二輪復(fù)習(xí)專題一力與物體的平衡解讀

1、物理高考二輪復(fù)習(xí)物理高考二輪復(fù)習(xí) 專題一：力與物體的平衡專題一：力與物體的平衡 專 題 要 點(diǎn) 1.重力 產(chǎn)生：重力是由于地面上的物體受到地球的萬有引力而產(chǎn)生的，但兩者不等價(jià)，因?yàn)槿f有引力的一個(gè)分力要提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，而另一個(gè)分力即重力，如圖所示。 大小：隨地理位置的變化而變化。 在兩極：G= F萬 在赤道：G= F萬- F向 一般情況下，在地表附近 G = mg 方向：豎直向下，并不指向地心。 專 題 要 點(diǎn) 2.彈力 產(chǎn)生條件：接觸擠壓形變 大?。簭椈蓮椓=kx，其它的彈力利用牛頓定律和平衡條件求解。 方向：壓力和支持力的方向垂直于接觸面指向被壓或被支持的物體，若接觸面是球

2、面，則彈力的作用線一定過球心，繩的作用力一定沿繩，桿的作用力不一定沿桿。 提醒：繩只能產(chǎn)生拉力，桿既可以產(chǎn)生拉力，也可以產(chǎn)生支持力，在分析豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)該注意兩者的區(qū)別。 專 題 要 點(diǎn) 3.摩擦力 產(chǎn)生條件：接觸且擠壓接觸面粗糙有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。 大小：滑動(dòng)摩擦力,與接觸面的面積無關(guān)，靜摩擦力根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律或平衡條件求解。 方向：沿接觸面的切線方向，并且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。 專 題 要 點(diǎn) 4.電場(chǎng)力 電場(chǎng)力的方向：正電荷受電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向一致，負(fù)電荷受電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反。 電場(chǎng)力的大?。喝魹閯驈?qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力則為恒力，若為非勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力將

3、與位置有關(guān),F = qE。 專 題 要 點(diǎn) 5.安培力 方向：用左手定則判定，F(xiàn)一定垂直于I、B，但I(xiàn)、B不一定垂直，I、B有任一量反向，F(xiàn)也反向。 大?。?。 此公式只適用于B和I互相垂直的情況，且L是導(dǎo)線的有效長度。 當(dāng)導(dǎo)線電流I與 B平行時(shí)， 。 BILF?安0min?F專 題 要 點(diǎn) 6.洛倫茲力 洛倫茲力的方向 洛倫茲力的方向既與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，又與磁場(chǎng)方向垂直，所以洛倫茲力方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向和磁場(chǎng)方向所確定的平面。 洛倫茲力方向總垂直于電荷運(yùn)動(dòng)方向，當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向改變時(shí)，洛倫茲力的方向也發(fā)生改變。 由于洛倫茲力的方向始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力對(duì)電荷永不做

4、功。 洛倫茲力的大?。寒?dāng)， ，此時(shí)電荷受到的洛倫茲力最大。 當(dāng) ， ，即電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，不受洛倫茲力的作用。 當(dāng) ， ，說明磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生力的作用。 ?sinBqVF?洛BqVF?洛時(shí)或001800?0?洛F時(shí)090?專 題 要 點(diǎn) 7.力的合成與分解 由于力是矢量，因此可以用平行四邊形定則進(jìn)行合成與分解，常用正交分解法和力的合成法來分析平衡問題。 8.共點(diǎn)力的平衡 狀態(tài)：靜止或勻速運(yùn)動(dòng)。 F合=0 考考 綱綱 要要 求求 考點(diǎn) 要求 考點(diǎn)解讀 滑動(dòng)摩擦、靜摩擦、 動(dòng)摩擦因數(shù) 物體在共點(diǎn)力的作用下的平衡是靜力學(xué)的基礎(chǔ)?？碱}主要考察重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力作用下的

5、共點(diǎn)力的平衡問題、共點(diǎn)力的合成與分解、物體（或帶電體）平衡條件的應(yīng)用；常用的方法有整體法與隔離法、正交分解法、解矢量三角形、相似三角形。題目一般是以一個(gè)選擇題的形式考查受力分析或者把受力分析、力的合成與分解附在大題中出現(xiàn)。 形變、彈性、胡克定律 矢量和標(biāo)量 力的合成與分解 共點(diǎn)力的平衡 知 識(shí) 網(wǎng) 絡(luò) 典典 例例 精精 析析 題型1.（受力分析問題） 如圖所示，物體A 靠在傾斜的墻面上，在與墻面和B垂直的力F作用下，A、B保持靜止，試分析A、B兩個(gè)物體的受力個(gè)數(shù)。 典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.在分析兩個(gè)以上相互作用物體的受力分析時(shí)，要整體法和隔離法相互結(jié)合。 2.確定摩擦力和彈力的

6、方向時(shí)，通常根據(jù)物體所處的狀態(tài)，采用“假設(shè)法”判斷。 3.當(dāng)直接分析某一物體的受力不方面時(shí)，常通過轉(zhuǎn)移研究對(duì)象，先分析與其相互作用的另一物體的受力，然后根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力，上例中就是先分析了 B 的受力，又分析A的受力。 典典 例例 精精 析析 題型2.（重力、彈力和摩擦力作用下的物體平衡問題） 如圖所示我國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，一警衛(wèi)人員為執(zhí)行任務(wù)，必須冒險(xiǎn)在半球形屋頂上向上緩慢爬行，他在向上爬的過程中（ ） A、屋頂對(duì)他的支持力變大 B、屋頂對(duì)他的支持力變小 C、屋頂對(duì)他的摩擦力變大 D、屋頂對(duì)他的摩擦力變小 若警衛(wèi)人員執(zhí)行任務(wù)后從屋頂 A點(diǎn)開

7、始加速下滑，則摩擦力、支持力又如何？ 典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.本題考查了力學(xué)中的三種力及力的分解、物體平衡條件的應(yīng)用。 2.審題時(shí)要注意“緩慢”的含義，受力分析時(shí)應(yīng)該特別注意摩擦力的方向沿著接觸面的切線方向。 3.要注意靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力的求解方法不同，當(dāng)加速下滑時(shí)受到的是滑動(dòng)摩擦力應(yīng)該根據(jù)公式 求解。 Nf?典典 例例 精精 析析 題型3.（連接體的平衡問題） 如圖所示，兩光滑斜面的傾角分別為300和450,質(zhì)量分別為 2m 和 m 的兩個(gè)滑塊用不可伸長的輕繩通過滑輪連接(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)，分別置于兩個(gè)斜面上并由靜止釋放;若交換兩滑塊位置，再由靜止釋放，則在上述兩種情

8、形中正確的有（ ） (A)質(zhì)量為2m 的滑塊受到重力、繩的張力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用。 (B)質(zhì)量為m的滑塊均沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。 (C)繩對(duì)質(zhì)量為m滑塊的拉力均大于 該滑塊對(duì)繩的拉力。 (D)系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能均守恒。 典典 例例 精精 析析 題型4.（彈簧連接體問題） 如圖，在一粗糙的水平面上有三個(gè)質(zhì)量分別為 m1、m2 、m3 的木塊1、2和3，中間分別用一原長為L，勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來，木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ?，F(xiàn)用一水平力向右拉木塊 3，當(dāng)木塊一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)， 1和3兩木塊之間的距離是（不計(jì)木塊寬度）（ ） kgmLA2.?kgmmLB)(.21?kgmmLC)

9、2(2 .21?kgmmLD)2(22 .21?典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.彈簧連接的物體平衡和運(yùn)動(dòng)是物理中常見的情景，靜止時(shí)的平衡態(tài)即合力為零時(shí)；物體在運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧彈力的大小、方向是可變的，所以在平衡態(tài)時(shí)常有最大速度（例如簡諧振動(dòng)）出現(xiàn)。 2.分析彈簧問題時(shí)，特別注意找到原長位置、平衡位置和極端位置。 3.在計(jì)算題中，彈簧的平衡態(tài)以一個(gè)知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn)，列出平衡方程即可以求解。 典典 例例 精精 析析 題型5.（電場(chǎng)和重力場(chǎng)內(nèi)的物體平衡問題） 如圖，傾角為300的粗糙絕緣斜面固定在水平地面上，整個(gè)裝置處在垂直于斜面向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一質(zhì)量為m、電荷量為-q的小滑塊恰能沿斜面勻速下滑

10、，已知滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，求該勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小。 43典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.電場(chǎng)力的方向與帶電體電性和場(chǎng)強(qiáng)方向有關(guān)，勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)力為恒力。 2.正交分解法在處理物體受多個(gè)力作用的平衡問題時(shí)非常方便，常列兩個(gè)等式： 0, 0?YxFF典典 例例 精精 析析 題型6.（復(fù)合場(chǎng)內(nèi)平衡問題） 如圖，坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，在該區(qū)域有場(chǎng)強(qiáng)E=12N/C、方向沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T、沿水平方向的且垂直于 xOy平面指向紙里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量 m=410-5kg，電荷量q=2.510-5C帶正電的微粒，在 xOy平面內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)

11、 O時(shí)，撤去磁場(chǎng)，經(jīng)一段時(shí)間后，帶電微粒運(yùn)動(dòng)到了 x軸上的P點(diǎn)（g=10m/s2）,求： P點(diǎn)到原點(diǎn)O的距離。 帶電微粒由原點(diǎn) O運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間。 典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.由于洛倫茲力的方向始終與 B和V垂直，因此帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)一定是 勻速直線運(yùn)動(dòng)，即重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力的合力為零，常作為綜合性問題的隱含條件。 2.此題也可以對(duì)撤去磁場(chǎng)后的速度進(jìn)行分解，可以分解成沿電場(chǎng)力方向上的勻加速直線運(yùn)動(dòng)和沿重力方向上的豎直上拋運(yùn)動(dòng)。 典典 例例 精精 析析 題型7.（重力場(chǎng)、磁場(chǎng)內(nèi)通電導(dǎo)線的平衡問題） 如圖，在傾角為 的斜面上，放置一段通電電流為I、長度為L、質(zhì)量為m

12、的導(dǎo)體棒a，棒與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為， 。欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值是多少？如果導(dǎo)體棒a靜止在斜面上且對(duì)斜面無壓力，則所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向如何？ ?tan?典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 通電導(dǎo)線所受的安培力與磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體放置方向密切相關(guān)。而此三者方向不在同一平面內(nèi)，在平面視圖中很難準(zhǔn)確畫出來，因此選擇好的觀察方位，畫出正確的平面視圖，能夠形象、直觀地表達(dá)出三者的關(guān)系非常重要，是有效地解題的關(guān)鍵。 典典 例例 精精 析析 題型8.（電磁感應(yīng)中的平衡問題） 如圖甲，兩根足夠長的、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L1=1m，導(dǎo)軌平面與水平面成，上端

13、連接阻值為的電阻；質(zhì)量為 m = 0.2 kg、阻值金屬棒 ab 放在兩導(dǎo)軌上，距離導(dǎo)軌最上端為L2=4m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個(gè)裝置處于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的情況如圖所示乙所示，為保持 ab 棒靜止，在棒上施加了一平行于導(dǎo)軌平面且垂直于 ab 棒的外力F，已知當(dāng)t=2s時(shí)，F(xiàn) 恰好為零（g=10m/s2）。求：當(dāng)t=2s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。當(dāng)t=3s時(shí)，外力F的大小和方向。當(dāng)t=4s時(shí)，突然撤去外力F，當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)體棒ab端的電壓為多大。 典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1.通電導(dǎo)線（或?qū)w棒）切割磁感線時(shí)的平衡問

14、題，一般要綜合應(yīng)用受力分析、法拉第電磁感應(yīng)定律，左、右手定則和電路的知識(shí)。在這類問題中，感應(yīng)電流的產(chǎn)生和磁場(chǎng)對(duì)電流的作用這兩種現(xiàn)象總是相互聯(lián)系的，而磁場(chǎng)力又將電和力這兩方面問題聯(lián)系起來。 2.感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到的安培力對(duì)導(dǎo)線（或金屬棒）的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。 典典 例例 精精 析析 題型9.（摩擦力問題） 在粗糙的水平面上放一物體 A,A上再放一質(zhì)量為m 的物體B，AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，施加一水平力 F與A，計(jì)算下列情況下 A對(duì)B的摩擦力的大小 當(dāng)AB一起做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)。 當(dāng)AB一起以加速度 a 向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)。 當(dāng)力F足夠大而使 A、B 發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)。 典典 例例 精精

15、 析析 規(guī)律總結(jié)： 摩擦力大小的計(jì)算方法：在計(jì)算摩擦力的大小之前，必須首先分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，判明是滑動(dòng)摩擦力還是靜摩擦力。若是前者用或牛頓運(yùn)動(dòng)定律，若是后者用平衡條件或牛頓第二定律求解。 典典 例例 精精 析析 題型10.（力的合成與分解） 如圖所示，重物的質(zhì)量為 m，輕繩AO和BO的AB端是固定的，平衡時(shí) AO是水平的，BO 與水平面的夾角為 。則AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是 （ ） A. B. C. D. ?cos1mgF ?cot1mgF ?sin2mgF ?sin/2mgF ?典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 在對(duì)實(shí)際問題的求解中，可以用合成法，也可以用效果分解法，還可以

16、用正交分解法。要善于根據(jù)題目要求，靈活選擇解題方法。一般來說，在研究多個(gè)共點(diǎn)力作用的力學(xué)問題時(shí)，選用正交分解法比較方便。 典典 例例 精精 析析 題型11（相似三角形問題） 如圖所示，已知帶電小球 A、B的電荷量分別為QA、QB，OA=OB，都用長L的絕緣絲線懸掛在絕緣墻角 O點(diǎn)處。靜止時(shí)A、B相距為d。為使平衡時(shí)AB間距離減為d/2，可采用以下哪些方法（ ） A.將小球A、B的質(zhì)量都增加到原來的 2倍； B.將小球B的質(zhì)量增加到原來的 8倍； C.將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半； D.將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半， 同時(shí)將小球B的質(zhì)量增加到原來的 2倍。 典典 例例 精精

17、析析 規(guī)律總結(jié)： （1）相似三角形：正確作出力的三角形后，如能判定力的三角形與圖形中已知長度的三角形（幾何三角形）相似，則可用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例求出三角形中力的比例關(guān)系，從而達(dá)到求未知量的目的。 （2）往往涉及三個(gè)力，其中一個(gè)力為恒力，另兩個(gè)力的大小和方向均發(fā)生變化，則此時(shí)用相似三角形分析。 相似三角形法是解平衡問題時(shí)常遇到的一種方法，解題的關(guān)鍵是正確的受力分析，尋找力三角形和結(jié)構(gòu)三角形相似。 典典 例例 精精 析析 題型12（圖解動(dòng)態(tài)平衡問題） 如圖所示，一個(gè)重為 G的勻質(zhì)球放在光滑斜直面上，斜面傾角為，在斜面上有一光滑的不計(jì)厚度的木板擋住球，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)今使板與斜面的夾角緩慢增大，問：在此過程中，球?qū)醢搴颓驅(qū)π泵娴膲毫Υ笮∪绾巫兓?典典 例例 精精 析析 規(guī)律總結(jié)： 1、動(dòng)態(tài)平衡問題：通過控制