《高考物理一輪專題 物體的平衡突破課件 魯科版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪專題 物體的平衡突破課件 魯科版（42頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、主干知識整合主干知識整合一、幾種常見力的比較一、幾種常見力的比較力的種類力的種類產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因或條件或條件作用作用點點大小大小方向方向重力重力由于地球由于地球的吸引的吸引重心重心Gmg豎直向下豎直向下彈力彈力直接接觸、直接接觸、發(fā)生彈性發(fā)生彈性形變形變接觸接觸面面根據(jù)二力平衡根據(jù)二力平衡或牛頓第二定或牛頓第二定律判斷；彈簧律判斷；彈簧的彈力：的彈力：Fkx與引起形變的力的與引起形變的力的方向相反方向相反(壓力、支壓力、支持力垂直于接觸面；持力垂直于接觸面；繩的拉力沿繩指向繩的拉力沿繩指向繩收縮的方向繩收縮的方向)力的力的種類種類產(chǎn)生原因或條產(chǎn)生原因或條件件作用點作用點大小大小方向方向摩擦摩擦
2、力力接觸面粗糙；接觸面粗糙；存在壓力；相存在壓力；相對滑動對滑動 (或有或有相對滑動的趨相對滑動的趨勢勢)接觸接觸面面靜摩擦力：靜摩擦力：0ffm滑動摩擦力：滑動摩擦力：fFN與接觸面相切，與與接觸面相切，與物體相對滑動或相物體相對滑動或相對滑動趨勢方向相對滑動趨勢方向相反反(與運動方向不一與運動方向不一定相反定相反)電場電場力力電場電場電荷電荷FqE(F)正電荷受電場力與正電荷受電場力與場強同向，負電荷場強同向，負電荷受電場力與場強反受電場力與場強反向向力力的的種種類類產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因或條件或條件作用作用點點大小大小方向方向安安培培力力磁場磁場通電通電導(dǎo)體導(dǎo)體FBLI(IB)用左手定則判用左
3、手定則判斷斷(垂直于垂直于I、B所決定的平面所決定的平面)洛洛倫倫茲茲力力磁場磁場運動運動電荷電荷FqvB(vB)用左手定則判用左手定則判斷斷(垂直于垂直于v、B所決定的平面所決定的平面)二、力的合成與分解二、力的合成與分解1力的分解的常用方法：按力的實際作用效果分解、正交力的分解的常用方法：按力的實際作用效果分解、正交分解法分解法2合力與分力的關(guān)系：等效替代合力與分力的關(guān)系：等效替代3力的合成與分解的規(guī)律：平行四邊形定則力的合成與分解的規(guī)律：平行四邊形定則(適用于所有矢適用于所有矢量的合成和分解，如位移、速度、加速度等量的合成和分解，如位移、速度、加速度等)三、共點力作用下物體三、共點力作用
4、下物體(或系統(tǒng)或系統(tǒng))的平衡的平衡1平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運動的狀態(tài)平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運動的狀態(tài)2平衡條件：平衡條件：F0 (在正交的兩個方向上平衡：在正交的兩個方向上平衡：Fx0，F(xiàn)y0)四、物體受力分析四、物體受力分析1受力分析的步驟受力分析的步驟(1)明確研究對象：研究對象可以是一個點、一個物體或明確研究對象：研究對象可以是一個點、一個物體或物體系等物體系等(2)按順序找力：按一重力、二彈力按順序找力：按一重力、二彈力(分析有多少個接觸分析有多少個接觸點，然后根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件分析是否產(chǎn)生彈力點，然后根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件分析是否產(chǎn)生彈力)、三摩擦、三摩擦力、四其他力
5、力、四其他力(如電場力、磁場力等如電場力、磁場力等)的順序來分析物體受的順序來分析物體受力防止多力或漏力力防止多力或漏力(3)畫出力的示意圖：每個力都要標明表示力的符號畫出力的示意圖：每個力都要標明表示力的符號2受力分析的注意事項受力分析的注意事項(1)只分析研究對象受到的力只分析研究對象受到的力(即研究對象以外的物體對研究即研究對象以外的物體對研究對象施加的力對象施加的力)，而不分析研究對象對其他物體施加的力，而不分析研究對象對其他物體施加的力(2)只分析性質(zhì)力，如重力、彈力、摩擦力、電場力只分析性質(zhì)力，如重力、彈力、摩擦力、電場力(包括靜包括靜電力即庫侖力電力即庫侖力)、磁場力、磁場力(洛
6、倫茲力和安培力洛倫茲力和安培力)等，不分析效果力，等，不分析效果力，如向心力等如向心力等(3)分析物體受力時，應(yīng)關(guān)注力的產(chǎn)生條件、物體運動狀態(tài)分析物體受力時，應(yīng)關(guān)注力的產(chǎn)生條件、物體運動狀態(tài)(例如物體的平衡、加速運動與減速運動例如物體的平衡、加速運動與減速運動)、力的反作用力、力的反作用力要點熱點探究要點熱點探究 探究點一三力平衡問題探究點一三力平衡問題1共點力作用下物體的平衡條件共點力作用下物體的平衡條件物體處于平衡狀態(tài)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運動靜止或勻速直線運動)時，作用在物體上時，作用在物體上的所有力的合力為零的所有力的合力為零2三力平衡三力平衡如果物體僅受三個力作用而處于平衡
7、狀態(tài)，則其中任意兩如果物體僅受三個力作用而處于平衡狀態(tài)，則其中任意兩個力的合力與第三個力大小相等、方向相反可根據(jù)平行四邊個力的合力與第三個力大小相等、方向相反可根據(jù)平行四邊形定則，利用直角三角形、相似三角形形定則，利用直角三角形、相似三角形(或正、余弦定理或正、余弦定理)等知等知識，采用合成法、正交分解法、矢量三角形法等方法求解識，采用合成法、正交分解法、矢量三角形法等方法求解 例例1 120112011江蘇卷江蘇卷 如圖如圖1 11 11 1所示，石拱橋的正中央所示，石拱橋的正中央有一質(zhì)量為有一質(zhì)量為m m的對稱楔形石塊，側(cè)面與豎直方向的夾角為的對稱楔形石塊，側(cè)面與豎直方向的夾角為，重力加速
8、度為重力加速度為g g，若接觸面間的摩擦力忽略不計，則石塊側(cè)面，若接觸面間的摩擦力忽略不計，則石塊側(cè)面所受彈力的大小為所受彈力的大小為( () )【點評點評】 本題是應(yīng)用力的合成的方法求解三力作用下物本題是應(yīng)用力的合成的方法求解三力作用下物體的平衡問題，下面的變式題則是應(yīng)用分解的方法求解三力體的平衡問題，下面的變式題則是應(yīng)用分解的方法求解三力作用下物體的平衡問題作用下物體的平衡問題例例1A【解析解析】 以楔形石塊為研究對象，它受到豎直以楔形石塊為研究對象，它受到豎直向下的重力和垂直側(cè)面斜向上的兩個支持力，利用正交向下的重力和垂直側(cè)面斜向上的兩個支持力，利用正交分解法可得：分解法可得：2Fsin
9、mg，則，則 A正確正確 20112011安徽卷安徽卷 一質(zhì)量為一質(zhì)量為m的物塊恰好靜止在的物塊恰好靜止在傾角為傾角為的斜面上現(xiàn)對物塊施加一個豎直向下的恒力的斜面上現(xiàn)對物塊施加一個豎直向下的恒力F，如，如圖圖112所示，則物塊所示，則物塊()A仍處于靜止狀態(tài)仍處于靜止狀態(tài)B沿斜面加速下滑沿斜面加速下滑C受到的摩擦力不變受到的摩擦力不變D受到的合外力增大受到的合外力增大例例1變式題變式題A【解析】【解析】 以物塊為研究對象，當(dāng)沒有以物塊為研究對象，當(dāng)沒有施加恒力施加恒力F時，物塊恰好靜止對物塊受力分析，物塊受重時，物塊恰好靜止對物塊受力分析，物塊受重力、支持力、最大靜摩擦力作用，由平衡條件得：力
10、、支持力、最大靜摩擦力作用，由平衡條件得：mgsinmgcos，即，即tan；當(dāng)對物塊施加一豎直向下的恒力；當(dāng)對物塊施加一豎直向下的恒力F時，時，物塊受重力、支持力、摩擦力和恒力物塊受重力、支持力、摩擦力和恒力F，假設(shè)物塊仍恰好處，假設(shè)物塊仍恰好處于靜止狀態(tài)，則有：于靜止狀態(tài)，則有：(mgF)sin(mgF)cos，同樣得到，同樣得到tan.故物塊仍恰好處于靜止狀態(tài)，此時所受的合力為零，故物塊仍恰好處于靜止狀態(tài)，此時所受的合力為零，摩擦力增大，選項摩擦力增大，選項A正確，選項正確，選項B、C、D錯誤錯誤 探究點二多力平衡問題探究點二多力平衡問題1求解共點力平衡問題的一般思路求解共點力平衡問題的
11、一般思路(1)選擇研究對象；選擇研究對象；(2)采用整體法或隔離法分析對象受力；采用整體法或隔離法分析對象受力；(3)根據(jù)平衡條件列方程；根據(jù)平衡條件列方程；(4)聯(lián)立方程求解聯(lián)立方程求解2多力平衡問題多力平衡問題如果物體受如果物體受n個作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個個作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個力與其余力與其余(n1)個力的合力大小相等、方向相反個力的合力大小相等、方向相反當(dāng)物體受四個及以上共點力的作用而平衡時，一般采用正交分當(dāng)物體受四個及以上共點力的作用而平衡時，一般采用正交分解法求解，即把物體受到的各個力沿互相垂直的兩個方向分解，解法求解，即把物體受到的各個力沿互相垂直的兩
12、個方向分解，當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時，有：當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時，有：Fx合合0，F(xiàn)y合合0.建立坐標建立坐標 標系標系的原則是：讓盡可能少的力分解的原則是：讓盡可能少的力分解 例例2 2如圖如圖113所示，一物塊置于水平地面上當(dāng)用與所示，一物塊置于水平地面上當(dāng)用與水平方向成水平方向成60角的力角的力F1拉物塊時，物塊做勻速直線運動；當(dāng)拉物塊時，物塊做勻速直線運動；當(dāng)改用與水平方向成改用與水平方向成30角的力角的力F2推物塊時，物塊仍做勻速直線推物塊時，物塊仍做勻速直線運動若運動若F1和和F2的大小相等，則物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)的大小相等，則物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)為為()例例2B【解析】【解
13、析】 物體受重力物體受重力mg、支持力、支持力N、摩擦力、摩擦力f、已知力已知力F處于平衡狀態(tài)將這些力正交分解，根據(jù)平衡條件，處于平衡狀態(tài)將這些力正交分解，根據(jù)平衡條件，有：有：F1cos60(mgF1sin60)，F(xiàn)2cos30(mgF2sin30)，聯(lián)立解得：，聯(lián)立解得：2 如圖如圖114所示，置于水平地面的三腳架上固所示，置于水平地面的三腳架上固定著一質(zhì)量為定著一質(zhì)量為m的照相機，三腳架的三根輕質(zhì)支架等長，與的照相機，三腳架的三根輕質(zhì)支架等長，與豎直方向均成豎直方向均成30角，則每根支架中承受的壓力大小為角，則每根支架中承受的壓力大小為()例例2變式題變式題D【解析】【解析】 相機受力如
14、圖所示其中相機受力如圖所示其中F1、F2、F3不在同一平面內(nèi)，將它們按水平方向及豎直方向正交不在同一平面內(nèi)，將它們按水平方向及豎直方向正交分解，由于三根支架與豎直方向的夾角相等，故有：分解，由于三根支架與豎直方向的夾角相等，故有：F1F2F3F，根據(jù)平衡條件有：，根據(jù)平衡條件有：3Fcos30mg，解得：，解得：Fmg，D正確，正確，A、B、C錯誤錯誤 探究點三物體組的平衡問題探究點三物體組的平衡問題求解物體組求解物體組(連接體連接體)平衡問題的方法平衡問題的方法1整體法：當(dāng)幾個物體緊挨、相連時，通常稱這些物體為整體法：當(dāng)幾個物體緊挨、相連時，通常稱這些物體為連接體若這些物體的加速度相同，則將
15、它們作為一個整體來研連接體若這些物體的加速度相同，則將它們作為一個整體來研究，對這個整體進行受力分析，這種方法就是整體法究，對這個整體進行受力分析，這種方法就是整體法2隔離法：把研究對象從周圍物體中隔離出來，只分析其隔離法：把研究對象從周圍物體中隔離出來，只分析其他物體對該物體的作用，不考慮這個物體對其他物體的作用，這他物體對該物體的作用，不考慮這個物體對其他物體的作用，這種分析的方法稱為隔離法當(dāng)連接體內(nèi)的物體加速度不相同時，種分析的方法稱為隔離法當(dāng)連接體內(nèi)的物體加速度不相同時，常采用隔離法；若連接體內(nèi)物體的加速度相同，但要求連接體內(nèi)常采用隔離法；若連接體內(nèi)物體的加速度相同，但要求連接體內(nèi)物體
16、的相互作用力時，也要采用隔離法物體的相互作用力時，也要采用隔離法3同一題目中，往往整體法和隔離法都要用到，這時可先同一題目中，往往整體法和隔離法都要用到，這時可先用整體法分析，再用隔離法分析用整體法分析，再用隔離法分析 例例3 3 20112011海南卷海南卷 如圖如圖115所示，粗糙的水平地所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物塊正在沿斜面以速度面上有一斜劈，斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑，勻速下滑，斜劈保持靜止，則地面對斜劈的摩擦力斜劈保持靜止，則地面對斜劈的摩擦力()A等于零等于零B不為零，方向向右不為零，方向向右C不為零，方向向左不為零，方向向左D不為零，不為零，v0較大
17、時方較大時方向向左，向向左，v0較小時方向向右較小時方向向右例例3A【解析】【解析】 取斜劈和物塊組成的整體為研究對象，取斜劈和物塊組成的整體為研究對象，因物塊沿斜面勻速下滑、斜劈靜止，故說明系統(tǒng)水平方向加因物塊沿斜面勻速下滑、斜劈靜止，故說明系統(tǒng)水平方向加速度為零，由牛頓第二定律可知，水平方向合外力為零，故速度為零，由牛頓第二定律可知，水平方向合外力為零，故地面與斜劈間沒有摩擦力，地面與斜劈間沒有摩擦力，A選項正確選項正確【點評】【點評】 本題也可應(yīng)用隔離法求解，即分別物塊和斜劈進本題也可應(yīng)用隔離法求解，即分別物塊和斜劈進行受力分析，結(jié)合平衡條件和牛頓第三定律求解物體組整行受力分析，結(jié)合平衡
18、條件和牛頓第三定律求解物體組整體以共同的加速度一起運動和整體處于平衡狀態(tài)情況下均可體以共同的加速度一起運動和整體處于平衡狀態(tài)情況下均可應(yīng)用整體法解題物體組各部分運動的加速度不同時，可應(yīng)應(yīng)用整體法解題物體組各部分運動的加速度不同時，可應(yīng)用隔離法求解用隔離法求解如圖如圖116所示，傾角為所示，傾角為的三角滑塊及其斜的三角滑塊及其斜面上的物塊靜止在粗糙水平地面上現(xiàn)用力面上的物塊靜止在粗糙水平地面上現(xiàn)用力F垂直作用在物塊垂直作用在物塊上，物塊及滑塊均未被推動，則滑塊受到地面的靜摩擦力大上，物塊及滑塊均未被推動，則滑塊受到地面的靜摩擦力大小為小為()A0 BFcosCFsin DFtan例例3變式題變式
19、題C【解析】【解析】 取物塊及三角滑塊整體為研取物塊及三角滑塊整體為研究對象，受力如圖所示將力究對象，受力如圖所示將力F沿水平方向及豎直方向分解，沿水平方向及豎直方向分解，由平衡條件可得：由平衡條件可得：fFsin，C正確正確【備選理由】【備選理由】 本題考查了三力平衡問題，試題與生活實際本題考查了三力平衡問題，試題與生活實際相結(jié)合，難度適合廣東高考的特點相結(jié)合，難度適合廣東高考的特點1國家大劇院外部呈橢球型假設(shè)國家大劇院的屋頂為國家大劇院外部呈橢球型假設(shè)國家大劇院的屋頂為半球形，一保潔人員為執(zhí)行保潔任務(wù)，必須在半球形屋頂上向半球形，一保潔人員為執(zhí)行保潔任務(wù)，必須在半球形屋頂上向上緩慢爬行上緩
20、慢爬行(如圖所示如圖所示)，他在向上爬的過程中，他在向上爬的過程中()A屋頂對他的支持力不變屋頂對他的支持力不變B屋頂對他的支持力變大屋頂對他的支持力變大C屋頂對他的摩擦力不變屋頂對他的摩擦力不變D屋頂對他的摩擦力變大屋頂對他的摩擦力變大【解析】【解析】B人在屋頂上爬行時受到三個力，如圖甲所人在屋頂上爬行時受到三個力，如圖甲所示將這三個力構(gòu)成一個閉合三角形，如圖乙所示由幾何關(guān)示將這三個力構(gòu)成一個閉合三角形，如圖乙所示由幾何關(guān)系可看出：系可看出：fmgsin，而，而Nmgcos，當(dāng)人向上爬行時，當(dāng)人向上爬行時，變變小，則小，則f變小、變小、N變大，故選變大，故選B.【備選理由】【備選理由】 本題
21、既考查了正交分解法的應(yīng)用，又考查本題既考查了正交分解法的應(yīng)用，又考查了根據(jù)物體受到的除彈力以外的其他外力，結(jié)合物體的運動狀了根據(jù)物體受到的除彈力以外的其他外力，結(jié)合物體的運動狀態(tài)，確定是否存在因微小形變引起的彈力態(tài)，確定是否存在因微小形變引起的彈力2如圖所示，傾角為如圖所示，傾角為30的斜面固定于豎直墻上，一質(zhì)的斜面固定于豎直墻上，一質(zhì)量分布均勻的光滑球，在水平推力量分布均勻的光滑球，在水平推力F作用下靜止在如圖所示的作用下靜止在如圖所示的位置，位置，F(xiàn)的作用線通過球心設(shè)球所受的重力為的作用線通過球心設(shè)球所受的重力為G，豎直墻對，豎直墻對球的彈力為球的彈力為FN1，斜面對球的彈力為，斜面對球的
22、彈力為FN2.下列說法正確的是下列說法正確的是()AFN1一定等于一定等于FBFN2一定大于一定大于FN1CFN2一定大于一定大于GDF一定小于一定小于G【解析】【解析】C小球受重力小球受重力G、水平推力、水平推力F、墻對球的水、墻對球的水平彈力平彈力FN1、斜面對球的彈力、斜面對球的彈力FN2共四個力作用將共四個力作用將FN2沿水平沿水平和豎直方向正交分解，根據(jù)平衡條件知：和豎直方向正交分解，根據(jù)平衡條件知：FFN2sin30FN1，GFN2cos30.選項選項C正確正確圖圖9 9圖圖1010A圖圖1111C圖圖1212圖圖1313答案答案D圖圖1414C圖圖1515答案答案AB圖圖1616答案答案B圖圖1717答案答案CD
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