新人教高三物理專題復習01：物體的受力和平衡

新人教高三物理專題復習01：物體的受力和平衡課時安排：2課時教學目標：1．通過受力分析，深化對力的概念的認識，提高受力分析的能力2．應(yīng)用力的平衡條件分析、解決平衡類問題本講重點：受力分析、平衡條件的應(yīng)用本講難點：1．受力分析的一般方法2．平衡條件的應(yīng)用一、考綱解讀本專題涉及的考點有：滑動摩擦、靜摩擦、動摩擦因數(shù)；形變、彈性、胡克定律；力的合成和分解?！洞缶V》對“滑動摩擦、靜摩擦、動摩擦因數(shù)，形變、彈性、胡克定律”等考點均為Ⅰ類要求；對“力的合成和分解”為Ⅱ類要求。力是物理學的基礎(chǔ)，是高考必考內(nèi)容。其中對摩擦力、胡克定律的命題幾率較高。主要涉及彈簧類問題、摩擦力等，通過連接體、疊加體等形式進行考查。力的合成與分解、摩擦力的概念及變化規(guī)律是復習的重點。二、命題趨勢本專題的高考熱點主要由兩個：一是有關(guān)摩擦力的問題，二是共點的兩個力的合成問題。本章知識經(jīng)常與牛頓定律、功和能、電磁場等內(nèi)容綜合考查。單純考查本章的題型多以選擇題為主，中等難度。三、例題精析PQF【例1】如圖所示，位于水平桌面上的物塊P質(zhì)量為2m，由跨過定滑輪的輕繩與質(zhì)量為m的物塊Q相連，從滑輪到P和到Q的兩段繩都是水平的。已知Q與P之間以及P與桌面之間的動摩擦因數(shù)都是，滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計。若用一水平向右的力F拉Q使它做勻速運動，則PQFA．B．C．D．解析將P、Q看為一個整體，受兩繩相等的拉力F0和地面的摩擦力f及拉力F作用，做勻速運動，有F=2F0－，再對Q隔離,受力分析，由平衡條件得F=F0+由以上兩式聯(lián)立解得F=。答案：C（甲）（乙）【例2】如圖（甲）所示為雜技表演的安全網(wǎng)示意圖，網(wǎng)繩的結(jié)構(gòu)為正方格形，O、a、b、c、d……等為網(wǎng)繩的結(jié)點，安全網(wǎng)水平張緊后，若質(zhì)量為m的運動員從高處落下，并恰好落在O點上，該處下凹至最低點時，網(wǎng)繩dOe、bOg上均成120°向上的張角，如圖（乙）所示，此時O點受到的向下的沖擊力大小為F．則這時O（甲）（乙）A．FB．C．D．解析：選O點為研究對象，由平衡條件得，，得繩中彈力大小為，B正確?！纠?】物體B放在物體A上，A、B的上下表面均與斜面平行，如圖所示。兩物體恰能沿固定斜面向下做勻速運動（）A．A受到B的摩擦力沿斜面方向向上B．A受到B的摩擦力沿斜面方向向下C．A、B之間的摩擦力為零D，A、B之間是否存在摩擦力取決于A、B表面的性質(zhì)解析：因A、B沿固定斜面向下做勻速運動，故B受到A的摩擦力平行斜面向上，A受到B的摩擦力平行斜面向下，故B正確．【例4】如圖甲所示，粗糙長木板的一端固定在鉸鏈上，木塊放在木板上，開始木板處于水平位置。當木板向下轉(zhuǎn)動，角逐漸增大的過程中，摩擦力Ff的大小隨角變化最有可能的是圖乙中的（）圖甲圖乙解析：當Ff為靜摩擦力時Ff=mgsin，即按正弦規(guī)律變化；當木塊滑動后Ff為動摩擦力，F(xiàn)f=FN=mgcos，即按余弦規(guī)律變化。答案：B?！纠?】如圖所示，質(zhì)量為M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面傾角為θ。質(zhì)量為m的光滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間，A和B都處于靜止狀態(tài)，求地面對三棱柱支持力和摩擦力各為多少？(M+m)gfFN圖甲解析：選取A和B整體為研究對象，它受到重力（M+m）g，(M+m)gfFN圖甲N－（M+m）g=0①F=f②可得N=（M+m）g③NBmgFθ圖乙再以B為研究對象，它受到重力mg，三棱柱對它的支持力NNBmgFθ圖乙NBcosθ=mg④NBsinθ=F⑤解得F=mgtanθ⑥所以f=F=mgtanθ⑦【例6】如圖所示，某個物體在F1、F2、F3和F4四個共點力作用下處于靜止狀態(tài)，若F4的方向沿逆時針轉(zhuǎn)過60°而保持其大小不變，其余三個力的大小和方向均保持不變，則此時物體所受到的合力大小為A．B．C．D．解析：F1、F2、F3和F4四個共點力的合力為零，則F1、F2、F3三個力的合力F′與F4大小相等，方向相反。將F4的方向沿逆時針轉(zhuǎn)過60°時，F(xiàn)4與F′的夾角為120°，則合力大小為。答案：C?！纠?】有些人員，如電梯修理員、牽引專家等，常需要知道繩（或金屬線）中的張力T，可又不便到繩（或線）的自由端去測量．現(xiàn)某家公司制造了一種夾在繩上的儀表（圖中B、C為該夾子的橫截面）．測量時，只要如圖示那樣用一硬桿豎直向上作用在繩上的某點A，使繩產(chǎn)生一個微小偏移量a，借助儀表很容易測出這時繩對硬桿的壓力F?，F(xiàn)測得該微小偏移量為a=12mm，BC間的距離為2L=250mm，繩對橫桿的壓力為F=300N，試求繩中的張力T解析：A點受力如圖，由平衡條件得，①當很小時，②由幾何關(guān)系得③解得④代入數(shù)據(jù)解得N⑤四、考點精煉ACBFα1．如圖所示，質(zhì)量為m，橫截面為直角三角形的物塊ABC，，AB邊靠在豎直墻面上，物塊與墻面間的動摩擦因數(shù)為。F是垂直于斜面ACBFαA．B．C．D．2．當擔心手中豎直拿著的瓶子掉下去時，總是努力把它握得更緊些，這樣做的最終目的是（）A.增大瓶子所受的合外力B.增大手對瓶子的壓力C.增大手對瓶子的摩擦力D.增大手對瓶子的最大靜摩擦力3．物體M位于斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用處于靜止狀態(tài)，如圖所示，如果將外力F撤去，則物體（）A．會沿斜面下滑B．摩擦力方向一定變化C．摩擦力變大D．摩擦力變小4．如圖所示，斜劈ABC放在粗糙的水平地面上，在斜劈上放一重為G的物塊，物塊靜止在斜劈上，今用一豎直向下的力F作用于物塊上，下列說法正確的是（）ACBACBFB．物塊所受的合力不變C．物塊受到的摩擦力增大D．當力F增大到一定程度時，物體會運動5．如圖所示，將一根不能伸長、柔軟的輕繩兩端分別系于A、B兩點上，一物體用動滑輪懸掛在繩子上，達到平衡時，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為F1；將繩子B端移至C點，待整個系統(tǒng)達到平衡時，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為F2；將繩子B端移至D點，待整個系統(tǒng)達到平衡時，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為F3，不計摩擦，則（）A．==B．=<C．F1>F2>F3D．F1=F2<F36．如圖所示，物體靜止于光滑水平面上，水平力F作用于物體的O點，如果要使物體所受的合力方向沿著，應(yīng)對物體再加一個力，這個力的最小值是（）A．FcosθB．FsinθC．FtanθD．FcotθF7．一個截面是直角三角形的木塊放在水平地面上，在斜面上放一個光滑球，球的一側(cè)靠在豎直墻上，木塊處于靜止，如圖所示。若在光滑球的最高點再施加一個豎直向下的力F，木塊仍處于靜止，則木塊對地面的壓力N和摩擦力f的變化情況是（）FA．N增大，f增大B．N增大，f不變C．N不變，f增大D．N不變，f不變8．如圖所示，物體A、B、C疊放在水平桌面上，水平力F作用于C物體，使A、B、C以共同速度向右勻速運動，且三者相對靜止，那么關(guān)于摩擦力的說法，正確的是 （）A．C不受摩擦力作用B．B不受摩擦力作用C．A受摩擦力的合力為零D．以A、B、C為整體，整體受到的摩擦力為零9．（）A．F1=F2B．F1>F2C．F1<F2D．以上三種情況都有可能10．如圖所示，由于靜摩擦力的作用，A靜止在粗糙水平面上，地面對A的支持力為N，若將A稍向右移動一點，系統(tǒng)仍保持靜止，則下列說法中正確的是 （）A．F、N都增大B．F、N都減小C．F增大，N減小D．F減小，N增大11．如圖所示，兩個光滑小球P、Q先后卡在寬度不同、內(nèi)壁光滑的兩個槽中．甲、乙兩圖中球P對槽底的壓力分別為FA、，對左側(cè)壁B處和處的壓力分別為FB、，球Q對右側(cè)壁C處和處的壓力分別為FC、，則（）A．FA=，F(xiàn)B=，F(xiàn)C=B．FA=，F(xiàn)B=－FC，=－C．FA，F(xiàn)B=－FC，=－D．FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C12．某同學做“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，主要步驟是：A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上。B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套。C．用兩個彈簧秤分別勾住繩套，互成角度的拉橡皮條，使橡皮條拉長，結(jié)點到達某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧秤的示數(shù)。D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；E．只用一只彈簧秤，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力Fˊ的圖示。F．比較力Fˊ和F的大小和方向，看他們是否相同，得出結(jié)論。上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號是________和_________②遺漏的內(nèi)容分別是：_________________________和__________________________13．某研究性學習小組在學習了摩擦力之后，通過觀察沙堆的形成測出了沙粒之間的動摩擦因數(shù)。研究的過程如下：研究小組通過觀察沙堆的形成過程可以發(fā)現(xiàn)，由漏斗落下的細沙總是在上形成一個小圓錐體，繼續(xù)下落時，細沙沿圓錐體表面下滑，當圓錐體的母線與底面夾角達到一定角度時，細沙不再下滑，如圖所示。經(jīng)過反復實驗，研究小組得出結(jié)論：沙堆的形成與沙粒之間的動摩擦因數(shù)有關(guān)。該小組只用一把皮卷尺就測定了沙粒之間的動摩擦因數(shù)（假定最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），則：（1）該小組必須的物理量是___________________________________________。（2）動摩擦因數(shù)與這些物理量之間的關(guān)系是____________________________。14．用金屬制成的線材（如鋼絲、鋼筋）受到拉力會伸長，17世紀英國物理學家胡克發(fā)現(xiàn)，金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)的伸長與拉力成正比，這就是著名的胡克定律．這一發(fā)現(xiàn)為后人對材料的研究奠定了重要基礎(chǔ)．現(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿，長為4m，橫截面積為0.8cm2，設(shè)計要求它受到拉力后的伸長量不超過原長的。選用同種材料制成樣品進行測試，通過測試取得數(shù)據(jù)如下：（1）請根據(jù)測試結(jié)果，推導出伸長量x與材料的長度L、材料的橫截面積S及拉力F之間的函數(shù)關(guān)系．（形式為x=__________）（2）通過對樣品的測試，求出現(xiàn)有金屬桿在不超過設(shè)計要求伸長量前提下能承受的最大拉力．（寫出過程）（3）在表中把有明顯誤差的數(shù)據(jù)圈出來．15．密度大于液體密度的固體顆粒，在液體中豎直下沉，但隨著下沉速度變大，固體所受的阻力也變大，故下沉到一定深度后，固體顆粒就會勻速下沉。該實驗是研究球形固體顆粒在水中豎直勻速下沉的速度與哪些量有關(guān)的實驗，實驗數(shù)據(jù)的記錄如下表：（水的密度為kg/m3）次序固體球的半徑r(m)固體的密度ρ(kg/m3)勻速下沉的速度v(m/s)10.5522.2034.9541.1054.4061.6576.60（1）我們假定下沉速度與重力加速度成正比，根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，你可以推得球形固體在水中勻速下沉的速度還與有關(guān)，其關(guān)系式是。（比例系數(shù)可用表示）（2）對勻速下沉的固體球作受力分析，固體球受到浮力（浮力大小等于排開液體的重力）、重力（球體積公式V=計算）、勻速下沉時球受到的阻力?？蓪懗雠c及的關(guān)系式為。（分析和推導過程不必寫）16．如圖所示，兩根相同的橡皮繩OA、OB，開始夾角為0o，在O點處打結(jié)吊一重G=50N的物體后，結(jié)點O剛好位于圓心。AA′BB′O（1）將A、B分別沿圓周向兩邊移至A′、B′，使∠AA′BB′O（2）若將橡皮繩換成無明顯彈性的輕繩，結(jié)點仍在圓心O，在結(jié)點處仍掛重G=50N的重物，并保持左側(cè)輕繩在OA＇不動，緩慢將右側(cè)輕繩從OB＇沿圓周移動，當右側(cè)輕繩移動到什么位置時右側(cè)輕繩中的拉力最?。孔钚≈凳嵌嗌?？17．如圖所示，木板A的質(zhì)量為m，滑塊B的質(zhì)量為M，木板A用繩拴住，繩與斜面平行，B沿傾角為θ的斜面在A木板下勻速下滑．若M＝2m，A、B間以及B與斜面間的動摩擦因數(shù)相同，試求此動摩擦因數(shù)μ18．如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在與水平方向成θ角的恒定推力作用下，在水平地面上做勻速運動．已知木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，試求木塊受到的滑動摩擦力。BAO19．如圖所示，貼著豎直側(cè)面的物體A的質(zhì)量mA=0.2kg，放在水平面上的物體B的質(zhì)量mB=1.0kg，繩和滑輪間的摩擦均不計，且繩的OB部分水平，OA部分豎直，A和B恰好一起勻速運動。取g=10m/sBAO（1）物體B與桌面間的動摩擦因數(shù)？（2）如果用水平力F向左拉B，使物體A和B做勻速運動，需多大的拉力？（3）若在原來靜止的物體B上放一個質(zhì)量與B物體質(zhì)量相等的物體后，物體B受到的摩擦力多大？考點精煉參考答案1．D（物塊ABC受到重力、墻的支持力、摩擦力及推力四個力作用而平衡，由平衡條件不難得出摩擦力大小為，。正確答案為AD）2．D（手中瓶子受力平衡，受到手的靜摩擦力與其重力平衡，而靜摩擦力大小與正壓力無關(guān)，但最大靜摩擦力與正壓力有關(guān)：正壓力越大，最大靜摩擦力越大。）3．BD（有F時，靜摩擦力與F和mgsinθ的合力方向相反，無F時，靜摩擦力與mgsinθ的方向相反。故BD項正確。）4．ABC（在斜劈上放一重為G的物塊，物塊靜止在斜劈上，應(yīng)有物塊與斜劈間的最大靜摩擦力大于或等于重力沿斜面向下的分力。用一豎直向下的力F作用于物塊上，物塊對斜劈的壓力增大，則斜劈對物塊的彈力增大，A正確；此時物塊與斜劈間的最大靜摩擦力仍大于或等于（G＋F）沿斜面向下的分力，物塊不可能運動，D錯誤；物塊所受的合力不變，B正確；實際靜摩擦力等于（G＋F）沿斜面向下的分力，物塊受到的摩擦力增大，C正確。）5．BD（因為是動滑輪，繩子張力處處相等。由幾何關(guān)系可知，B正確；由合力一定時，兩分力與夾角的關(guān)系知D項也正確。）6．B（物體靜止，故其受力平衡，則其受力的合力方向沿方向，已知一分力的大小和方向，又知合力的方向，則可利用矢量三角形：由F矢端向做垂線，此垂線段即為的最小值）7．A（此題除了正規(guī)法解出所求力的表達式進行分析外，也可以采用等效的方法，一個豎直向下的力F相當于增加重力，來判定比較簡單。）8．BC9．A10．B11．B（由整體法，可得FA=，F(xiàn)B=－FC，=－，即B正確。）12．①C；E②C中未記下兩條細繩的方向；E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到了O位置13．（1）測量沙堆的高度H和底面的周長s；（2）。14．解：（1），其中m2/N（2）現(xiàn)有金屬桿最大伸長量cm由（1）中公式得，現(xiàn)有金屬桿在不超過設(shè)計要求伸長量前提下能承受的最大拉力代入數(shù)據(jù)解得N（3）有明顯誤差的數(shù)據(jù)是（3m，1000N）時的0.46cm，應(yīng)為0.48cm；（4m，750N）時的0.22cm，應(yīng)為0.24cm。（只要圈出來即可，不一定要寫出來。）15．（1）、；（2）解析：（1）由表中數(shù)據(jù)可以看出球形固體在水中勻速下沉時的速度還與、有關(guān)，其關(guān)系式為。（2）勻速下沉時，由平衡條件可知重力等于固體球所受的浮力加球所受的阻力，所以，把固體球的質(zhì)量代入上式，結(jié)合可知。16．解：（1）設(shè)OA、OB并排吊起重物時，橡皮條產(chǎn)生的彈力均為F，則它們的合力為2F，與G2F=G，F(xiàn)==25N當A′O、B′O夾角為120°時，橡皮條伸長不變，故F仍為25N，它們互成120°角，合力的大小等于F，即應(yīng)