高考物理二輪專題突破 專題一 力與場內(nèi)物體的平衡課件

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1、2017屆高考二輪專題一 力與場內(nèi)物體的平衡學(xué)習(xí)目標(biāo)1、對各種性質(zhì)力特點(diǎn)的理解2、共點(diǎn)力作用下平衡條件的應(yīng)用知識(shí)梳理1.彈力(1)大小：彈簧在彈性限度內(nèi)，彈力的大小可由胡克定律Fkx計(jì)算；一般情況下物體間相互作用的彈力可由 或牛頓運(yùn)動(dòng)定律來求解.(2)方向：一般 于接觸面(或切面)指向 的方向；繩的拉力沿繩指向繩收縮的方向.2.摩擦力(1)大小：滑動(dòng)摩擦力Ff ，與接觸面的 無關(guān)；靜摩擦力0FfFfmax，具體值根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律或平衡條件來求.(2)方向：沿接觸面的 方向，并且跟物體的相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反.切線平衡條件垂直形變恢復(fù)FN面積知識(shí)梳理3.電場力(1)大?。篎qE.若為勻

2、強(qiáng)電場，電場力則為 ；若為非勻強(qiáng)電場，電場力則與電荷所處的位置有關(guān).點(diǎn)電荷間的庫侖力F .(2)方向：正電荷所受電場力方向與場強(qiáng)方向 ，負(fù)電荷所受電場力方向與場強(qiáng)方向 .4.安培力(1)大小：F ，此式只適用于BI的情況，且L是導(dǎo)線的有效長度，當(dāng)BI時(shí)F .(2)方向：用 定則判斷，安培力垂直于B、I決定的平面.左手恒力一致相反BIL0知識(shí)梳理5.洛倫茲力(1)大?。篎 ，此式只適用于Bv的情況.當(dāng)Bv時(shí)F .(2)方向：用 定則判斷，洛倫茲力垂直于B、v決定的平面，洛倫茲力不做功.6.共點(diǎn)力的平衡(1)平衡狀態(tài)：物體靜止或做 .(2)平衡條件：F合 或Fx ，F(xiàn)y .(3)常用推論若物體受n

3、個(gè)作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個(gè)力與其余(n1)個(gè)力的合力大小 、方向 .若三個(gè)共點(diǎn)力的合力為零，則表示這三個(gè)力的有向線段首尾相接組成一個(gè) 三角形.qvB0左手勻速直線運(yùn)動(dòng)000相等相反封閉知識(shí)梳理1.處理共點(diǎn)力平衡問題的基本思路：確定平衡狀態(tài)(加速度為 )巧選研究對象(整體法或隔離法)受力分析建立平衡方程求解或作討論.2.常用的方法(1)在判斷彈力或摩擦力是否存在以及確定它們的方向時(shí)常用 法.(2)求解平衡問題時(shí)常用二力平衡法、矢量 法、正交分解法、相似三角形法、 法等.3.帶電體的平衡問題仍然滿足 條件，只是要注意準(zhǔn)確分析場力電場力、安培力或洛倫茲力.4.如果帶電粒子在重力場、電場和

4、磁場三者組成的復(fù)合場中做直線運(yùn)動(dòng)，則一定是 ，因?yàn)镕洛v.勻速直線運(yùn)動(dòng)零假設(shè)三角形圖解平衡規(guī)律方法難點(diǎn)突破高考題型一 整體法與隔離法的應(yīng)用1.在分析兩個(gè)或兩個(gè)以上物體間的相互作用時(shí)，一般采用整體法與隔離法進(jìn)行分析.2.采用整體法進(jìn)行受力分析時(shí)，要注意系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的狀態(tài)應(yīng)該相同.3.當(dāng)直接分析一個(gè)物體的受力不方便時(shí)，可轉(zhuǎn)移研究對象，先分析另一個(gè)物體的受力，再根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力，此法叫“轉(zhuǎn)移研究對象法”.難點(diǎn)突破典例精析【例1】(多選)(2016 全國)如圖所示，一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO懸掛于O點(diǎn)；另一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b.外力F向右

5、上方拉b，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).若F方向不變，大小在一定范圍內(nèi)變化，物塊b仍始終保持靜止，則()A.繩OO的張力也在一定范圍內(nèi)變化B.物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化難點(diǎn)突破【解析】由于物塊a、b均保持靜止，各繩角度保持不變，對a受力分析得，繩的拉力FTmag，所以物塊a受到繩的拉力保持不變.由滑輪性質(zhì)，滑輪兩側(cè)繩的拉力相等，所以b受到繩的拉力大小、方向均保持不變，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；a、b受到繩的拉力大小、方向均不變，所以O(shè)O的張力不變，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；對b進(jìn)行受力分析，如圖所示.由平衡條件得：FTcos FfF

6、cos ，F(xiàn)sin FNFTsin mbg. 其中FT和mbg始終不變，當(dāng)F大小在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，支持力在一定范圍內(nèi)變化，B選項(xiàng)正確；摩擦力也在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，D選項(xiàng)正確.【答案】BD難點(diǎn)突破難點(diǎn)突破【解析】設(shè)A 的質(zhì)量為m，B 的質(zhì)量為M，隔離光滑圓球B，對B 受力分析如圖所示，可得：FNFcos ，MgFsin 0對兩球組成的整體有：(mM)gFN0【答案】C難點(diǎn)突破高考題型二 受力分析和平衡條件的應(yīng)用動(dòng)態(tài)平衡問題分析的常用方法(1)解析法：一般把力進(jìn)行正交分解，兩個(gè)方向上列平衡方程，寫出所要分析的力與變化角度的關(guān)系，然后判斷各力的變化趨勢.(2)圖解法：能用圖解法分析動(dòng)態(tài)變化的問題

7、有三個(gè)顯著特征：物體一般受三個(gè)力作用；其中有一個(gè)大小、方向都不變的力；還有一個(gè)方向不變的力.難點(diǎn)突破典例精析【例2】(2016 全國卷)如圖所示，兩個(gè)輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上；一細(xì)線穿過兩輕環(huán)，其兩端各系一質(zhì)量為m的小球.在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊.平衡時(shí)，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑.不計(jì)所有摩擦.小物塊的質(zhì)量為()難點(diǎn)突破【解析】如圖所示，圓弧的圓心為O，懸掛小物塊的點(diǎn)為c，由于abR，則aOb為等邊三角形，同一條細(xì)線上的拉力相等，Tmg，合力沿aO方向，則aO為角平分線，由幾何關(guān)系知，acb120，故繩的拉力的合力與物塊的重力大小相等，即每條線上的拉力TGmg

8、，所以小物塊質(zhì)量為m，故C對.【答案】C難點(diǎn)突破高考預(yù)測2、(多選)如圖所示，質(zhì)量分布均勻的光滑小球O，放在傾角均為的斜面體上，斜面體置于同一水平面上，且處于平衡，則下列說法中正確的是()A.甲圖中斜面體對球O彈力最大 B.丙圖中斜面體對球O彈力最小C.乙圖中擋板MN對球O彈力最小 D.丙圖中擋板MN對球O彈力最小難點(diǎn)突破 【解析】將甲、乙、丙、丁四種情況小球的受力圖作在同一幅圖上，如圖，根據(jù)平衡條件得知，丁圖中斜面體對小球的彈力為零，擋板對小球的彈力等于其重力G.斜面體對小球的彈力和擋板對小球的彈力的合力與重力大小相等、方向相反，即得到三種情況下此合力相等， 根據(jù)平行四邊定則得知， 丙圖中擋

9、板MN對球O彈力FN擋最小，甲圖中斜面體對球O彈力FN斜最大.故B、C錯(cuò)誤，A、D正確. 【答案】AD難點(diǎn)突破高考題型三 電學(xué)中的平衡問題典例精析【例3】(2016 全國卷)如圖所示，兩固定的絕緣斜面傾角均為，上沿相連.兩細(xì)金屬棒ab(僅標(biāo)出a端)和cd(僅標(biāo)出c端)長度均為L，質(zhì)量分別為2m和m；用兩根不可伸長的柔軟輕導(dǎo)線將它們連成閉合回路abdca，并通過固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使兩金屬棒水平.右斜面上存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于斜面向上，已知兩根導(dǎo)線剛好不在磁場中，回路電阻為R，兩金屬棒與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，重力加速度大小為g，已知金屬棒ab勻

10、速下滑.求：(1)作用在金屬棒ab上的安培力的大?。?2)金屬棒運(yùn)動(dòng)速度的大小.難點(diǎn)突破【解析】(1)由于ab、cd棒被平行于斜面的導(dǎo)線相連，故ab、cd速度總是相等，cd也做勻速直線運(yùn)動(dòng).設(shè)導(dǎo)線的張力的大小為FT，右斜面對ab棒的支持力的大小為FN1，作用在ab棒上的安培力的大小為F，左斜面對cd棒的支持力大小為FN2，對于ab棒，受力分析如圖甲所示，由力的平衡條件得 甲難點(diǎn)突破2mgsin FN1FTF FN12mgcos 對于cd棒，受力分析如圖乙所示，由力的平衡條件得mgsin FN2FTFT FN2mgcos 聯(lián)立式得：Fmg(sin 3cos ) 難點(diǎn)突破（2）設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)速度大小

11、為v，ab棒上的感應(yīng)電動(dòng)勢為EBLv 安培力FBIL難點(diǎn)突破高考預(yù)測3、如圖所示，在一個(gè)傾角為的斜面上，有一個(gè)質(zhì)量為m，帶負(fù)電的小球P(可視為點(diǎn)電荷)，空間存在著方向垂直斜面向下的勻強(qiáng)磁場，帶電小球與斜面間的摩擦力不能忽略，它在斜面上沿圖中所示的哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，有可能保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)()A.v1方向 B.v2方向 C.v3方向 D.v4方向難點(diǎn)突破【解析】若小球的速度沿v1方向，滑動(dòng)摩擦力與v1的方向相反，即沿圖中v3方向，由左手定則知，小球受到的洛倫茲力方向在斜面平面內(nèi)與v1垂直向下，重力的分力mgsin 沿斜面向下，則知球在斜面平面內(nèi)所受的合外力不為零，小球不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)

12、誤；若小球的速度沿v2方向，滑動(dòng)摩擦力與v2的方向相反，即沿圖中v4方向，由左手定則知，小球受到的洛倫茲力方向在斜面平面內(nèi)與v2垂直向上，重力的分力mgsin 沿斜面向下， 則知球在斜面平面內(nèi)所受的合外力不為零， 小球不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；難點(diǎn)突破若小球的速度沿v3方向，滑動(dòng)摩擦力與v3的方向相反，即沿圖中v1方向，由左手定則知，小球受到的洛倫茲力方向在斜面平面內(nèi)與v3垂直向上，即沿v2方向，重力的分力mgsin 沿斜面向下，則知斜面平面內(nèi)的合外力可能為零，小球有可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故C正確；若小球的速度沿v4方向，滑動(dòng)摩擦力與v4的方向相反，即沿圖中v2方向，由左手定則知，小球受到

13、的洛倫茲力方向在斜面平面內(nèi)與v4垂直向下，重力的分力mgsin 沿斜面向下，則知斜面平面內(nèi)的合外力不可能為零，小球不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤.【答案】C難點(diǎn)突破高考題型四 平衡中的臨界與極值問題1.平衡問題的臨界狀態(tài)是指物體所處的平衡狀態(tài)將要被破壞而尚未被破壞的狀態(tài)，可理解成“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題的描述中常用“剛好”“剛能”“恰好”等語言敘述，解臨界問題的基本方法是假設(shè)推理法.2.臨界問題往往是和極值問題聯(lián)系在一起的.解決此類問題重在形成清晰的物理圖景，分析清楚物理過程，從而找出臨界條件或達(dá)到極值的條件.要特別注意可能出現(xiàn)的多種情況.難點(diǎn)突破典例精析【例4】質(zhì)量為M的木楔傾角

14、為，在水平面上保持靜止，質(zhì)量為m的木塊剛好可以在木楔上表面上勻速下滑.現(xiàn)在用與木楔上表面成角的力F拉著木塊勻速上滑，如圖所示，求：(1)當(dāng) 時(shí)，拉力F有最小值，求此最小值；(2)拉力F 最小時(shí)，木楔對水平面的摩擦力的大小.難點(diǎn)突破 【解析】（1）木塊剛好可以沿木楔上表面勻速下滑，mgsin mgcos ，則tan ，用力F 拉著木塊勻速上滑，受力分析如圖甲所示 Fcos mgsin Ff，F(xiàn)NFsin mgcos ，F(xiàn)fFN.當(dāng) 時(shí)，F(xiàn) 有最小值，F(xiàn)minmg sin 2.難點(diǎn)突破難點(diǎn)突破高考預(yù)測4、(多選)如圖所示，兩個(gè)小球a、b質(zhì)量均為m，用細(xì)線相連并懸掛于O點(diǎn)，現(xiàn)用一輕質(zhì)彈簧給小球a施加

15、一個(gè)拉力F，使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，且Oa與豎直方向夾角為45，已知彈簧勁度系數(shù)為k，則彈簧形變量可能是()難點(diǎn)突破則A、C、D可能，B不可能.【答案】ACD拓展練習(xí)1、如圖所示，小球被輕質(zhì)細(xì)繩系住斜吊著放在靜止的光滑斜面上，設(shè)小球質(zhì)量為m，斜面傾角30，細(xì)繩與豎直方向夾角30，斜面體的質(zhì)量M3m，置于粗糙水平地面上.求：(1)當(dāng)斜面體靜止時(shí)，細(xì)繩對小球拉力的大小；(2)地面對斜面體的摩擦力的大小和方向；(3)若地面對斜面體的最大靜摩擦力等于地面對斜面體支持力的k倍，為了使整個(gè)系統(tǒng)始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，k值必須滿足什么條件？拓展練習(xí)【解析】（1）以小球?yàn)檠芯繉ο笫芰Ψ治鋈鐖D甲所示由共點(diǎn)力的平衡條件，可得在x軸方向有：FTsin FN1sin 在y軸方向有：FN1cos FTcos mg（2）以小球和斜面體整體為研究對象受力分析如圖乙所示,由共點(diǎn)力平衡條件，在x軸方向可得拓展練習(xí)（3）對照第(2)題小球和斜面體整體受力分析圖，由共點(diǎn)力平衡條件，在y軸方向可得FN2FTcos (Mm)g又由題意可知FfmaxkFN2Ff又M3m【答案】見解析本課小結(jié)1、 整體法與隔離法的應(yīng)用2、受力分析和平衡條件的應(yīng)用3、 電學(xué)中的平衡問題4、 平衡中的臨界與極值問題作業(yè)布置1.完成課時(shí)作業(yè)（專題一 力與場內(nèi)物體的平衡）