高考新课标三维物理 通用版 二轮专题复习 力与物体的平衡

高考新课标三维物理 通用版 二轮专题复习 力与物体的平衡内容摘要：

1、系统知识 明晰备考考什么本专题考查的主要内容有：共点力作用下物体的平衡条件、匀变速直线运动规律的应用及图象问题、动力学的两类基本问题、运动的合成与分解、平抛运动及圆周运动规律、万有引力定律在天体运动及航天中的应用；主要思想方法有：整体法与隔离法、假设法、合成法与分解法、图解法、图象法等。 怎么考本专题知识是历年高考的热点，对物体受力分析、共点力作用下物体的平衡及连接体的平衡、匀变速直线运动规律的应用及图象、平抛运动及圆周运动规律、万有引力与航天等知识的考查，多以选择题的形式出现；平抛运动及圆周运动知识与运动定律、功能关系相结合，多以计算题的形式出现，预计2013 年高考命题仍以此方式进行考查。 怎 2、么办复习时应深刻理解各种性质的力的产生、方向及大小特点、各运动学公式的适用条件、运动的合成与分解的思想方法，熟练运用整体法和隔离法解决连接体问题，综合运用牛顿运动定律和运动学规律解决多过程问题，熟练应用平抛、圆周运动知识处理与牛顿运动定律、功能关系相结合的综合问题，以及圆周运动知识与万有引力定律、天体运动等知识相综合的问题。 第 1 讲 力与物体的平衡摩擦力的分析与计算(解读命题角度)【典 题 感 知 】例 1(2012浙江高考 )如图 111 所示，与水平面夹角为 30的固定斜面上有一质量 m物体。 细绳的一端与物体相连。 另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连。 物体静止在斜面上，弹簧 图11 3、1秤的示数为。 关于物体受力的判断 (取 g9.8 m/s 2)。 下列说法正确的是()A斜面对物体的摩擦力大小为零B斜面对物体的摩擦力大小为 ，方向沿斜面向上C斜面对物体的支持力大小为 N，方向竖直向上3D斜面对物体的支持力大小为 ，方向垂直斜面向上思路点拨解答本题时应注意以下两点：(1)定滑轮不计摩擦，弹簧秤的示数等于绳子拉力大小。 (2)物体静止在斜面上，物体合力一定为零。 解析 因物体的重力沿斜面方向的分力 01，与弹簧秤的示数相等，故斜面对物体的摩擦力大小为 0，则选项 A 正确，选项 B 错误；斜面对物体的支持力大小为 01 NN，方向垂直斜面向上，则选项 C、D 错32 3误。 答案 A 4、(掌握类题通法)【理 论 升 华 】一、基础知识要记牢1分类(1)静摩擦力(大小 0FF (2)滑动摩擦力(大小 FF N)。 2方向与物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反，沿接触面的切线方向。 3产生条件(1)相互接触且接触面粗糙；(2)有相对运动或相对运动趋势；(3)接触面间有弹力。 二、方法技巧要用好1物体间静摩擦力的有无及方向判断方法(1)“假设法”和“反推法”。 假设法：先假设没有摩擦力(即光滑) 时，看相对静止的物体间能否发生相对运动。 若能，则有静摩擦力，方向与相对运动方向相反；若不能，则没有静摩擦力。 反推法：是从被研究物体表现出的运动状态这个结果反推出它必须具有的条件，分析组成条件的 5、相关因素中摩擦力所起的作用，就容易判断摩擦力的方向了。 (2)利用牛顿第二定律判断：先假设物体受摩擦力作用，并假设出方向，利用牛顿第二定律或平衡条件列式计算。 若 F 静 0，则有静摩擦力；F 静 0，说明其方向与假设方向相同；F 静 0，说明其方向与假设方向相反。 (3)利用牛顿第三定律(即相互作用力的关系 )来判断。 此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的” ，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向。 2摩擦力大小的计算方法(1)滑动摩擦力大小：与正压力成正比，公式为 FF N，其中 示正压力，而正压力不一定等于重力 G。 (2)静摩擦力大小：一般由受力物体所处的运动状态，根 6、据平衡条件或牛顿第二定律来计算，其取值范围是 0FF 3)计算摩擦力大小时应注意的问题：在确定摩擦力大小之前，必须先分析物体的运动状态，判断物体所受的是静摩擦力还是滑动摩擦力。 若是静摩擦力，则不能用 FF N 来计算，只能根据物体所处的状态(平衡或加速) ，由平衡条件或牛顿第二定律求解。 三、易错易混要明了(1)接触面间有弹力存在时，不一定有摩擦力，但有摩擦力存在时，一定有弹力存在。 (2)接触面间的动摩擦因数 一定时，滑动摩擦力与弹力成正比，但静摩擦力的大小与弹力无关。 共点力作用下物体的平衡(解读命题角度)【典 题 感 知 】例 2(2012新课标全国卷 )如图 112 所示，一小球放置在木板与 7、竖直墙面之间。 设墙面对球的压力大小为 对木板的压力大小为 木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。 不计摩擦，在此过程中()AF 终减小，F 终增大BF 终减小，F 终减小 图 112CF 增大后减小，F 终减小DF 增大后减小，F 减小后增大思路点拨(1)木板缓慢转动过程中，球处于动态平衡状态。 (2)墙面对球的压力 对木板的压力 3)可用图解法分析 解析 对小球受力分析，如图所示，根据物体的平衡条件，可将三个力构建成矢量三角形，随着木板顺时针缓慢转到水平位置，木板对球的弹力 小，球对木板的压力大小 面对球的压力大小 B 对。 答案 B(掌握类题通法)【理 论 8、升 华 】一、基础知识要记牢1平衡状态物体处于静止或匀速直线运动的状态。 2动态平衡物体在缓慢移动过程中，可认为其速度、加速度均为零，物体处于平衡状态。 3平衡条件F 合 0 或共点力平衡的几个重要推论(1)三个或三个以上的共点力平衡，某一个力( 或其中某几个力的合力)与其余力的合力等大反向。 (2)同一平面上的三个不平行的力平衡，这三个力必为共点力，且表示这三个力的有向线段可以组成一个封闭的矢量三角形。 二、方法技巧要用好1求解共点力平衡问题的一般思路 物 体 静 止或 做 匀 速直 线 运 动a 0 物 体 处 于平 衡 状 态 共 点 力平 衡 巧 选 研 究 对象 整 体 法或 隔 离 法 受 9、 力分 析 求 解 或作 讨 论2求解共点力平衡问题常用的方法(1)力的合成法：对研究对象受力分析后，应用平行四边形定则( 或三角形定则)求合力的方法。 力的合成法常用于仅受三个共点力作用而平衡时。 (2)正交分解法：把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上，然后分别列出两个方向上合力为零的方程求解。 当物体受四个及四个以上共点力作用而平衡时，一般采用正交分解法。 (3)图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下力的矢量图( 画在同一个图中)，然后根据有向线段(表示力) 的长度变化情况判断各个力的变化情况。 三、易错易混要明了用图解法分析动态平衡问题时要在矢量三角 10、形中确定不变的量和改变的量。 连接体的平衡问题(解读命题角度)【典 题 感 知 】例 3(2012山东高考 )如图 113 所示，两相同轻质硬杆O 2 可绕其两端垂直纸面的水平轴 O、O 1、O 2 转动，在 O 点悬挂一重物 M，将两相同木块 m 紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止。 F f 表示木块与挡板间摩擦力的大小，F N 表示木块与挡板间正压力的大小。 若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且 2 始终等高， 图 113则()AF f 变小 BF f 不变CF N 变小 DF N 变大思路点拨(1)由系统的对称性可知，装置两侧木块与挡板间的摩擦力、压力大小均相等。 (2) 解析 选重物 M 11、 及两个木块 m 组成的系统为研究对象，系统受力情况如图甲所示，根据平衡条件有 2 M2m )g，即 ，与两M 2m挡板间距离稍许增大后，F 以选项 A 错误，选项 B 正确；如图乙所示，将绳的张力 F 沿 O 2两个方向分解为 2，则 2 ，当挡板间距离稍许增大后，F 不变， 变大， 变小，故 左边木块 m 为研究对象，其受力情况如图丙所示，根据平衡条件得 1，当两挡板间距离稍许增大后，F 1变大， 变大，变大，因此 选项 C 错误，选项 D 正确。 答案 (掌握类题通法)【理 论 升 华 】一、基础知识要记牢1整体法当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力时，则可以选整个系统为研究对象 12、，而不必对系统内部物体一一隔离分析。 2隔离法为了弄清系统内某个物体的受力情况，一般采用隔离法。 二、方法技巧要用好同一题目中，若采用隔离法，往往先用整体法，再用隔离法，用隔离法分析时，一般先从受力最少的物体入手。 三、易错易混要明了正确区分内力和外力。 对几个物体组成的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当隔离某一物体分析时，原来的内力变成了外力，要画在受力图上。 复合场中带电体的平衡(解读命题角度)【典 题 感 知 】例 4如图 114 所示，质量 .1 阻 ，长度 l0.4 m 的导体棒 放在 U 型金属框架上，框架质量 .2 在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数 13、距 0.4 m 的 互平行，电阻不计且足够长。 电阻 的 直于 整个装置处于竖直向上的匀强磁 图114场中，磁感应强度 B。 垂直于 加 F2 N 的水平恒力，静止开始无摩擦地运动，始终与 持良好接触，当 动到某处时，框架开始运动。 设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取 10 m/框架开始运动时 度 v 的大小。 破题关键点(1)框架能启动的动力是什么力。 框架刚要启动时应满足什么关系。 (2)导体棒 哪几个力作用。 当框架开始运动时，导体棒 于什么运动状态。 解析 框架的压力F1m 1g 框架受水平面的支持力FNm 2gF 1 依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力F N 14、的感应电动势EBl v 电流 I 到的安培力F 安 框架开始运动时F 安 F 2 由上述各式代入数据解得v6 m/s 答案 6 m/s(掌握类题通法)【理 论 升 华 】一、基础知识要记牢1电场力F向与场强方向相同或相反。 2安培力FBI) ，方向用左手定则判定。 3洛伦兹力F v)，方向用左手定则判定。 说明：电荷在电场中一定受电场力作用，电流或电荷在磁场中不一定受磁场力作用。 二、方法技巧要用好带电体在复合场中的平衡问题或导体棒在磁场中的平衡问题，无非是多考虑带电体所受的电场力、洛伦兹力或导体棒受的安培力，分析方法与力学中的平衡问题完全相同。 三、易错易混要明了(1)分析电场力或洛伦兹力时，注意带电体的电性。 (2)分析带电粒子受力时。