高三物理物體的平衡動態(tài)平衡問題導學案

專題一物體的平衡動態(tài)平衡一、高考命題軌跡動態(tài)平衡問題20221卷19,2卷14

16(1)19題16(2)14題17(1)21題19(1)19題20221卷2120221卷19知識梳理1、動態(tài)平衡：通過控制某些物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢地變化，物體在這一變化過程中始終處于一系列的中，這種平衡稱為動態(tài)平衡。2、動態(tài)平衡問題的特征：物體處于一系列的平衡狀態(tài)中，在變化過程中外力在發(fā)生變化，但合外力始終為。3、解決動態(tài)平衡問題的關鍵：化動為靜，靜中求動三、技法總結解答動態(tài)平衡問題的常用技法(1)解析法：如果物體受到多個力，合成、分解后能夠找到各力的邊角關系，則應選擇解析法，建立平衡方程求解。常見解析法：正交分解法、正弦定理等(2)圖解法：如果物體受到三個力的作用，已知其中一個力的大小、方向均不變，另一個力的方向不變，此時可用圖解法，畫出不同狀態(tài)下力的矢量圖，判斷各個力的變化情況。圖解法的特例：相似三角形法、三角形外接圓法等相似三角形法一般研究對象受繩(桿)或其他物體的約束，且物體受到三個力的作用，其中的一個力大小、方向均不變，另外兩個力的方向都發(fā)生變化，可以用力三角形與幾何三角形相似的方法求解。四、例題點評例1、[多選]如圖所示，小船用繩索拉向岸邊，設船在水中運動時所受水的阻力不變，那么小船在勻速靠岸過程中，下面說法哪些是正確的（）A.繩子的拉力F不斷增大B.繩子的拉力F不變C.船所受的浮力不斷減小D.船所受的浮力不斷增大例2、[多選](2022·全國卷Ⅰ)如圖，柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點M拴一重物，用手拉住繩的另一端N。初始時，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為α（）?，F(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中()A．MN上的張力逐漸增大B．MN上的張力先增大后減小C．OM上的張力逐漸增大D．OM上的張力先增大后減小例3、[多選](2022·廣東七校聯(lián)考)如圖所示，質量為m的小球a、b之間用輕繩相連，小球a通過輕桿固定在左側豎直墻壁上，輕桿與豎直墻壁夾角為30°?，F(xiàn)改變作用在小球b上的外力的大小和方向，輕繩與豎直方向的夾角保持60°不變，則()A．輕繩上的拉力一定小于mgB．外力F的最小值為eq\f(\r(3),2)mgC．輕桿對小球a作用力的方向不變D．輕桿對小球a的作用力最小值為mg例4、(2022·湖南十四校二次聯(lián)考)如圖所示，AC是上端帶定滑輪的固定豎直桿，質量不計的輕桿AB一端通過鉸鏈固定在A點，另一端B懸掛一重為G的物體，且B端系有一根輕繩并繞過定滑輪C，用力F拉繩，開始時∠BAC>90°，現(xiàn)使∠BAC緩慢變小，直到桿AB接近豎直桿AC。此過程中()A．輕桿AB對B端的彈力大小不變B．輕桿AB對B端的彈力先減小后增大C．力F逐漸增大D．力F先逐漸減小后逐漸增大5、課后鞏固練1、如圖所示，在光滑水平地面上與豎直墻壁平行放置一個截面為四分之一圓的光滑柱狀物體A，A與豎直墻壁之間懸放一個光滑圓球B，為使整個裝置處于靜止狀態(tài)，需對A右側豎直面施加一水平向左的推力F?，F(xiàn)將A向左移動一段較小的距離使整個裝置仍保持靜止狀態(tài)，關于移動前后兩個靜止狀態(tài)受力情況的比較，下列說法正確的是()A．推力F變小B．地面受到的壓力變小C．墻壁對B的彈力變大D．A對B的彈力變大2、把一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內，在光滑圓環(huán)的最高點有一個光滑的小孔，如圖所示。質量為m的小球套在圓環(huán)上，一根細線的下端系著小球，上端穿過小孔用手拉住?，F(xiàn)拉動細線，使小球沿圓環(huán)緩慢上移。在小球移動過程中手對細線的拉力F和圓環(huán)對小球的彈力FN的大小變化情況是()A．F不變，F(xiàn)N增大 B．F不變，F(xiàn)N減小C．F減小，F(xiàn)N不變 D．F增大，F(xiàn)N不變 參考答案AC例2、AD方法一解析法(正弦定理)方法二圖解法例3、BD[解析]對b進行受力分析如圖，當F的方向發(fā)生變化時，由圖可知，輕繩上的拉力可能小于mg，可能大于mg，故A錯誤。由b的受力圖可知，當拉力F的方向與繩子垂直時，拉力F最小。最小值為：Fmin＝mgsin60°＝eq\f(\r(3),2)mg，故B正確。以a為研究對象，可知a受到重力、繩子對a的拉力以及桿對a的作用力而處于平衡狀態(tài)，由三個力平衡的特點可知，桿對a的作用力與a的重力、繩對a的拉力的合力大小相等，方向相反。a受到的重力不變，繩對a的拉力方向不變，大小是變化的，所以a受到的重力與繩對a的拉力的合力大小、方向都是變化的，所以桿對a的作用力大小、方向都是變化的，故C錯誤。由b的受力分析可知，當拉力F對b的拉力方向豎直向上時，拉力F與b的重力大小相等，方向相反，繩子此時的拉力等于0，所以a只受到重力和桿對a的作用力，此時桿對a的作用力最小，恰好等于a的重力，故D正確。例4、A解析：選A以B點為研究對象，分析受力情況：懸掛重物的繩的拉力T(等于重物重力G)、輕桿的支持力N和繩子的拉力F，作出力圖如圖。由平衡條件可知N和F的合力與T大小相等、方向相反，根據(jù)三角形相似可得eq\f(N,AB)＝eq\f(T,AC)＝eq\f(F,BC)；又T＝G，因桿的長度不變，BC距離變短，故N大小保持不變，力F逐漸減小，則A正確，B、C、D錯誤。課后鞏固練答案1、解析：選A先以小球為研究對象，分析受力情況，如圖1所示。當柱狀物體向左移動時，N2與豎直方向的夾角減小，柱狀物體對球的彈力N2與墻對球的彈力N1均減小。則由牛頓第三定律得知，球對柱狀物體的彈力減小。再對整體分析受力如圖2所示，由平衡條件得知，F(xiàn)＝N1，推力F變小。地面對整體的支持力N＝G總，保持不變。故A正確。2、解析：選C小球沿圓環(huán)緩慢上移可看作受力平衡，對小