《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习课件：第2单元 相互作用 物体平衡 专题二 共点力的平衡及其应用 .ppt

专题二 共点力的平衡及其应用,热点题型探究高考模拟演练教师备用习题,热点一 共点力平衡条件及受力分析一般原则,1.共点力平衡条件 (1)平衡特征:物体的加速度为零.物体处于静止或匀速直线运动状态. (2)平衡条件:物体所受共点力的合力为零.,2.受力分析的一般原则 (1)整体与隔离原则:当研究物体间内力时,需要隔离研究对象;当研究外力时,对整体研究一般较为简单,但有时也需要隔离. (2)按顺序分析的原则:一般按照重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序分析研究对象的受力情况. (3)物体受力和运动状态相一致的原则:物体处于平衡状态时,其所受合外力为零;物体处于非平衡状态时,应用牛顿第二定律.,例1 2018·东北育才高中模拟 如图Z2-1所示,M、N两物体叠放在一起,在竖直向上的恒力F作用下,沿竖直墙壁一起向上做匀速直线运动,则关于两物体受力情况的说法正确的是 ( ) A.物体M可能受到6个力 B.物体N可能受到4个力 C.物体M与墙之间一定有摩擦力 D.物体M与N之间一定有摩擦力,图Z2-1,答案 D,变式题 如图Z2-2所示,用轻杆拴接同种材料制成的a、b两物体,它们沿斜面向下做匀速运动.关于a、b的受力情况,以下说法正确的是 ( ) A.a受三个力作用,b受四个力作用 B.a受四个力作用,b受三个力作用 C.a、b均受三个力作用 D.a、b均受四个力作用,图Z2-2,答案 C, 要点总结,(1)注意研究对象的合理选取在分析物体间内力时,必须把受力对象隔离出来,而在分析整体受到的外力时,一般采取整体法,有时也采用隔离法. (2)养成按照一定顺序进行受力分析的习惯. (3)涉及弹簧弹力时,要注意可能性分析. (4)对于不能确定的力可以采用假设法分析.,热点二 动态平衡的问题,例2 如图Z2-3所示为一竖直放置的大圆环,在其水平直径上的A、B两端系着一根不可伸长的柔软轻绳,绳上套有一光滑小铁环.现将大圆环在竖直平面内绕O点顺时针缓慢转过一个微小角度,则关于轻绳对A、B两点的拉力 FA、FB的变化情况,下列说法正确的是( ) A.FA变小,FB变小 B.FA变大,FB变大 C.FA变大,FB变小 D.FA变小,FB变大,图Z2-3,答案 A, 题根分析,通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢变化,物体在这一变化过程中始终处于一系列的平衡状态中,这种平衡称为动态平衡.解决此类问题的基本思路是化“动”为“静”,“静”中求“动”. 对于动态平衡问题,要深刻理解和熟练掌握三种常用方法: (1)解析法:对研究对象进行受力分析,先画出受力示意图,再根据平衡条件列式求解,得到因变量与自变量的一般函数表达式,最后根据自变量的变化确定因变量的变化.,(2)矢量三角形法:对研究对象在动态变化过程中的若干状态进行受力分析,在同一图中作出物体在若干状态下所受的力的矢量三角形,由各边的长度变化及角度变化来确定力的大小及方向的变化,也称为图解法,它是求解动态平衡问题的基本方法.此法的优点是能将各力的大小、方向等变化趋势形象、直观地反映出来,大大降低了解题难度和计算强度.此法常用于求解三力平衡且有一个力是恒力、另一个力方向不变的问题. (3)相似三角形法:在三力平衡问题中,如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化,且题目给出了空间几何关系,多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似,可利用相似三角形对应边成比例进行计算., 变式网络,变式题1 2018·天津红桥二模 如图Z2-4所示,将光滑的小球放在竖直挡板和倾角为的固定斜面间.若以挡板底端为轴缓慢向左转动挡板至水平位置,则在此过程中( ) A.球对斜面的压力先减小再增大 B.球对挡板的压力逐渐减小 C.球对挡板的压力先减小再增大 D.球对斜面的压力逐渐增大,图Z2-4,答案 AC,变式题2 2018·湖南十四校二联 如图Z2-5所示,AC是上端带定滑轮的固定竖直杆,轻杆AB一端通过铰链固定在A点,另一端B悬挂一重为G的物体,且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮C,用力F拉绳,开始时BAC90°.现使BAC缓慢 变小,直到杆AB接近竖直杆AC,此过程中 ( ) A.轻杆AB对B端的弹力大小不变 B.轻杆AB对B端的弹力先减小后增大 C.力F逐渐增大 D.力F先减小后增大,图Z2-5,答案,变式题3 如图Z2-6所示,a、b两细绳一端系着质量为m的小球,另一端系在竖直放置的圆环上,小球位于圆环的中心,开始时绳a水平,绳b倾斜.现将圆环在竖直平面内顺时针缓慢地向右滚动至绳b水平,在此过程中 ( ) A. a上的张力逐渐增大,b上的张力逐渐增大 B. a上的张力逐渐减小,b上的张力逐渐减小 C. a上的张力逐渐减小,b上的张力逐渐增大 D. a上的张力逐渐增大,b上的张力逐渐减小,图Z2-6,答案D, 要点总结,处理动态平衡问题的一般思路 (1)平行四边形定则是基本方法,但也要根据实际情况采用不同的方法,若出现直角三角形,常用三角函数表示合力与分力的关系. (2)图解法的适用情况:用图解法分析物体动态平衡问题时,一般物体只受三个力作用,且有两个不变量,即其中一个力大小、方向均不变,另一个力的方向不变或另两个力的夹角不变.,(3)用力的矢量三角形分析力的最小值问题的规律: 若已知F合的方向、大小及一个分力F1的方向,则另一个分力F2取最小值的条件为F2F1; 若已知F合的方向及一个分力F1的大小、方向,则另一个分力F2取最小值的条件为F2F合.,热点三 多力平衡问题,例3 2018·四川二联 如图Z2-7所示,斜面固定,平行于斜面处于压缩状态的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°角的恒力F,A仍静止,下列说法正确的是 ( ) A.A对斜面的压力一定变小 B.A对斜面的压力可能不变 C.A对斜面的摩擦力一定变大 D.A对斜面的摩擦力可能变为零,图Z2-7,答案 D,图Z2-8,答案 B, 要点总结,当物体受到四个或四个以上的共点力作用而平衡时,一般采用正交分解法,即把物体受到的各个力沿互相垂直的两个方向分解,当物体处于平衡状态时,x方向的合力Fx=0,y方向的合力Fy=0.如果物体在某一方向上做匀速直线运动或静止,则物体在该方向上所受的合力为零.,热点四 平衡中的临界与极值问题,临界状态可理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态.求解平衡中的临界问题时,一般是采用假设推理法,即先假设怎样,然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解,解题的关键是要注意“恰好出现”或“恰好不出现”.求解平衡中的极值问题时,要找准平衡问题中某些物理量变化时出现最大值或最小值对应的状态.,图Z2-9,答案 D,变式题1 2018·武昌模拟 如图Z2-10所示,在水平杆MN上套有两个质量不计的小环A和B,一长度为l、不可伸长的细线两端分别系在环A、B上,并在细线中点挂一个质量为m的物块.已知环A、B与杆间的动摩擦因数均为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.那么系统平衡时小环A、B间的最大距离为 ( ),图Z2-10,答案 A,变式题2 如图Z2-11所示,质量为m的物体放在一个固定斜面上,当斜面的倾角为30°时,物体恰能沿斜面匀速下滑.对物体施加一个大小为F的水平向右的恒力,物体可沿斜面匀速向上滑行.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当斜面倾角增大并超过某一临界角0时,不论水平恒力F为多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,试求: (1)物体与斜面间的动摩擦因数; (2)这一临界角0的大小.,图Z2-11, 要点总结,平衡问题中的自锁问题,其实质是物体发生相对滑动需要克服的力(最大静摩擦力)与物体间正压力同步按相同比例增大,使得动力总不能克服最大静摩擦力,从而发生“自锁效应”.,高考真题,1.2016·全国卷 质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图Z2-12所示.用T表示绳OA段拉力的大小, 在O点向左移动的过程中 ( ) A.F逐渐变大,T逐渐变大 B.F逐渐变大,T逐渐变小 C.F逐渐变小,T逐渐变大 D.F逐渐变小,T逐渐变小,图Z2-12,答案 A,解析作出结点O的受力分析矢量图(动态),F与T的变化情况如图所示,可知F逐渐变大,T逐渐变大,故A正确.,2.2016·全国卷 如图Z2-13所示,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上:一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球.在a和b之间的细线上悬挂一小物块.平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径.不计所有摩擦.小物块的质量为 ( ),图Z2-13,答案 C,3.(多选)2016·全国卷 如图Z2-14所示,一光滑的轻滑轮用细绳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的物块b.外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态.若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则 ( ) A.绳OO'的张力也在一定范围内变化 B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化 C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化,图Z2-14,答案 BD,模拟精选,4.2018·赣州联考 如图Z2-15所示,质量均为m的两个小球A、B固定在轻杆的两端,将其放入光滑的半圆形碗中,杆的长度等于碗的半径,当杆与碗的竖直半径垂直时,两小球刚好能静止,则小球A对碗的压力大小为(重力加速度为g) ( ),图Z2-15,答案 A,5.2018·北京东城二模 假如要撑住一扇用弹簧拉着的门,在门前地面上放一块石头,门往往能推动石头慢慢滑动.然而,在门下缝隙处塞紧一个木楔(侧面如图Z2-16所示),虽然木楔比石头的质量更小,却能把门卡住.下列分析正确的是 ( ) A.门能推动石头是因为门对石头的力大于石头对门的力 B.将门对木楔的力正交分解,其水平分力与 地面给木楔的摩擦力大小相等 C.若门对木楔的力足够大,则门一定能推动 木楔慢慢滑动 D.塞在门下缝隙处的木楔其顶角无论多大都能将门卡住,图Z2-16,答案 B,6.2018·咸阳二模 如图Z2-17所示,a、b两个小球穿在一根光滑的固定杆上,并且通过一条细绳跨过定滑轮连接.已知b球质量为m,杆与水平面成=30°角,不计所有摩擦,重力加速度为g.当两球静止时,Oa段绳与杆的夹角也 为=30°,Ob段绳沿竖直方向,则下列说法正确的是( ) A.a可能受到2个力的作用 B.b可能受到3个力的作用 C.绳子对a的拉力等于mg,图Z2-17,答案 C,1.如图所示,在固定于天花板的轻弹簧下端挂一个小球,小球的重力为G.现使小球靠在倾角为的光滑斜面上,但仍然使轻弹簧保持竖直方向,则该斜面对小球弹力的大小为 ( ) A.Gcos B.Gtan C.G D.0,答案 D,解析 对小球受力分析可知,由于光滑斜面对小球没有摩擦力作用,由平衡条件推知,光滑斜面也不可能对小球有弹力作用,弹簧对小球的拉力跟重力平衡,D正确.,2.如图所示,在倾角为30°的光滑固定斜面上有质量均为m=1 kg的两个小球A、B,两球用劲度系数k=500 N/m的轻质弹簧相连接.现对B施加一水平向左的推力F,使A、B均静止在斜面上,已知弹簧的原长为10 cm,重力加速度g取10 m/s2,则推力F的大小和此时弹簧的长度分别为 ( ),答案 A,3.物体b在力F作用下将物体a压向光滑的竖直墙壁,如图所示,a处于静止状态.现增大力F,则下列说法中正确的是 ( ) A.a受到的摩擦力有两个 B.a受到的摩擦力随F的增大而增大 C.b受到地面的支持力随F的增大而增大 D.b受到地面的支持力大小等于a、b的重力之和,答案 D,4.如图所示,在超市中小明的妈妈买了一个8 kg的大西瓜放到购物车里,然后推着购物车乘自动扶梯匀速上楼,已知自动扶梯的倾角为30°,购物车的底面与后侧面垂直,购物车的底面与扶梯平行.假设小明的妈妈、购物车、自动扶梯间保持相对静止状态,西瓜与购物车内壁间的摩擦可忽略不计,重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是 ( ) A.购物车底面受到的压力等于80 N B.购物车对西瓜的作用力小于80 N C.人对西瓜的作用力等于80 N D.购物车后侧面受到的压力小于80 N,答案 D,5.在一个圆锥形容器内放置两个完全相同的光滑小球,两个小球静止时球心等高,截面如图所示.已知小球的质量为m,圆锥顶角=60°,重力加速度为g.设容器壁对每个小球的弹力大小为FN1,小球之间的弹力大小为FN2,则 ( ),答案 D,6.如图所示,一长木板静止在倾角为的固定斜面上,斜面上有长木板、人、物块,且人、物块、长木板的质量均为m,人、物块与长木板间的动摩擦因数均为1,长木板与斜面间的动摩擦因数为2,重力加速度为g.现长木板上的人用平行于长木板的力推物块,三者始终静止,当物块与长木板间的摩擦力刚好为零时,下列说法正确的是 ( ) A.斜面对长木板的摩擦力为mgsin B.斜面对长木板的摩擦力为32mgcos C.长木板对人的摩擦力为21mgcos D.长木板对人的摩擦力为2mgsin ,答案 D,7.房屋装修工人常用如图所示的简易方式运送材料,图中C为光滑定滑轮.为了保证材料不碰触窗台A、B,需要一人在楼下用一根绳子拽拉,保证材料竖直向上缓慢上升.假定人的位置不变,则在运送过程中 ( ) A. OC绳和OD绳的拉力均逐渐增大 B. OC绳和OD绳的拉力均逐渐减小 C. OC绳的拉力逐渐增大,OD绳的拉力逐渐减小 D. OC绳的拉力逐渐减小,OD绳的拉力逐渐增大,答案 A,8.如图所示,整个装置处于静止状态,A、B两球由一根跨过定滑轮的轻绳相连接,A为一带孔小球,穿在光滑固定的竖直杆OD上,且A球与斜面、地面均不接触,B球与斜面体的接触面光滑,且与地面不接触,C处滑轮摩擦不计,C、B之间的绳与竖直方向成30°角,C、A之间的绳与斜面平行,斜面倾角=30°,A、B两球的质量之比为多少?,9.如图所示,在质量为1 kg的重物P上系着一条长30 cm的细绳,细绳的另一端连着套在水平棒上可以滑动的轻环,轻环与棒间的动摩擦因数为0.75,另有一条跨过大小可忽略的轻质定滑轮的细绳,其一端连在重物P上,另一端挂着重物Q,定滑轮固定在距离圆环50 cm的地方,圆环恰好没有滑动.已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,重力加速度g取10 m/s2,轻环与棒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力. (1)角为多大? (2)长为30 cm的细绳的张力和重物Q的质量各是多少?,