2019版高考物理通用版二轮复习讲义:第一部分 第一板块 第1讲 明“因”熟“力”破解共点力的平衡问题 Word版含解析.pdf
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1、 第第 1 讲讲 Error!Error! 考法考法 学法学法 平衡问题是历年高考的重点,高考既可能在选择题中单独考查平衡问题,也可能在 计算题中综合考查平衡问题。考查的内容主要包括:对各种性质的力的理解; 平衡问题是历年高考的重点,高考既可能在选择题中单独考查平衡问题,也可能在 计算题中综合考查平衡问题。考查的内容主要包括:对各种性质的力的理解; 共点力作用下平衡条件的应用。 该部分内容主要解决的是选择题中的受力分析和 共点力平衡问题。用到的思想方法有 : 整体法和隔离法 ; 假设法 ; 合成法 ; 正交分解法;矢量三角形法;相似三角形法;等效思想;分解思想。 共点力作用下平衡条件的应用。
2、该部分内容主要解决的是选择题中的受力分析和 共点力平衡问题。用到的思想方法有 : 整体法和隔离法 ; 假设法 ; 合成法 ; 正交分解法;矢量三角形法;相似三角形法;等效思想;分解思想。 提提能能点点 一一 根根据据不不同同力力的的特特点点, ,正正确确进进行行受受力力分分析析基 基础 础保保分 分类 类考考点点 练练练练就就能能过过关关 知能全通知能全通 受力分析是整个高中阶段物理知识的基础,能正确进行受力分析是解答力学问题的受力分析是整个高中阶段物理知识的基础,能正确进行受力分析是解答力学问题的 关键。关键。 1受力分析的一般步骤受力分析的一般步骤 2分析三种典型力的注意事项分析三种典型力
3、的注意事项 (1)弹力:弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直,且指向受力物体。弹力:弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直,且指向受力物体。 (2)静摩擦力:两物体接触处有无静摩擦力,要根据物体间有无相对运动趋势或根据平 衡条件进行判断。 静摩擦力:两物体接触处有无静摩擦力,要根据物体间有无相对运动趋势或根据平 衡条件进行判断。 (3)滑动摩擦力:利用公式求解滑动摩擦力时,一定要注意分析接触面间的实际压力, 不能简单地代入重力求解。 滑动摩擦力:利用公式求解滑动摩擦力时,一定要注意分析接触面间的实际压力, 不能简单地代入重力求解。 题点全练题点全练 1.多选多选(2018湖北中学调研湖北
4、中学调研)如图所示,顶角为如图所示,顶角为 的光滑圆锥体固 定在水平面上,一质量为 的光滑圆锥体固 定在水平面上,一质量为 m 的匀质圆环套在圆锥体上处于静止状态, 重力加速度大小为 的匀质圆环套在圆锥体上处于静止状态, 重力加速度大小为 g,下列判断正确的是,下列判断正确的是 ( ) A圆锥体对圆环的作用力方向垂直于圆锥的侧面圆锥体对圆环的作用力方向垂直于圆锥的侧面 B圆锥体对圆环的作用力方向竖直向上圆锥体对圆环的作用力方向竖直向上 C圆环的张力不为零圆环的张力不为零 D圆环的张力方向指向圆环的圆心圆环的张力方向指向圆环的圆心 解析:选解析:选 BC 由题意知圆环受重力和圆锥体对圆环的作用力
5、处于平衡状态,则圆锥体 对圆环的作用力与圆环所受的重力等大反向, 即圆锥体对圆环的作用力方向竖直向上, 故 由题意知圆环受重力和圆锥体对圆环的作用力处于平衡状态,则圆锥体 对圆环的作用力与圆环所受的重力等大反向, 即圆锥体对圆环的作用力方向竖直向上, 故 A 错误,错误,B 正确;质量为正确;质量为 m 的匀质圆环套在圆锥体上,圆环有被撑开的趋势,所以圆环的张 力不为零,故 的匀质圆环套在圆锥体上,圆环有被撑开的趋势,所以圆环的张 力不为零,故 C 正确;圆环的张力方向沿圆环的切线方向,故正确;圆环的张力方向沿圆环的切线方向,故 D 错误。错误。 2.如图所示,小明在水平桌面上将三个形状不规则
6、的石块成功叠放在一 起,下列说法正确的是 如图所示,小明在水平桌面上将三个形状不规则的石块成功叠放在一 起,下列说法正确的是( ) A石块石块 a 一定只受两个力一定只受两个力 B石块石块 b 对对 a 的支持力与的支持力与 a 受到的重力是一对相互作用力受到的重力是一对相互作用力 C石块石块 c 受到水平桌面向左的摩擦力受到水平桌面向左的摩擦力 D水平桌面对石块水平桌面对石块 c 的支持力等于三个石块受到的重力之和的支持力等于三个石块受到的重力之和 解析:选解析:选 D 石块 石块 a 与与 b 的接触面不一定沿水平方向,可能还受到摩擦力,故的接触面不一定沿水平方向,可能还受到摩擦力,故 A
7、 错误; 石块 错误; 石块 b 对对 a 的支持力与的支持力与 a 受到的重力性质不同,作用在一个物体上,不是一对相互作用力, 故 受到的重力性质不同,作用在一个物体上,不是一对相互作用力, 故 B 错误;对错误;对 a、b、c 整体受力分析,受重力和水平桌面的支持力而平衡,即石块整体受力分析,受重力和水平桌面的支持力而平衡,即石块 c 与水 平桌面之间无摩擦力,故 与水 平桌面之间无摩擦力,故 C 错误;对错误;对 a、b、c 整体,由平衡条件得:水平桌面对石块整体,由平衡条件得:水平桌面对石块 c 的 支持力等于三个石块受到的重力之和,故 的 支持力等于三个石块受到的重力之和,故 D 正
8、确。正确。 3(2018淄博实验中学一诊淄博实验中学一诊)如图所示,一质量均匀的实心 圆球被直径 如图所示,一质量均匀的实心 圆球被直径 AB 所在的平面一分为二, 先后以所在的平面一分为二, 先后以 AB 沿水平和竖直 两种不同方向放置在光滑支架上, 处于静止状态, 两半球间的作 用力分别为 沿水平和竖直 两种不同方向放置在光滑支架上, 处于静止状态, 两半球间的作 用力分别为 F 和和 F,已知支架间的距离为,已知支架间的距离为 AB 长度的一半,则等于长度的一半,则等于( ) F F A. B.3 3 2 C. D. 2 3 3 3 3 解析:选解析:选 A 设两半球的总质量为 设两半球
9、的总质量为 m,当球以,当球以 AB 沿水平方向放置,可 知 沿水平方向放置,可 知 F mg;当球以;当球以 AB 沿竖直方向放置,单独对右半球受力分析如图沿竖直方向放置,单独对右半球受力分析如图 1 2 所示, 可得 :所示, 可得 : Ftan , 根据支架间的距离为, 根据支架间的距离为 AB 的一半, 可得 :的一半, 可得 : 30, mg 2 则,则则,则 A 正确。正确。 F F 1 tan 3 提提能能点点 二二 灵灵活活应应用用“整整体体法法、 、隔隔离离法法”, ,巧巧选选研研究究对对象象基 基础 础保保分 分类 类考考点点 练练练练就就能能过过关关 知能全通知能全通 1
10、整体法和隔离法对比1整体法和隔离法对比 原则原则 只涉及系统外力,不涉及系统内部物体之间的相互作 用 只涉及系统外力,不涉及系统内部物体之间的相互作 用 条件条件系统内的物体具有相同的运动状态系统内的物体具有相同的运动状态 整体法整体法 优、缺点优、缺点利用此法解题一般比较简单,但不能求系统内力利用此法解题一般比较简单,但不能求系统内力 原则原则分析系统内某个物体的受力情况分析系统内某个物体的受力情况 隔离法隔离法 优点优点系统内物体受到的内力、外力均能求系统内物体受到的内力、外力均能求 2.整体法、隔离法的应用技巧2.整体法、隔离法的应用技巧 (1)不涉及系统内力时,优先考虑应用整体法,即“
11、能整体、不隔离” 。不涉及系统内力时,优先考虑应用整体法,即“能整体、不隔离” 。 (2)需要应用“隔离法”的,也要先隔离“简单”的物体,即待求量少或受力少或处于 边缘处的物体。 需要应用“隔离法”的,也要先隔离“简单”的物体,即待求量少或受力少或处于 边缘处的物体。 (3)各“隔离体”间的关联力,表现为作用力与反作用力,对于系统则表现为内力。各“隔离体”间的关联力,表现为作用力与反作用力,对于系统则表现为内力。 (4)实际问题通常需要交叉应用整体法、隔离法。实际问题通常需要交叉应用整体法、隔离法。 (5)在某些特殊情形中,研究对象可以是物体的一部分,如绳子的结点、力的作用点等。在某些特殊情形
12、中,研究对象可以是物体的一部分,如绳子的结点、力的作用点等。 题点全练题点全练 1多选多选如图所示,截面为三角形的木块如图所示,截面为三角形的木块 a 上放置一铁块上放置一铁块 b,木块,木块 a 的竖 直边靠在竖直且粗糙的墙面上,现用竖直向上的推力 的竖 直边靠在竖直且粗糙的墙面上,现用竖直向上的推力 F,推动,推动 a、b 一起向上 匀速运动,运动过程中 一起向上 匀速运动,运动过程中 a、b 始终保持相对静止,则下列说法正确的是始终保持相对静止,则下列说法正确的是( ) Aa 受到受到 6 个力的作用个力的作用 Ba 受到受到 4 个力的作用个力的作用 Cb 受到受到 3 个力的作用个力
13、的作用 Db 受到受到 2 个力的作用个力的作用 解析:选解析:选 BC 先对 先对 a、b 整体受力分析,受到重力和推力,二力平衡,整体不受墙面 的弹力和摩擦力,再对 整体受力分析,受到重力和推力,二力平衡,整体不受墙面 的弹力和摩擦力,再对 b 受力分析,受到重力、支持力和静摩擦力,三力平衡,即受力分析,受到重力、支持力和静摩擦力,三力平衡,即 b 受到受到 3 个力的作用,故个力的作用,故 C 正确,正确,D 错误;再对错误;再对 a 受力分析,受到重力、推力、受力分析,受到重力、推力、b 对对 a 的压力和静 摩擦力,故 的压力和静 摩擦力,故 a 受到受到 4 个力的作用,故个力的作
14、用,故 A 错误,错误,B 正确。正确。 2.(2019 届高三届高三珠海一中模拟珠海一中模拟)如图所示,水平固定且倾角为如图所示,水平固定且倾角为 37 的光滑斜面上有两个质量均为的光滑斜面上有两个质量均为 m1 kg 的小球的小球 A、B,它们用劲度系 数为 ,它们用劲度系 数为 k200 N/m 的轻质弹簧连接, 弹簧的原长为的轻质弹簧连接, 弹簧的原长为 l020 cm, 现对, 现对 B 施加一水平向左的推力施加一水平向左的推力 F,使,使 A、B 均在斜面上以加速度均在斜面上以加速度 a4 m/s2 向上做匀加速运动,此时弹簧的长度向上做匀加速运动,此时弹簧的长度 l 和推力和推力
15、 F 的大小分别为的大小分别为(sin 370.6,cos 370.8,g10 m/s2)( ) A0.15 m,25 N B0.25 m,25 N C0.15 m,12.5 N D0.25 m,12.5 N 解析 : 选解析 : 选 B 以整体为研究对象,受力分析如图所示,沿斜面方向有 : 以整体为研究对象,受力分析如图所示,沿斜面方向有 : Fcos 372mgsin 372ma,以,以 A 为研究对象,沿斜面方向有:为研究对象,沿斜面方向有: kxmgsin 37ma, xll0, 解得, 解得 F25 N, l0.25 m, 故, 故 B 正确,正确,A、 C、D 错误。错误。 3 多
16、选多选(2018凯里模拟凯里模拟)如图所示,形状相同的物块如图所示,形状相同的物块 A、 B,其截 面为直角三角形, 相对排放在粗糙水平地面上,光滑球体 ,其截 面为直角三角形, 相对排放在粗糙水平地面上,光滑球体 C 架在两物 块的斜面上,系统处于静止状态。已知物块 架在两物 块的斜面上,系统处于静止状态。已知物块 A、 B 的质量都为的质量都为 M, 60,球体,球体 C 的质量为的质量为 m,则以下说法正确的是,则以下说法正确的是( ) A地面对地面对 A 的摩擦力大小为的摩擦力大小为 mg 1 2 B地面对地面对 A 的摩擦力大小为的摩擦力大小为mg 3 2 CA 对对 C 的弹力大小
17、为的弹力大小为mg 3 2 DA 对地面的压力大小为对地面的压力大小为 Mg mg 1 2 解析:选解析:选 BD 以 以 C 为研究对象,受力分析如图所示,为研究对象,受力分析如图所示,C 受重力和斜 向上的两个弹力作用, 把两个弹力合成, 合力竖直向上, 大小等于 受重力和斜 向上的两个弹力作用, 把两个弹力合成, 合力竖直向上, 大小等于 mg, 由 数学知识可知, , 由 数学知识可知, A 对对 C 的弹力大小为的弹力大小为 mg, C 错误;再以错误;再以 A 为研究对象,为研究对象,C 对对 A 的正压力大小为的正压力大小为 mg,其在水平方向上的分力 大小等于地面对,其在水平方
18、向上的分力 大小等于地面对 A 的摩 擦力大小,由此可知地面对 的摩 擦力大小,由此可知地面对 A 的摩擦力大小为的摩擦力大小为 mgcos 30mg,A 错误,错误,B 3 2 正确 ; 以正确 ; 以 A、 B、 C 整体为研究对象,所受重力为整体为研究对象,所受重力为 2Mgmg,地面对整体的支持力大小为,地面对整体的支持力大小为 2Mg mg,由对称性可知,由对称性可知 A 受到地面的支持力大小为受到地面的支持力大小为 Mg,由牛顿第三定律可知,由牛顿第三定律可知,A 对地面对地面 mg 2 的压力大小为的压力大小为 Mg mg,D 正确。正确。 1 2 提提能能点点 三三 “程程序序
19、法法”破破解解“静静态态平平衡衡” ”问 问题题重 重难 难增增分 分类 类考考点点 讲讲练练结结合合过过关关 研一题研一题 多选多选如图所示,质量为如图所示,质量为M的斜面体放在粗糙水平面上,用轻绳拴住质量为的斜面体放在粗糙水平面上,用轻绳拴住质量为 m 的小球 置于斜面上,整个系统处于静止状态,已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为 的小球 置于斜面上,整个系统处于静止状态,已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为 30。 不计小球与斜面间的摩擦,则 。 不计小球与斜面间的摩擦,则( ) A轻绳对小球的作用力大小为轻绳对小球的作用力大小为mg 3 3 B斜面对小球的作用力大小为斜面对小球的作用力
20、大小为mg2 C斜面体对水平面的压力大小为斜面体对水平面的压力大小为(Mm)g D斜面体与水平面间的摩擦力大小为斜面体与水平面间的摩擦力大小为mg 3 6 解析解析 以小球为研究对象,受力分析如图甲所示,由几何关系知 以小球为研究对象,受力分析如图甲所示,由几何关系知 30,根据受 力平衡可得 ,根据受 力平衡可得 FTFNmg; 以斜面体为研究对象, 受力分析如图乙所示, 由受力平衡得; 以斜面体为研究对象, 受力分析如图乙所示, 由受力平衡得 FN1 3 3 MgFNcos ,由牛顿第三定律得,由牛顿第三定律得 FNFN,解得,解得 FN1Mg mg,由牛顿第三定律,由牛顿第三定律 1 2
21、 可知, 斜面体对水平面的压力大小为可知, 斜面体对水平面的压力大小为 Mg mg, FfFNsin mg, 故, 故 B、 C 错误,错误, A、 D 1 2 3 6 正确。正确。 答案答案 AD 悟一法悟一法 1破解“静态平衡”问题的一般程序1破解“静态平衡”问题的一般程序 2处理平衡问题的常用方法处理平衡问题的常用方法 方法方法解 读解 读 合成法合成法 物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力等大、 反向 物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力等大、 反向 分解法分解法 三力平衡时,还可以将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力分别
22、平衡 三力平衡时,还可以将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力分别 平衡 正交正交 分解法分解法 物体受三个或三个以上力的作用时,将所有力分解为相互垂直的两组,每组力 分别平衡 物体受三个或三个以上力的作用时,将所有力分解为相互垂直的两组,每组力 分别平衡 通一类通一类 1 (2019 届高三届高三唐山六校联考唐山六校联考)如图所示,物块如图所示,物块 A 和滑环和滑环 B 用绕过 光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接, 滑环 用绕过 光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接, 滑环 B 套在与竖直方向夹角为套在与竖直方向夹角为 37的粗细均匀的固定杆上,连接滑环的粗细均匀的固定杆上,连接滑环 B 的
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