高考物理难点精讲 力和物体的平衡

高考物理难点精讲 力和物体的平衡内容摘要：

1、第 1 页 共 35 页高三复习难点精讲：力和物体的平衡目的要求：通过强化基础训练，内化力的合成与分解、受力分析等解题思想，以形成解题能力。 重点难点：力的合成与分解，受力分析。 第 1 课时：力、力学中常见的三种力基础知识 一、力1、定义：力是物体对物体的作用说明：定义中的物体是指施力物体和受力物体，定义中的作用是指作用力与反作用力。 2、力的性质力的物质性：力不能离开物体单独存在。 力的相互性：力的作用是相互的。 力的矢量性：力是矢量，既有大小也有方向。 力的独立性：一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关。 3、力的分类按性质分类：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等按效果 2、分类：拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等按研究对象分类：内力和外力。 按作用方式分类：重力、电场力、磁场力等为场力，即非接触力，弹力、摩擦力为接触力。 说明：性质不同的力可能有相同的效果，效果不同的力也可能是性质相同的。 4、力的作用效果：是使物体发生形变或改变物体的运动状态5、力的三要素是：大小、方向、作用点6、力的图示：用一根带箭头的线段表示力的三要素的方法。 7、力的单位：是牛顿，使质量为 1 千克的物体产生 1 米秒 2 加速度力的大小为 1 牛顿二、重力1、产生：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力叫重力说明：重力是由于地球的吸引而产生的力，但它并不就等于地球时物体的引力重力是 3、地球对物体的万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球旋转所需的向心力。 由于物体随地球自转所需向心力很小，所以计算时一般可近似地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力。 2、大小：G（说明：物体的重力的大小与物体的运动状态及所处的状态都无关）3、方向：竖直向下（说明：不可理解为跟支承面垂直） 4、作用点：物体的重心5、重心：重心是物体各部分所受重力合力的作用点说明：（l）重心可以不在物体上物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系。 重心是一个等效的概念。 （2）有规则几何形状、质量均匀的物体，其重心在它的几何中心质量分布不均匀的物体，其重心随物体的形状和质量分布的不同而不同。 （3）薄物体的重心可用 4、悬挂法求得三、弹力1、定义：直接接触的物体间由于发生弹性形变而产生的力第 2 页 共 35 页2、产生条件：直接接触，有弹性形变。 3、方向：弹力的方向与施力物体的形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的物体上。 说明：压力、支持力的方向总是垂直于接触面（若是曲面则垂直过接触点的切面）指向被压或被支持的物体。 绳的拉力方向总是沿绳指向绳收缩的方向。 杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向。 4、大小：弹簧在弹性限度内，遵从胡克定律力 F=一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等。 非弹簧类的弹力是形变量越大，弹力越大，一般应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来计算。 四、摩擦力1、定义：当一个物体在另一个物体的 5、表面上相对运动或有相对运动的趋势时，受到的阻碍相对运动或相对运动趋势的力，叫摩擦力，可分为静摩擦力和动摩擦力。 2、产生条件：接触面粗糙； 相互接触的物体间有弹力； 接触面间有相对运动或相对运动趋势。 说明：三个条件缺一不可，特别要注意“相对”的理解3、摩擦力的方向：静摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动趋势方向相反。 动摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动方向相反。 4、摩擦力的大小：静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关，趋势越强，静摩擦力越大，但不能超过最大静摩擦力，即 0f具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。 滑动摩擦力的大小 fN。 说明：滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物 6、体运动的速度和加速度无关，只由动摩擦因数和正压力两个因素决定，而动摩擦因数由两接触面材料的性质和粗糙程度有关规律方法 1、对重力的正确认识重力实际上是物体与地球间的万有引力的一部分（另一部分为物体绕地球旋转所需要的向心力）重力是非接触力。 非特别说明，凡地球上的物体均受到重力。 重力的大小： Gg 为当地的重力加速度 g随纬度和离地面的高度而变。 （赤道上最小，两极最大；离地面越高，g 越小。 在地球表面近似有：1【例 1】关于重力的说法正确的是（ C）A物体重力的大小与物体的运动状态有关，当物体处于超重状态时重力大，当物体处于失重状态时，物体的重力小。 B重力的方向跟支承面垂直 C重力的作用点是物体 7、的重心D重力的方向是垂直向下解析：物体无论是处于超重或失重状态，其重力不变，只是视重发生了变化，物体的重力随在地球上的纬度变化而变化，所以 A 错重力的方向是竖直向下，不可说为垂直向下，垂直往往给人们一种暗示，与支承面垂直，重力的方向不一定很支承面垂直，如斜面上的物体所受重力就不跟支承面垂直所以 重心是重力的作用点，所以 c 对【例 2】下面关于重力、重心的说法中正确的是（ ）A风筝升空后，越升越高，其重心也升高B质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上C舞蹈演员在做各种优美动作的时，其重心位置不断变化D重力的方向总是垂直于地面解析：实际上，一个物体的各个部分都受到重力，重心的说法是从宏 8、观上研究重力对物体第 3 页 共 35 页的作用效果时而引入的一个概念，重心是指一个点（重力的作用点）。 由此可知，重心的具体位置应该由物体的形状和质量分布情况决定，也就是说只要物体的形状和质量分布情况不变，重心与物体的空间位置关系就保持不变。 重心可能在物体外，也可能在物体内，对具有规则集合形状质量均匀分布的物体，重心在物体的几何中心上。 物体位置升高，其重心也跟着升高，根据以上分析可以判断选项 A、C 是正确的，选项 B 是错误的。 重力的方向是“ 竖直向下” 的，要注意“竖直向下”与“垂直于地面”并不完全相同，所以选项 D 的说法是错误的。 【例 3】一人站在体重计上称体重，保持立正姿势称得体 9、重为 G，当其缓慢地把一条腿平直伸出台面，体重计指针稳定后读数为 G/，则（ C ）AGG/ BGG/ C、G G/ D无法判定【错因分析】以为人的一条腿伸出台面，压在台面上的力将减少，错选 A；以为人腿伸出后人将用力保持身体平衡，易错选 B，无从下手分析该题易选 D。 解：人平直伸出腿后，身体重心所在的竖直线必过与台面接触的脚，即重心仍在台面内。 重心是重力的作用点，故应选 C。 2、弹力方向的判断方法（1 ）根据物体的形变方向判断：弹力方向与物体形变方向相反，作用在迫使这个物体形变的那个物体上。 弹簧两端的弹力方向是与弹簧中心轴线相重合，指向弹簧恢复原状方向；轻绳的弹力方向沿绳收缩的方向，离开受力 10、物体；面与面，点与面接触时，弹力方向垂直于面（若是曲面则垂直于切面） ，且指向受力物体球面与球面的弹力沿半径方向，且指向受力物体轻杆的弹力可沿杆的方向，也可不沿杆的方向。 （2 ）根据物体的运动情况。 利用平行条件或动力学规律判断【例 4】如图所示中的球和棒均光滑，试分析它们受到的弹力。 明：分析弹力：找接触面（或接触点）判断是否有挤压（假设法）判断弹力的方向【例 5】如图所示，小车上固定着一根弯成 角的轻杆，杆的另一端固定一个质量为 分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：小车静止；小车以加速度 小车以加速度 a 水平向左加速运动。 答案：（直向上；2与竖直方向夹角 ；2与竖直方向夹角；）3、弹簧弹 11、力的计算与应用【例 6】如图，两木块的的质量分别是 轻弹簧的劲度系数分别为 面的木块压上面的弹簧上，整个系处于平衡状态，现缓慢向上提上面的木块直到它刚离开上面的弹簧，在这个过程中，下面的木块移动的距离为：（ C ）第 4 页 共 35 页解析：对下面的弹簧，初态的弹力为 F=（m1+m2）g，末态的弹力为 F/=x=F/k2=明：研究的弹簧是下面的，劲度系数为 的变化是 、摩擦力方向的判断与应用【例 7】如图所示，小车的质量为 M人的质量为 m，人用恒力 F 拉绳，若人和车保持相对静止不计绳和滑轮质量、车与地面的摩擦，则车对人的摩擦力可能是（ ）A、0 ；B 、mF，方向向右；C、F，方向向左 12、； DF，方向向右解析：由于车与人相对静止，则两者加速度相同，即 a=2F/（M+m） ，若车对人的摩擦力向右，人对车的摩擦力向左，则对人：车：F+f=须 Mm。 则 D 正确；若车对人的摩擦力向左，人对车的摩擦力向右，则对人：F+f=车：a，必须 ，当 =900 时，最小值 明：（1）力的分解不是随意的，要根据力的实际作用效果确定力的分解方向（2 ）利用图解法来定性地分析一些动态变化问题，简单直观有效，是经常使用的方法，要熟练掌握4、正交分解和等效替代【例 7】如图 224 （a）所示，A 、B 质量分别为 放在倾角为 的斜面上以相同的速度匀速下滑，则（ ）（A）无摩擦力作用 （B）B 受到的 13、滑动摩擦力大小为（mAmB） ）B 受到的静摩擦力大小为 （D ）取下 A 物体后，B 物体仍能匀速下滑解析：隔离 A、B ，A 受力和坐标轴如图（b）所示，由平衡条件得： 0 B 受力和坐标轴如图（C）所示，由平衡条件得： A/=0 B 相对静止，静摩擦力，B 在斜面上滑动，滑动摩擦力 联立式式得：fA= mB）= 后，B 受到的滑动磨擦力为 ，B 所受摩擦力仍等于重力沿斜面的下滑分力，所以 B 仍能作匀速直线运动综上所述，本题应选择（B） 、 （C） 、 （D）。 【例 8】某压榨机的结构示意图如图 ,其中 B 为固定铰链,若在 A 处作用于壁的力 F,则由于力 F 的作用，使滑块 C 压 14、紧物块 D，设 C 与 D 光滑接触，杆的重力不计，求物体 D 受到的压力大小是 F 的几倍。 （滑块重力不计）解析：力 F 的作用效果是对 B 杆产生沿两杆的方向的力 2，力生对 C 的向左的力和向下的压力。 由图可知00/10=10，2=F/2=5F。 B 10 10 F A 10 C 9 页 共 35 页第 3 课时：物体的受力分析（隔离法与整体法）基础知识一、物体受力分析方法把指定的研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来，并画出受力图，就是受力分析。 对物体进行正确地受力分析，是解决好力学问题的关键。 1、受力分析的顺序：先找重力，再找接触力（弹力、摩擦力） ，最后分析其它力（场力、浮力等）2、受力分析的几个步骤灵活选择研究对象：也就是说根据解题的目的，从体系中隔离出所要研究的某一个物体，或从物体中隔离出某一部分作为单独的研究对象，对它进行受力分析所选择的研究对象要与周围环境联系密切并且已知量尽量多；对于较复杂问题，由于物体系各部分相互制约，有时要同时隔离几个研究对象才能解决问题究竟怎样选择研。