2019年高考物理 考綱解讀與熱點難點突破 專題01 力與物體的平衡教學案.doc

專題01 力與物體的平衡【2019年高考考綱解讀】高考命題突出受力分析、力的合成與分解方法的考查，也有將受力分析與牛頓運動定律、電磁場、功能關系進行綜合考查。題型一般為選擇題和計算題。高考對本專題內容的考查主要有：對各種性質力特點的理解；共點力作用下平衡條件的應用考查的主要物理思想和方法有：整體法和隔離法；假設法；合成法；正交分解法；矢量三角形法；相似三角形法；等效思想；分解思想。高考試題的考查形式主要有兩種，一種是以生活中的靜力學材料為背景，考查力的合成與分解和共點力的平衡的綜合應用；一種是以現(xiàn)實中可能出現(xiàn)的各種情況，考查力的概念的理解和計算題型仍延續(xù)選擇題的形式【網(wǎng)絡構建】【重點、難點剖析】一、重力、彈力、摩擦力及受力分析1分析受力的思路(1)先數(shù)研究對象有幾個接觸處，每個接觸處最多有兩個力(彈力和摩擦力)(2)同時注意對場力的分析(3)假設法是判斷彈力、摩擦力是否存在及其方向的基本方法2整體法與隔離法在分析兩個或兩個以上的物體間的相互作用時，一般采用整體法與隔離法進行分析；采用整體法進行受力分析時，要注意各個物體的運動狀態(tài)應該相同 【答案】D【方法技巧】受力分析常用技巧1.轉換研究對象法：對于不易判斷的力(如彈力和摩擦力)，可以借助相互接觸物體的受力情況來判定，還可以借助力和運動的關系進行分析和判斷2.假設法：假設彈力、摩擦力存在，運用牛頓第二定律進行相關計算，然后再進一步分析判斷3.整體法和隔離法：是分析連接體問題的重要方法 【變式探究】 (2016全國卷)如圖,兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內的一段固定圓弧上;一細線穿過兩輕環(huán),其兩端各系一質量為m的小球。在a和b之間的細線上懸掛一小物塊。平衡時,a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑。不計所有摩擦。小物塊的質量為() A.B.mC.mD.2m【答案】C【解析】由幾何關系知,Oab為等邊三角形,故AaO=1=30;設細線中的張力為FT,同一根繩子中的張力大小處處相等,故FT=mg,對a處受力分析知,1=2=30,則3=30,故=60,對結點C分析可知, 2FTcos =m物g,解得m物=m,選項C正確。 題型二、靜態(tài)平衡問題例2.如圖所示，重物A被繞過小滑輪P的細線所懸掛，小滑輪P被一根細線系于天花板上的O點，B物體放在粗糙的水平桌面上，O是三根線的結點，bO水平拉著B物體，cO豎直拉著重物 C，aO、bO與cO的夾角如圖所示細線、小滑輪的重力和細線與滑輪間的摩擦力均可忽略，整個裝置處于靜止狀態(tài)若懸掛小滑輪的細線 OP 的張力大小是20 N，則下列說法中正確的是(g10 m/s2)()A重物 A 的質量為2 kgB桌面對 B 物體的摩擦力大小為 10 NC重物 C 的質量為1 kgDOP 與豎直方向的夾角為60【答案】ABC【方法技巧】求解共點力平衡問題常用的方法1.力的合成法：對研究對象受力分析后，應用平行四邊形定則(或三角形定則)求合力的方法力的合成法常用于僅受三個共點力作用且保持平衡的物體 【變式探究】平衡中的臨界與極值問題3如圖所示，三根長度均為l的輕繩分別連接于C、D兩點，A、B兩端被固定在水平天花板上，相距2l.現(xiàn)在C點懸掛一個質量為m的重物，為使CD繩保持水平，在D點上可施加力的最小值為()AmgB.mgC.mg D.mg【答案】C【變式探究】如圖6所示，兩根輕彈簧a、b的上端固定在豎直墻壁上，下端連接在小球上當小球靜止，彈簧a、b與豎直方向的夾角分別為53和37，已知a、b的勁度系數(shù)分別為k1、k2.sin 530.8，cos 530.6，則a、b兩彈簧的伸長量之比為(彈簧a、b均在彈性限度內)()圖6A. B. C. D.【答案】B【解析】作出小球的受力分析圖如圖所示：根據(jù)平衡條件得：Fmg，故a彈簧的彈力F1Fcos 53，b彈簧的彈力F2Fcos 37，根據(jù)胡克定律Fkx，得x，則a、b兩彈簧的伸長量之比為，故B正確 (3)如果物體受到三個力的作用，其中一個力的大小、方向均不變，并且還有另一個力的方向不變，此時可用圖解法分析，即可以通過畫出多個平行四邊形來分析力的變化【變式探究】解析法、圖解法的應用1.如圖所示，一小球在斜面上處于靜止狀態(tài)，不考慮一切摩擦，如果把擋板由豎直位置繞 O 點緩慢轉至水平位置，則此過程中球對擋板的壓力 F1和球對斜面的壓力 F2的變化情況是()AF1先增大后減小，F(xiàn)2一直減小BF1先減小后增大，F(xiàn)2一直減小CF1和 F2都一直在增大DF1和 F2都一直在減小【答案】B法二：“解析法”設斜面傾角為，擋板與豎直方向夾角為，如圖3所示，則由平衡條件可得：F1sin F2cos G，F(xiàn)1cos F2sin ，聯(lián)立解得 F1，F(xiàn)2.擋板緩慢轉至水平位置，由0逐漸增大到，當時，cos ()1，F(xiàn)1最小，所以 F1先減小后增大；增大過程中 tan 隨之增大，F(xiàn)2不斷減小，故選項B正確 【變式探究】如圖10所示為探究電荷間相互作用力的示意圖，圖中金屬球A帶正電，置于絕緣支架上，帶電小球B懸于絕緣絲線的下端，質量為m.當懸在P1點，B球靜止時，兩帶電小球剛好在同一高度，此時絕緣絲線與豎直方向的夾角為，重力加速度為g，則()圖10AA、B間的庫侖力為BA、B間的庫侖力為mgsin C將懸點移到P2，平衡時B低于AD將懸點移到P2，平衡時A、B仍在同一高度【答案】C【解析】當B球處于平衡狀態(tài)時，剛好與A球在同一水平面上，其受力如圖所示，【變式探究】如圖12所示，用兩根絕緣細線將質量為m、長為l的金屬棒ab懸掛在c、d兩處，置于勻強磁場內當棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向角而處于平衡狀態(tài)為了使棒平衡在該位置上，所需的磁場的最小磁感應強度的大小、方向為()圖12A.tan ，豎直向上 B.tan ，豎直向下C.sin ，平行于懸線向下 D.sin ，平行于懸線向上【答案】D【解析】要求所加磁場的磁感應強度最小，應使棒平衡時所受的安培力有最小值由于棒的重力恒定，懸線拉力的方向不變，由畫出的力的三角形可知，安培力與拉力方向垂直時有最小值Fminmgsin ，即IlBminmgsin ，得Bminsin ，方向應平行于懸線向上故選D. 題型五平衡中的臨界與極值問題例5、如圖13所示，兩個小球a、b質量均為m，用細線相連并懸掛于O點，現(xiàn)用一輕質彈簧給小球a施加一個拉力F，使整個裝置處于靜止狀態(tài)，且Oa與豎直方向夾角為45，已知彈簧的勁度系數(shù)為k，則彈簧形變量不可能是()圖13A. B. C. D.【答案】B【方法技巧】1臨界與極值問題解題流程(1)對物體初始狀態(tài)受力分析，明確所受各力的變化特點(2)由關鍵詞判斷可能出現(xiàn)的現(xiàn)象或狀態(tài)變化(3)據(jù)初始狀態(tài)與可能發(fā)生的變化間的聯(lián)系，判斷出現(xiàn)變化的臨界條件或可能存在的極值條件(4)選擇合適的方法作圖或列方程求解2解決臨界與極值問題的常用方法(1)解析法：利用物體受力平衡寫出未知量與已知量的關系表達式，根據(jù)已知量的變化情況來確定未知量的變化情況，利用臨界條件確定未知量的臨界值(2)圖解法：根據(jù)已知量的變化情況，畫出平行四邊形的邊角變化，確定未知量大小、方向的變化，確定未知量的臨界值【變式探究】如圖14，在水平板的左端有一固定擋板，擋板上連接一輕質彈簧緊貼彈簧放一質量為m的滑塊，此時彈簧處于自然長度已知滑塊與板間的動摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力現(xiàn)將板的右端緩慢抬起(板與水平面的夾角為)，直到板豎直，此過程中彈簧彈力的大小F隨夾角的變化關系可能是()圖14【答案】C