2020届高考物理总复习教科版课件:第2章 相互作用 专题讲座二 共点力的平衡 .ppt
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1、专题讲座二 共点力的平衡,核心探究,演练提升,核心探究 分类探究各个击破,考点一 平衡条件的应用,解决平衡问题的常用方法,【典例1】 (2017全国卷,17)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上,弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( ) A.86 cm B.92 cm C.98 cm D.104 cm,审题指导,B,解析:设弹性绳的劲度系数为k.挂上钩码后弹性绳伸长L=20 cm,由几何关系可知,钩码两侧弹性绳与竖直
2、方向夹角为53,如图所示,由共点力的平衡条件可知, 钩码的重力为G=2kLcos 53 将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点时,钩码的重力为G=2kL,解得L= L=12 cm. 弹性绳的总长度变为L0+L=92 cm,选项B正确.,方法总结 应用平衡条件解题的步骤 (1)选取研究对象:根据题目要求,选取一个平衡体(单个物体或系统,也可以是结点)作为研究对象. (2)画受力示意图:对研究对象进行受力分析,画出受力示意图. (3)三个力直接合成或正交分解,四个及四个以上的力正交分解. (4)列方程求解:根据平衡条件列出平衡方程,解平衡方程,对结果进行讨论.,【典例2】 如图所示,四分之一光滑圆
3、弧面AB与倾角为60的光滑斜面AC顶部相接,A处有一光滑的定滑轮,跨过定滑轮用轻质细绳连接质量分别为m1,m2的两小球,系统静止时连接的绳子与水平方向的夹角为60.两小球及滑轮大小可忽略,则两小球质量的比值m1m2为( ),A.12 B.32 C.23 D. 2,B,多维训练,1.应用合成法解决平衡问题(2018宁夏银川模拟)(多选)两物体M,m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,如图所示,OA,OB与水平面的夹角分别为30,60,M,m均处于静止状态.则( ) A.绳OA对M的拉力大小大于绳OB对M的拉力大小 B.绳OA对M的拉力大小小于绳OB对M的拉力大小 C.m受到水平面的静摩擦力大小为零 D.
4、m受到水平面的静摩擦力的方向水平向左,BD,解析:取O点为研究对象进行受力分析,如图所示,则有FAFB,所以m受水平面的静摩擦力的方向水平向左,故选项B,D正确.,2.应用解析法解决平衡问题(2018河北衡水二中月考)如图所示,一直杆倾斜固定并与水平方向成30的夹角;直杆上套有一个质量为0.5 kg的圆环,圆环与轻弹簧相连,在轻弹簧上端施加一竖直向上、大小F=10 N的力,圆环处于静止状态.已知直杆与圆环之间的动摩擦因数为0.7,g=10 m/s2.下列说法正确的是( ) A.圆环受到直杆的弹力,方向垂直直杆向上 B.圆环受到直杆的弹力大小等于2.5 N C.圆环受到直杆的摩擦力,方向沿直杆向
5、上 D.圆环受到直杆的摩擦力大小等于2.5 N,D,BC,考点二 “死结”与“活结”“动杆”与“定杆”问题,1.“死结”可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点.“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等. 2.“活结”可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点.“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的.绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线. 3.“动杆”:轻杆用转轴或铰链连接,可以绕轴自由转动.当杆处于平衡时,杆所受
6、到的弹力方向一定沿着杆,否则会引起杆的转动. 4.“定杆”:轻杆被固定不发生转动.则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向.杆所受到的弹力方向可以沿着杆,也可以不沿杆.,【典例3】 (2018湖北武汉调研)如图所示,直杆BC的一端用铰链固定于竖直墙壁,另一端固定一个小滑轮C,细绳下端挂一重物,细绳的AC段水平.不计直杆、滑轮及细绳的质量,忽略所有摩擦.若将细绳的端点A稍向下移至A点,使之重新平衡,则此时滑轮C的位置( ) A.在A点之上 B.与A点等高 C.在A点之下 D.在AA之间,A,审题指导,解析:由于杆处于平衡状态,两段细绳拉力的合力沿杆向下,又由于同一根绳子的张力大小处处相等,而且两细绳
7、的拉力大小相等且等于重物的重力G,根据平行四边形定则,合力一定在两绳拉力夹角的角平分线上.细绳的AC段水平时,ACB=45;将细绳的端点A稍向下移到A点,杆再次平衡时, ACB45,所以BC杆应向上转动一定的角度,此时C在A点之上,故选项A正确.,多维训练,1.“动杆”与“定杆”问题(多选)如图所示,位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为,在斜杆的下端固定有质量为m的小球.下列关于杆对球的作用力F的判断中,正确的是( ) A.小车静止时,F=mgsin ,方向沿杆向上 B.小车静止时,F=mgcos ,方向垂直于杆向上 C.小车向右做匀速运动时,一定有F=mg,方向竖直向
8、上 D.小车向右做匀加速运动时,一定有Fmg,方向可能沿杆向上,CD,解析:小车静止或匀速向右运动时,小球的加速度为零,合力为零,由平衡条件可得,杆对球的作用力竖直向上,大小为F=mg,故A,B错误,C正确;若小车向右匀加速运动,小球的合力沿水平方向向右,如图所示,由图可知,Fmg,方向可能沿杆向上,故D正确.,2. “死结”与“活结”问题(2018江西师大附中月考)如图所示,一根轻质细绳一端固定于竖直墙上的A点,另一端绕过轻质动滑轮P悬挂一重物B,其中绳子的PA段处于水平状态;另一根轻质细绳一端与轻质动滑轮相连,另一端在绕过轻质定滑轮Q后在细绳的端点O处施加一水平向左的拉力F,使整个系统处于
9、平衡状态,不计一切摩擦,下列说法正确的是( ) A.保持绳子的端点O位置不变,将A点缓慢上移时拉力F增大 B.保持绳子的端点O位置不变,将A点缓慢上移时拉力F不变 C.保持A点的位置不变,拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动时拉力F增大 D.保持A点的位置不变,拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动时拉力F不变,C,解析:以B为研究对象,AP,BP段绳子受的力大小始终等于B的重力,两段绳子拉力的合力在APB的角平分线上,保持绳子的端点O位置不变,将A点缓慢上移时APB增大,两段绳子拉力的合力减小,所以拉力F减小,选项A,B错误;保持A点的位置不变,拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动时APB减小,AP,BP
10、两段绳子拉力的合力增大,所以拉力F增大,选项C正确,D错误.,考点三 动态平衡问题,1.动态平衡 平衡物体所受某力发生变化,使得其他力也发生变化的平衡问题. 2.基本思路 化“动”为“静”,“静”中求“动”.,3.分析动态平衡问题的两种方法,【典例4】 (2017全国卷,21)(多选)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N.初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为( ).现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角不变,在OM由竖直被拉到水平的过程中( ) A.MN上的张力逐渐增大 B.MN上的张力先增大后减小 C.OM上的张力逐渐增大 D.OM上的张力
11、先增大后减小,AD,核心点拨 (1)重物在运动过程中受到三个力的作用,用图解法分析这三个力的变化关系较为简捷. (2)这三个力构成矢量三角形,三角形中重力对应的边不改变;两段线的两个拉力对应的两条边是变化的,但无论这两条边如何变化,这两条边的夹角是不变的. (3)在同一个圆中,某一不变的弦对应的同侧的圆周角都相等.,解析:由题意可知,重物在运动过程中受重力,MN绳拉力TMN,OM绳拉力TOM,TMN与TOM夹角保持不变.在某一时刻所受三个力示意图如图(甲)所示,将此三个力平移为矢量三角形如图(乙)所示. 因为mg大小、方向不变,TMN与TOM的夹角不变,故可将三个力平移入圆中,如图(丙)所示,
12、mg为一条固定的弦(固定的弦所对应的圆周角为定值),在OM由竖直拉到水平的过程中,可得TMN从0逐渐变大,OM水平时TMN最大.TOM先变大后变小,故C错,D对.,方法技巧 分析动态平衡问题的技巧 (1)当出现直角三角形或常用三角函数时,应用解析法解决动态平衡问题较为简捷. (2)当出现物体受三个力,一个力恒定,另一个力方向不变,第三个力方向变化(或另外两力大小、方向均变化)时,应用图解法解决动态平衡问题较为简捷. (3)应用图解法时要在同一图上多作几个力的矢量三角形.,【典例5】 有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直放置,表面光滑,AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质
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