二轮复习力与平衡专题市公开课一等奖省赛课微课金奖课件

专题一

力与物体平衡第1页内容索引相关知识链接规律方法提炼高考题型1

受力分析整体法与隔离法应用高考题型2静态平衡问题高考题型3动态平衡问题高考题型4平衡中临界与极值问题高考题型5

电学中平衡问题第2页相关知识链接规律方法提炼第3页1.弹力(1)大小:弹簧在弹性程度内，弹力大小可由胡克定律F＝kx计算；普通情况下物体间相互作用弹力可由或牛顿运动定律来求解.(2)方向:普通于接触面(或切面)指向方向；绳拉力沿绳指向绳收缩方向.2.摩擦力(1)大小:滑动摩擦力Ff＝，与接触面无关；静摩擦力增大有一个程度，详细值依据牛顿运动定律或平衡条件来求.(2)方向:沿接触面方向，而且跟物体相对运动或相对运动趋势方向相反.相关知识链接平衡条件形变恢复垂直μFN切线面积第4页3.电场力(1)大小：F＝qE.若为匀强电场，电场力则为；若为非匀强电场，电场力则与电荷所处位置相关.点电荷间库仑力F＝k.(2)方向：正电荷所受电场力方向与场强方向，负电荷所受电场力方向与场强方向.4.安培力(1)大小：F＝，此式只适合用于B⊥I情况，且L是导线有效长度，当B∥I时F＝.(2)方向：用定则判断，安培力垂直于B.I决定平面.恒力一致相反BIL0左手第5页5.洛伦兹力(1)大小：F＝，此式只适合用于B⊥v情况.当B∥v时F＝.(2)方向：用定则判断，洛伦兹力垂直于B.v决定平面，洛伦兹力不做功.6.共点力平衡(1)平衡状态：物体静止或做 运动.(2)平衡条件：F合＝或Fx＝，Fy＝.(3)惯用推论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)个力协力大小、方向.②若三个共点力协力为零，则表示这三个力有向线段首尾相接组成一个三角形.qvB0左手匀速直线000相等相反封闭第6页1.处理平衡问题基本思绪确定平衡状态(加速度为

)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论.2.惯用方法(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们方向时惯用

法.(2)求解平衡问题时惯用二力平衡法、矢量

法、正交分解法、相同三角形法、

法等.规律方法提炼零假设三角形图解第7页3.带电体平衡问题依然满足条件,只是要注意准确分析场力——电场力、安培力或洛伦兹力.4.假如带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成复合场中做直线运动,则一定是,因为F洛⊥v.平衡匀速直线运动第8页受力分析整体法与隔离法应用高考题型1第9页1.基本思绪在分析两个或两个以上物体间相互作用时,普通采取整体法与隔离法进行分析.2.两点注意(1)采取整体法进行受力分析时,要注意系统内各个物体状态应该相同.(2)当直接分析一个物体受力不方便时,可转移研究对象,先分析另一个物体受力,再依据牛顿第三定律分析该物体受力,此法叫“转移研究对象法”.第10页例1(·湖北省黄冈市检测)用两段等长轻质细线将a、b两个小球连接并悬挂于O点,如图1甲所表示,球a受到水平向右力3F作用,球b受到水平向左力F作用,平衡时细线都被拉紧,系统平衡时两球位置情况如图乙所表示,则a、b两球质量之比为A.1∶1 B.1∶2C.2∶1 D.2∶3图1答案√解析第11页解析以整体为研究对象，分析受力如图甲:设Oa线与竖直方向夹角为α，则由平衡条件得:以b球为研究对象，受力如图乙.设ab线与竖直方向夹角为β，则由平衡条件得:由几何关系得到：α＝β ③联立①②③解得：ma＝mb，故A正确，B、C.D错误.第12页拓展训练1(多项选择)(·河南省濮阳市第三次模拟)如图2所表示，质量分别为m1.m2两个物体经过轻弹簧连接，在力F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.此时，力F与水平方向成θ角，弹簧中弹力大小为F1，弹簧轴线与水平方向夹角为α，m1受地面摩擦力大小为Ff，则以下说法正确是A.θ一定大于α B.θ可能等于αC.F一定大于F1 D.F一定大于Ff答案√图2√√解析第13页第14页拓展训练2(·四川省攀枝花市第二次统考)如图3所表示，A.B两个质量分别为m和M物块叠放在水平地面和竖直墙壁之间，处于静止状态.已知A.B交界面与竖直墙壁间夹角为θ，水平地面粗糙，其它各接触面光滑，重力加速度为g，则水平地面对物块B摩擦力大小为答案图3解析√第15页解析先隔离A受力分析，A受重力mg、B对A支持力FN1和左侧墙壁对A支持力FN2，如图甲所表示:依据平衡条件得:FN1cosθ＝FN2，FN1sinθ＝mg，再对A.B整体受力分析，整体受重力、左侧墙壁对整体支持力和地面对整体支持力及摩擦力，如图乙所表示：第16页静态平衡问题高考题型2第17页1.基本思绪:依据物体所处静止或者匀速直线运动状态，受力分析，结合平衡条件列式.2.主要方法:力合成法和正交分解法.第18页例2(·四川省乐山市第二次调研)如图4所表示，质量均为MA.B两滑块放在粗糙水平面上，两轻杆等长，杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接，在两杆铰合处悬挂一质量为m重物C，整个装置处于静止状态，设杆与水平面间夹角为θ.以下说法正确是A.当m一定时，θ越大，轻杆受力越小B.当m一定时，θ越小，滑块对地面压力越大C.当θ一定时，M越大，滑块与地面间摩擦力越大D.当θ一定时，M越小，可悬挂重物C质量m越大答案√解析图4第19页解析将C重力按照作用效果分解，如图所表示:故m一定时，θ越大，轻杆受力越小，故A正确；对A、B.C整体受力分析可知，对地压力为：FN＝(2M＋m)g，与θ无关，故B错误；对A受力分析，受重力、杆推力、支持力和向右静摩擦力，依据平衡条件，有：Ff＝F1cosθ＝，与M无关，故C错误；θ一定时，只要动摩擦因数足够大，即可满足F1cosθ≤μF1sinθ，不论M、m多大，M都不会滑动，故D错误.第20页拓展训练3(·四川省第二次“联测促改”)如图5所表示,斜面固定,平行于斜面处于压缩状态轻弹簧一端连接物块A,另一端固定,最初A静止.在A上施加与斜面成30°角恒力F,A仍静止,以下说法正确是A.A对斜面压力一定变小B.A对斜面压力可能不变C.A对斜面摩擦力一定变大D.A对斜面摩擦力可能变为零答案√图5第21页拓展训练4(·山西省太原市三模)如图6,一光滑轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上物块b,整个系统处于静止状态.现将物块c轻轻放在a上,整个系统依然处于静止状态,则A.绳OO′与竖直方向夹角变小B.绳OO′张力一定变大C.连接a和b绳张力可能不变D.b与桌面间摩擦力保持不变答案解析√图6第22页解析以滑轮为研究对象，受a、b、OO′绳子拉力而平衡，a、b绳子拉力大小等于a重力，其协力与OO′绳子拉力等大反向，将物块c轻轻放在a上，a、b绳子拉力增大，其协力增大，协力方向不变，绳OO′与竖直方向夹角不变，绳OO′张力一定变大，A.C错误，B正确；以b为研究对象，b绳拉力沿水平方向分力等于b与桌面间摩擦力，变大，D错误.第23页动态平衡问题高考题型3第24页1.解析法惯用于能够较简捷列出平衡条件方程情况或者正交分解情况.(1)先受力分析,得出物体受哪几个力而处于平衡状态.(2)建立直角坐标系,正交分解力,列平衡条件方程,或在力三角形中结合三角形知识列平衡条件方程.(3)分析方程中变量有哪些,分析题目信息得到这些物理量是怎样改变.(4)把分析得到改变物理量代入方程,得到平衡条件下受力动态改变情况.第25页2.图解法(1)先受力分析,得出物体受几个力而处于平衡状态.(2)分析题目给出信息,判断物体受力改变方式.(3)把受力对应到几何图形中结合几何知识分析.第26页例3(·河北省衡水中学第一次调研)如图7所表示，a、b、c三根轻细绳悬挂两个质量相同小球A.B保持静止，细绳a是水平，现对B球施加一个水平向右力F，将B缓缓拉到图中虚线位置，A球保持不动，这时三根细绳张力Fa、Fb、Fc改变情况是A.都变大B.都不变C.Fb不变，Fa、Fc变大D.Fa、Fb不变，Fc变大√答案解析图7第27页解析以B为研究对象受力分析，将重力分解，如图甲所表示，由图能够看出，当将B缓缓拉到图中虚线位置过程，绳与竖直方向夹角变大，即Fc逐步变大，F逐步变大；再以A.B整体为研究对象受力分析，如图乙所表示.设b绳与水平方向夹角为α，则竖直方向有：Fbsinα＝2mg得：Fb＝，不变；水平方向：Fa＝Fbcosα＋F，Fbcosα不变，而F逐步变大，故Fa逐步变大.第28页拓展训练5(·宁夏银川一中一模)把一光滑圆环固定在竖直平面内,在光滑圆环最高点有一个光滑小孔,如图8所表示.质量为m小球套在圆环上,一根细线下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住.现拉动细线,使小球沿圆环迟缓上移.在小球移动过程中手对细线拉力F和圆环对小球弹力FN大小改变情况是A.F不变,FN增大 B.F不变,FN减小C.F减小,FN不变 D.F增大,FN不变√图8答案解析第29页解析小球沿圆环迟缓上移可看做受力平衡，对小球进行受力分析，小球受重力G、F、FN三个力.满足受力平衡.作出受力分析图如右:当A点上移时，半径不变，AB长度减小，故F减小，FN不变，故A、B.D错误，C正确.第30页拓展训练6(·湖北省黄冈市调研)如图9所表示，物体A质量大于B质量，绳子质量、滑轮质量、绳与滑轮间摩擦可不计，A.B恰好处于平衡状态，假如将悬点P靠近Q少许使系统重新平衡，则A.物体A重力势能增大B.物体B重力势能增大C.绳张力减小D.P处绳与竖直方向夹角减小答案√解析图9第31页解析B物体对绳子拉力不变,等于物体B重力；动滑轮和物体A整体受重力和两个拉力,拉力大小恒定,重力恒定,故两个拉力夹角不变,如图所表示；所以物体A上升，物体B下降，物体A重力势能增大，物体B重力势能减小，故A正确，B、C.D错误.第32页平衡中临界与极值问题高考题型4第33页1.临界状态平衡问题临界状态是指物体所处平衡状态将要被破坏而还未被破坏状态,可了解成“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题描述中惯用“刚好”“恰能”“恰好”等语言叙述,解临界问题基本方法是假设推理法.2.解题思绪处理这类问题重在形成清楚物理图景,分析清楚物理过程,从而找出临界条件或到达极值条件.要尤其注意可能出现各种情况.第34页例4(·山西省重点中学协作体期末)一个底面粗糙、质量为M斜劈放在粗糙水平面上，斜劈斜面光滑且与水平面成30°角；现用一端固定轻绳系一质量为m小球，小球放在斜面上，小球静止时轻绳与竖直方向夹角也为30°，如图10所表示，试求:(1)当斜劈静止时绳子拉力大小.图10答案解析第35页解析对小球进行受力分析如图甲FTcos30°＋FN1cos30°＝mgFTsin30°＝FN1sin30°第36页(2)若地面对斜劈最大静摩擦力等于地面对斜劈支持力k倍，为使整个系统静止，k值必须满足什么条件？答案解析解析对斜劈进行受力分析如图乙FN2＝Mg＋FN1′cos30°Ff＝FN1′sin30°FN1′＝FN1要使整体不滑动，则有:Ff≤kFN2第37页拓展训练7(·湖北省黄冈市质检)如图11所表示，质量为M物块被质量为m夹子夹住刚好能不下滑，夹子由长度相等轻绳悬挂在A.B两轻环上，轻环套在水平直杆上，整个装置处于静止状态.已知物块与夹子间动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求：(1)直杆对A环支持力大小；图11答案解析第38页解析由题意得，直杆对A.B环支持力FN大小相等，方向竖直向上，选取物块和夹子整体为研究对象，由受力平衡条件可得：2FN＝(M＋m)g第39页(2)夹子右侧部分对物块压力大小.解析因为物块刚好能不下滑，故物块受到两侧夹子摩擦力为最大静摩擦力Ffm，Ffm等于滑动摩擦力，设此时夹子右侧部分对物块压力为F，以物块为研究对象，由平衡条件可得:2Ffm＝MgFfm＝μF答案解析第40页电学中平衡问题高考题型5第41页1.基本思绪要坚持“电学问题力学方法”基本思绪,要结合电学基本规律和力学中受力分析及平衡条件处理问题.2.几点技巧(1)点电荷间作用力大小要用库仑定律.(2)安培力方向判断要先判断磁场方向、电流方向,再用左手定则,同时注意立体图转化为平面图.(3)电场力或安培力出现,可能会对压力或摩擦力产生影响.(4)包括电路问题时,要注意闭合电路欧姆定律使用.第42页例5(·山西省三区八校二模)如图12所表示，间距为L、电阻不计足够长双斜面型平行导轨，左导轨光滑，右导轨粗糙，左、右导轨分别与水平面成α、β角，分别有垂直于导轨斜面向上磁感应强度为B1.B2匀强磁场，两处磁场互不影响.质量为m、电阻均为r导体棒ab、cd与两平行导轨垂直放置且接触良好.ab棒由静止释放，cd棒一直静止不动.重力加速度为g，求：(1)ab棒速度大小为v时经过cd棒电流大小和cd棒受到摩擦力大小.答案解析图12答案看法析第43页解析当导体棒ab速度为v时，其切割磁感线产生感应电动势大小为:E＝B1Lv ①导体棒cd所受安培力为:F2＝B2IL ④若mgsinβ>F2，则摩擦力大小为:若mgsinβ≤F2，则摩擦力大小为:第44页(2)ab

棒匀速运动时速度大小及此时cd

棒消耗电功率.答案解析答案看法析第45页解析设导体棒ab匀速运动时速度为v0，此时导体棒ab产生感应电动势为:E0＝B1Lv0 ⑦导体棒ab所受安培力为:F1＝B1I0L ⑨导体棒ab匀速运动，满足:mgsinα－F1＝0⑩第46页拓展训练8(多项选择)(·广东省汕头市质检)A.C是两个带电小球，质量分别是mA.mC，电荷量大小分别是QA.QC，用两