2019-2020年高考物理一輪復習專題二共點力的平衡條件和應用精講深剖.doc

2019-2020年高考物理一輪復習專題二共點力的平衡條件和應用精講深剖【專題解讀】1.本專題是本章重要知識和規(guī)律的綜合，特別是受力分析和平衡條件的應用更是高考的重點和熱點2高考對本專題內(nèi)容的考查主要是在選擇題中作為一個考查點出現(xiàn)，但近年在計算題中也作為一個力學或電學考點命題3用到的相關(guān)知識有：受力分析，力的合成與分解，共點力的平衡條件，用到的主要方法有：整體法與隔離法、合成法、正交分解法等考向一受力分析整體法與隔離法的應用1受力分析的基本思路2受力分析的常用方法(1)整體法；(2)隔離法；(3)假設法【例1】如圖1所示，甲、乙兩個小球的質(zhì)量均為m，兩球間用細線連接，甲球用細線懸掛在天花板上現(xiàn)分別用大小相等的力F水平向左、向右拉兩球，平衡時細線都被拉緊則平衡時兩球的可能位置是下列選項中的()圖1關(guān)鍵詞大小相等的力F水平向左、向右拉球；平衡時細線都被拉緊【答案】A【深入思考】在例1中，如果作用在乙球上的力大小為F，作用在甲球上的力大小為2F，則此裝置平衡時的位置可能是()【答案】C【解析】將甲、乙兩個小球作為一個整體，受力分析如圖所示，設上面的繩子與豎直方向的夾角為，則根據(jù)平衡條件可得tan ，再單獨研究乙球，設下面的繩子與豎直方向的夾角為，根據(jù)平衡條件可得tan ，因此>，因此甲球在豎直線的右側(cè)，而乙球在豎直線的左側(cè)，選項C正確方法總結(jié)受力分析的三個常用判據(jù)1條件判據(jù)：不同性質(zhì)的力產(chǎn)生條件不同，進行受力分析時最基本的判據(jù)是根據(jù)其產(chǎn)生條件2效果判據(jù)：有時候是否滿足某力產(chǎn)生的條件是很難判定的，可先根據(jù)物體的運動狀態(tài)進行分析，再運用平衡條件或牛頓運動定律判定未知力(1)物體平衡時必須保持合外力為零(2)物體做變速運動時必須保持合力方向沿加速度方向，合力大小滿足Fma.(3)物體做勻速圓周運動時必須保持合外力大小恒定，滿足Fm，方向始終指向圓心3特征判據(jù)：從力的作用是相互的這個基本特征出發(fā)，通過判定其反作用力是否存在來判定該力是否存在跟蹤演練1(多選)如圖2所示，兩個相似的斜面體A、B在豎直向上的力F的作用下靜止靠在豎直粗糙墻壁上，關(guān)于斜面體A和B的受力情況，下列說法正確的是()AA一定受到四個力BB可能受到四個力CB與墻壁之間一定有彈力和摩擦力DA與B之間一定有摩擦力【答案】AD2(多選)如圖3所示，物體m通過定滑輪牽引另一水平面上的物體沿斜面勻速下滑，此過程中斜面仍靜止，斜面質(zhì)量為M，則水平地面對斜面體()圖3A無摩擦力 B有水平向右的摩擦力C支持力為(Mm)g D支持力小于(Mm)g【答案】BD考向二動態(tài)平衡問題1共點力的平衡(1)平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，稱為平衡狀態(tài)(2)平衡條件：物體所受合力為零，即F合0.若采用正交分解法求平衡問題，則平衡條件是Fx合0，F(xiàn)y合0.(3)常用推論：二力平衡：二力等大反向三力平衡：任意兩個力的合力與第三個力等大反向多力平衡：其中任意一個力與其余幾個力的合力等大反向2動態(tài)平衡物體所受的力一部分是變力，是動態(tài)力，力的大小和方向均要發(fā)生變化，但變化過程中的每一個狀態(tài)均可視為平衡狀態(tài)，所以叫動態(tài)平衡3分析動態(tài)平衡問題的方法方法步驟解析法(1)列平衡方程求出未知量與已知量的關(guān)系表達式；(2)根據(jù)已知量的變化情況來確定未知量的變化情況圖解法(1)根據(jù)已知量的變化情況，畫出平行四邊形邊、角的變化；(2)確定未知量大小、方向的變化【例2】 (多選)如圖4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，斜面體位于同一水平面上，且小球處于平衡，則下列說法中正確的是()圖4A甲圖中斜面對球O彈力最大B丙圖中斜面對球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彈力最小關(guān)鍵詞：小球處于平衡【答案】AD【例3】(多選)如圖5所示，在固定好的水平和豎直的框架上，A、B兩點連接著一根繞過光滑的輕小滑輪的不可伸長的細繩，重物懸掛于滑輪下，處于靜止狀態(tài)若按照以下的方式緩慢移動細繩的端點，則下列判斷正確的是()圖5A只將繩的左端移向A點，拉力變小B只將繩的左端移向A點，拉力不變C只將繩的右端移向B點，拉力變小D只將繩的右端移向B點，拉力變大關(guān)鍵詞：不可伸長的細繩；緩慢移動細繩的端點【答案】BD方法總結(jié)處理動態(tài)平衡問題的一般思路1平行四邊形定則是基本方法，但也要根據(jù)實際情況采用不同的方法，若出現(xiàn)直角三角形，常用三角函數(shù)表示合力與分力的關(guān)系2圖解法的適用情況：圖解法分析物體動態(tài)平衡問題時，一般物體只受三個力作用，且其中一個力大小、方向均不變，另一個力的方向不變，第三個力大小、方向均變化3用力的矢量三角形分析力的最小值問題的規(guī)律：(1)若已知F合的方向、大小及一個分力F1的方向，則另一分力F2的最小值的條件為F1F2；(2)若已知F合的方向及一個分力F1的大小、方向，則另一分力F2的最小值的條件為F2F合跟蹤演練3質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點O，如圖6所示用T表示繩OA段拉力的大小，在O點向左移動的過程中()圖6AF逐漸變大，T逐漸變大BF逐漸變大，T逐漸變小CF逐漸變小，T逐漸變大DF逐漸變小，T逐漸變小【答案】A4(多選)如圖7所示，傾角為30的斜面體靜止在水平地面上，輕繩一端連著斜面上的物體A(輕繩與斜面平行)，另一端通過兩個滑輪相連于天花板上的P點動滑輪上懸掛質(zhì)量為m的物塊B，開始懸掛動滑輪的兩繩均豎直現(xiàn)將P點緩慢向右移動，直到動滑輪兩邊輕繩的夾角為90時，物體A剛好要滑動假設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，物體A與斜面間的動摩擦因數(shù)為.整個過程斜面體始終靜止，不計滑輪的質(zhì)量及輕繩與滑輪的摩擦下列說法正確的是()圖7A物體A的質(zhì)量為mB物體A受到的摩擦力一直增大C地面對斜面體的摩擦力水平向左并逐漸減小D斜面體對地面的壓力逐漸減小【答案】AB考向三平衡中的臨界與極值問題1臨界問題當某物理量變化時，會引起其他幾個物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)“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2極值問題平衡物體的極值，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題一般用圖解法或解析法進行分析3解決極值問題和臨界問題的方法(1)極限法：首先要正確地進行受力分析和變化過程分析，找出平衡的臨界點和極值點；臨界條件必須在變化中去尋找，不能停留在一個狀態(tài)來研究臨界問題，而要把某個物理量推向極端，即極大和極小(2)數(shù)學分析法：通過對問題的分析，依據(jù)物體的平衡條件寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系(畫出函數(shù)圖象)，用數(shù)學方法求極值(如求二次函數(shù)極值、公式極值、三角函數(shù)極值)(3)物理分析方法：根據(jù)物體的平衡條件，作出力的矢量圖，通過對物理過程的分析，利用平行四邊形定則進行動態(tài)分析，確定最大值與最小值【例4】 (多選)如圖8所示，一光滑的輕滑輪用細繩OO懸掛于O點；另一細繩跨過滑輪，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向右上方拉b，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(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()圖8A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)變化關(guān)鍵詞：整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)；F方向不變，大小在一定范圍內(nèi)變化【答案】BD跟蹤演練5將兩個質(zhì)量均為m的小球a、b用細線相連后，再用細線懸掛于O點，如圖9所示用力F拉小球b，使兩個小球都處于靜止狀態(tài)，且細線OA與豎直方向的夾角保持30，則F的最小值為()圖9A.mg Bmg C.mg D.mg【答案】B6.如圖10所示，質(zhì)量為m的物體放在一固定斜面上，當斜面傾角為30時恰能沿斜面勻速下滑對物體施加一大小為F水平向右的恒力，物體可沿斜面勻速向上滑行設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，當斜面傾角增大并超過某一臨界角0時，不論水平恒力F多大，都不能使物體沿斜面向上滑行，試求：圖10(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；(2)這一臨界角0的大小【答案】(1)(2)60【解析】(1)如圖所示，未施加力F時，對物體受力分析，由平衡條件得mgsin 30mgcos 30解得tan 30學以致用生活中平衡問題的實例分析力的平衡問題在日常生活中有許多實例，解答的關(guān)鍵是要建立正確的物理模型，選擇合適的的解題方法，一般按以下步驟進行：【例】一般教室門上都安裝一種暗鎖，這種暗鎖由外殼A、骨架B、彈簧C(勁度系數(shù)為k)、鎖舌D(傾角45)、鎖槽E以及連桿、鎖頭等部件組成，如圖11甲所示設鎖舌D的側(cè)面與外殼A和鎖槽E之間的動摩擦因數(shù)均為，最大靜摩擦力Ffm由FfmFN(FN為正壓力)求得有一次放學后，當某同學準備關(guān)門時，無論用多大的力，也不能將門關(guān)上(這種現(xiàn)象稱為自鎖)，此刻暗鎖所處的狀態(tài)的俯視圖如圖乙所示，P為鎖舌D與鎖槽E之間的接觸點，彈簧由于被壓縮而縮短了x.圖11 (1)試問，自鎖狀態(tài)時D的下表面所受摩擦力的方向(2)求此時(自鎖時)鎖舌D與鎖槽E之間的正壓力的大小(3)無論用多大的力拉門，暗鎖仍然能夠保持自鎖狀態(tài)，則至少要多大？【思維過程】(1)鎖舌有向左運動的趨勢，故下表面受的摩擦力為靜摩擦力，方向向右(2)對鎖舌進行受力分析，根據(jù)平衡條件分別在互相垂直的方向上列方程，再根據(jù)摩擦力計算公式FfmFN，聯(lián)立方程組求解(3)無論用多大的力拉門，暗鎖仍然能夠保持自鎖狀態(tài)，說明正壓力FN無窮大，根據(jù)FN的表達式求解即可【答案】(1)向右(2)(3)0.41解得10.41.