A．eq\f(4mg,μ)B．eq\f(3mg,μ)C．eq\f(2mg,μ)D．eq\f(mg,μ)【解析】选C。以四块砖为研究对象，进行受力分析，砖恰好静止不动，则砖所受到的摩擦力刚好达到最大，即f1＝f2＝μF又f1＋f2＝4mg联立上式可得：F＝eq\f(2mg,μ)所以右边砖夹对砖施加的水平力最小为F＝eq\f(2mg,μ)，故选C。共点力的平衡问题(科学思维—科学推理)1．解决共点力平衡问题的四种方法(难度☆☆☆☆)：物理观念情境模型建构方法静态平衡物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反合成法物体受三个共点力的作用而平衡,将其一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件效果分解法物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组都满足平衡条件正交分解法动态平衡物体受到三个力作用,一个力不变,另外两个力方向发生变化,且满足平衡条件图解法2.平衡中的临界和极值问题(难度☆☆☆☆)：问题类型情境建构模型分析方法临界问题①轻绳恰好断开②刚好固定在某点涉及当某物理量发生变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体的平衡状态恰好出现的问题假设法解析法图解法极值问题①某力不能超过②两物体恰好脱离涉及在力的变化过程中的最大值或最小值的问题总结：常见的临界状态：(1)两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0(主要体现为两物体间的弹力为0)；(2)绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值；绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中张力为0；(3)存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大。(多选)有一直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略，不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示，现将P环向左移一小段距离，两环将再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力FN和细绳拉力FT的变化情况是()A．FN不变B．FN变大C．FT变大D．FT变小【解析】选A、D。以两环组成的整体分析受力情况如图甲所示，根据平衡条件得，FN＝2mg保持不变；再以Q环为研究对象，分析受力情况如图乙所示，设细绳与OB杆间夹角为α，由平衡条件得，细绳的拉力FT＝eq\f(mg,cosα)，P环向左移一小段距离时，α减小，cosα变大，FT变小，故A、D正确，B、C错误。1．(水平2)如图所示，光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止。现缓慢地拉绳，在使小球沿球面由A到半球的顶点B的过程中，半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化情况是()A．N变大，T变小B．N变小，T变大C．N变小，T先变小后变大D．N不变，T变小【解析】选D。以小球为研究对象，分析小球受力情况：重力G，轻绳的拉力T和半球面的支持力N，作出N、T的合力F，由平衡条件得知F＝G。由△NFA∽△AO1O得eq\f(N,AO)＝eq\f(F,O1O)＝eq\f(T,O1A)得到N＝eq\f(AO,O1O)G，T＝eq\f(O1A,O1O)G由题缓慢地将小球从A点拉到B点过程中，O1O、AO不变，O1A变小，可见T变小；N不变。故D正确，A、B、C错误。2.(水平4·2021·成都高一检测)如图所示，一物体在三根不可伸长的轻绳的作用下处于静止状态，ac轻绳与竖直方向成37°角，bc轻绳与竖直方向成53°角。已知ac轻绳与bc轻绳能够承受的最大拉力均为20N，cd轻绳能够承受足够大的拉力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8。则所挂物体的最大质量为()A．1.6kgB．2.4kgC．2.5kgD．2.8kg【解析】选C。以c点为原点建立直角坐标系，如图所示：沿x轴：Tb＝Tcsin37°沿y