高考物理一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)微專題二輕繩與輕桿模型問題課件

核心素養(yǎng)微專題二輕繩與輕桿模型問題核心素養(yǎng)微專題二【素養(yǎng)養(yǎng)成】1.輕繩模型:(1)“活結(jié)”:跨過光滑滑輪(或桿、釘子)的輕繩,其兩端張力大小相等。(2)“死結(jié)”:如果幾段輕繩系在一個(gè)結(jié)點(diǎn)上,那么這幾段繩子的張力大小不一定相等?！舅仞B(yǎng)養(yǎng)成】(3)輕繩只能提供拉力,且方向只能沿繩,指向繩收縮的方向。(3)輕繩只能提供拉力,且方向只能沿繩,指向繩收縮的方向。2.輕桿模型:(1)“活桿”:一端由鉸鏈相連的輕質(zhì)活動(dòng)桿,它的彈力方向一定沿桿的方向。(2)“死桿”:輕質(zhì)固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向,需要結(jié)合平衡方程或牛頓第二定律求得。(3)輕桿既可以提供拉力,也可以提供支持力。2.輕桿模型:3.針對兩種模型的三點(diǎn)提醒:(1)這兩種模型均可以發(fā)生突變。(2)輕繩和輕桿都是理想化模型。(3)分析輕桿上的彈力時(shí)可結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)利用牛頓第二定律或共點(diǎn)力平衡分析彈力方向。3.針對兩種模型的三點(diǎn)提醒:【典例突破】【典例1】粗鐵絲彎成如圖所示半圓環(huán)的形狀,圓心為O,半圓環(huán)最高點(diǎn)B處固定一個(gè)小滑輪,小圓環(huán)A用細(xì)繩吊著一個(gè)質(zhì)量為m2的物塊并套在半圓環(huán)上。一根一端拴著質(zhì)量為m1的物塊的細(xì)繩,跨過小滑輪后,另一端系在小圓環(huán)A上。設(shè)小圓環(huán)、滑輪、繩子的【典例突破】質(zhì)量以及相互之間的摩擦均不計(jì),繩子不可伸長。若整個(gè)系統(tǒng)平衡時(shí)∠AOB為α,則兩物塊的質(zhì)量的比值為

(

)A.cos B.2sinC.sin D.2cos

質(zhì)量以及相互之間的摩擦均不計(jì),繩子不可伸長。若整【點(diǎn)睛】題目中輕繩跨過光滑滑輪,所以繩兩端的張力大小相等,故而可以沿繩方向列平衡方程?！军c(diǎn)睛】題目中輕繩跨過光滑滑輪,所以繩兩端的張力大小相等,故【解析】選B。對小環(huán)進(jìn)行受力分析,如圖所示,小環(huán)受上面繩子的拉力m1g,下面繩子的拉力m2g,以及圓環(huán)對它沿著OA向外的支持力,將兩個(gè)繩子的拉力進(jìn)行正交分解,它們在切線方向的分力應(yīng)該相等:【解析】選B。對小環(huán)進(jìn)行受力分析,如圖所示,小環(huán)受上面繩子的m1gsin=m2gcos(α-90°)即:m1cos=m2sinαm1cos=2m2sincos得:=2sin故選B。m1gsin=m2gcos(α-90°)【典例2】如圖所示,水平輕桿的一端固定在墻上,輕繩與豎直方向的夾角為37°,小球的重力為12N,輕繩的拉力為10N,水平輕彈簧的拉力為9N,求輕桿對小球的作用力?！镜淅?】如圖所示,水平輕桿的一端固定在墻上,輕繩與豎直方向【點(diǎn)睛】本題中的桿為輕質(zhì)固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向,可以根據(jù)平衡方程來進(jìn)行求解?！军c(diǎn)睛】本題中的桿為輕質(zhì)固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向【解析】以小球?yàn)檠芯繉ο?受力如圖所示,小球受四個(gè)力的作用:重力、輕繩的拉力、輕彈簧的拉力、輕桿的作用力,其中輕桿的作用力的方向和大小不能確定,重力與彈簧拉力的合力大小為F==15N,設(shè)F與豎直方向夾角為α,sinα=,則α=37°,【解析】以小球?yàn)檠芯繉ο?受力如圖所示,小球受四即方向與豎直方向成37°角斜向下,這個(gè)力與輕繩的拉力恰好在同一條直線上。根據(jù)物體平衡的條件可知,輕桿對小球的作用力大小為5N,方向與豎直方向成37°角斜向右上方。即方向與豎直方向成37°角斜向下,這個(gè)力與輕繩的拉力恰好在同答案:5N,方向與豎直方向成37°角斜向右上方答案:5N,方向與豎直方向成37°角斜向右上方【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.如圖,彈性桿AB的下端固定,上端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球,用水平向右的力F緩慢拉球,使桿發(fā)生彎曲。逐步增加水平力F的大小,則彈性桿AB對球的作用力的方向

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)【強(qiáng)化訓(xùn)練】A.水平向左B.斜向右下方,與豎直方向夾角增大C.斜向左上方,與豎直方向夾角減小D.斜向左上方,與豎直方向夾角增大A.水平向左【解析】選D。對球受力分析,受重力、拉力和桿的彈力,根據(jù)平衡條件,桿的彈力與拉力、重力的合力等值、反向、共線;拉力方向不變、大小變大,重力大小和方向都不變,根據(jù)平行四邊形定則,兩個(gè)力的合力大小逐漸增大,方向向右下方,根據(jù)平衡條件,桿的彈力斜向左上方,與豎直方向夾角增大,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤?！窘馕觥窟xD。對球受力分析,受重力、2.如圖所示,質(zhì)量為m的雜技演員進(jìn)行鋼索表演,當(dāng)演員走到鋼索中點(diǎn)時(shí),鋼索與水平面成θ角,此時(shí)鋼索最低點(diǎn)拉力大小為(重力加速度為g) (

)2.如圖所示,質(zhì)量為m的雜技演員進(jìn)行【解析】選A。以人為研究對象,分析受力情況,作出受力圖,根據(jù)平衡條件:兩繩子合力與重力等大反向,則有:2Fsinθ=mg解得:F=mg,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤?！窘馕觥窟xA。以人為研究對象,分析受力情況,作出受3.如圖所示,輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個(gè)質(zhì)量為10kg的物體,∠ACB=30°,g取10m/s2,求:(1)輕繩AC段的張力FAC的大小。(2)橫梁BC對C端的支持力的大小及方向。3.如圖所示,輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住【解析】物體M處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件可判斷,與物體相連的輕繩拉力大小等于物體的重力,取C點(diǎn)為研究對象,進(jìn)行受力分析,如圖所示?！窘馕觥课矬wM處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件可判斷,與物體相連的(1)圖中輕繩AD跨過定滑輪拉住質(zhì)量為M的物體,物體處于平衡狀態(tài),繩AC段的拉力大小為:FAC=FCD=Mg=10×10N=100N(2)由幾何關(guān)系得:FC=FAC=Mg=100N方向和水平方向成30°角斜向右上方。(1)圖中輕繩AD跨過定滑輪拉住質(zhì)量為M的物體,物體處于平衡答案:(1)100N(2)100N方向與水平方向成30°角斜向右上方答案:(1)100N核心素養(yǎng)微專題二輕繩與輕桿模型問題核心素養(yǎng)微專題二【素養(yǎng)養(yǎng)成】1.輕繩模型:(1)“活結(jié)”:跨過光滑滑輪(或桿、釘子)的輕繩,其兩端張力大小相等。(2)“死結(jié)”:如果幾段輕繩系在一個(gè)結(jié)點(diǎn)上,那么這幾段繩子的張力大小不一定相等。【素養(yǎng)養(yǎng)成】(3)輕繩只能提供拉力,且方向只能沿繩,指向繩收縮的方向。(3)輕繩只能提供拉力,且方向只能沿繩,指向繩收縮的方向。2.輕桿模型:(1)“活桿”:一端由鉸鏈相連的輕質(zhì)活動(dòng)桿,它的彈力方向一定沿桿的方向。(2)“死桿”:輕質(zhì)固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向,需要結(jié)合平衡方程或牛頓第二定律求得。(3)輕桿既可以提供拉力,也可以提供支持力。2.輕桿模型:3.針對兩種模型的三點(diǎn)提醒:(1)這兩種模型均可以發(fā)生突變。(2)輕繩和輕桿都是理想化模型。(3)分析輕桿上的彈力時(shí)可結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)利用牛頓第二定律或共點(diǎn)力平衡分析彈力方向。3.針對兩種模型的三點(diǎn)提醒:【典例突破】【典例1】粗鐵絲彎成如圖所示半圓環(huán)的形狀,圓心為O,半圓環(huán)最高點(diǎn)B處固定一個(gè)小滑輪,小圓環(huán)A用細(xì)繩吊著一個(gè)質(zhì)量為m2的物塊并套在半圓環(huán)上。一根一端拴著質(zhì)量為m1的物塊的細(xì)繩,跨過小滑輪后,另一端系在小圓環(huán)A上。設(shè)小圓環(huán)、滑輪、繩子的【典例突破】質(zhì)量以及相互之間的摩擦均不計(jì),繩子不可伸長。若整個(gè)系統(tǒng)平衡時(shí)∠AOB為α,則兩物塊的質(zhì)量的比值為

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)A.cos B.2sinC.sin D.2cos

質(zhì)量以及相互之間的摩擦均不計(jì),繩子不可伸長。若整【點(diǎn)睛】題目中輕繩跨過光滑滑輪,所以繩兩端的張力大小相等,故而可以沿繩方向列平衡方程?！军c(diǎn)睛】題目中輕繩跨過光滑滑輪,所以繩兩端的張力大小相等,故【解析】選B。對小環(huán)進(jìn)行受力分析,如圖所示,小環(huán)受上面繩子的拉力m1g,下面繩子的拉力m2g,以及圓環(huán)對它沿著OA向外的支持力,將兩個(gè)繩子的拉力進(jìn)行正交分解,它們在切線方向的分力應(yīng)該相等:【解析】選B。對小環(huán)進(jìn)行受力分析,如圖所示,小環(huán)受上面繩子的m1gsin=m2gcos(α-90°)即:m1cos=m2sinαm1cos=2m2sincos得:=2sin故選B。m1gsin=m2gcos(α-90°)【典例2】如圖所示,水平輕桿的一端固定在墻上,輕繩與豎直方向的夾角為37°,小球的重力為12N,輕繩的拉力為10N,水平輕彈簧的拉力為9N,求輕桿對小球的作用力?！镜淅?】如圖所示,水平輕桿的一端固定在墻上,輕繩與豎直方向【點(diǎn)睛】本題中的桿為輕質(zhì)固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向,可以根據(jù)平衡方程來進(jìn)行求解?！军c(diǎn)睛】本題中的桿為輕質(zhì)固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向【解析】以小球?yàn)檠芯繉ο?受力如圖所示,小球受四個(gè)力的作用:重力、輕繩的拉力、輕彈簧的拉力、輕桿的作用力,其中輕桿的作用力的方向和大小不能確定,重力與彈簧拉力的合力大小為F==15N,設(shè)F與豎直方向夾角為α,sinα=,則α=37°,【解析】以小球?yàn)檠芯繉ο?受力如圖所示,小球受四即方向與豎直方向成37°角斜向下,這個(gè)力與輕繩的拉力恰好在同一條直線上。根據(jù)物體平衡的條件可知,輕桿對小球的作用力大小為5N,方向與豎直方向成37°角斜向右上方。即方向與豎直方向成37°角斜向下,這個(gè)力與輕繩的拉力恰好在同答案:5N,方向與豎直方向成37°角斜向右上方答案:5N,方向與豎直方向成37°角斜向右上方【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.如圖,彈性桿AB的下端固定,上端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球,用水平向右的力F緩慢拉球,使桿發(fā)生彎曲。逐步增加水平力F的大小,則彈性桿AB對球的作用力的方向

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)【強(qiáng)化訓(xùn)練】A.水平向左B.斜向右下方,與豎直方向夾角增大C.斜向左上方,與豎直方向夾角減小D.斜向左上方,與豎直方向夾角增大A.水平向左【解析】選D。對球受力分析,受重力、拉力和桿的彈力,根據(jù)平衡條件,桿的彈力與拉力、重力的合力等值、反向、共線;拉力方向不變、大小變大,重力大小和方向都不變,根據(jù)平行四邊形定則,兩個(gè)力的合力大小逐漸增大,方向向右下方,根據(jù)平衡條件,桿的彈力斜向左上方,與豎直方向夾角增大,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。【解析】選D。對球受力分析,受重力、2.如圖所示,質(zhì)量為m的雜技演員進(jìn)行鋼索表演,當(dāng)演員走到鋼索中點(diǎn)時(shí),鋼索與水平面成θ角,此時(shí)鋼索最低點(diǎn)拉力大小為(重力加速度為g) (

)2.如圖所示,質(zhì)量為m的雜技演員進(jìn)行【解析】選A。以人為研究對象,分析受力情況,作出受力圖,根據(jù)平衡條件:兩繩子合力與重力等大反向,則有:2Fsinθ=mg解得:F=mg,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤?！窘馕觥窟xA。以人為研究對象,分析受力情況,作出受3.如圖所示,輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個(gè)質(zhì)量為10kg的物體,∠ACB=30°,g取10m/s2,求:(1)輕繩AC段的張力FAC的大小。(2)橫梁BC對C端的支持力的大小及方向。3.如圖所示,輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住【解析】物體M處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件可判斷,與物體相連的輕繩拉力大小等于物體的重力