高中物理學(xué)案階段提升課第4章力與平衡

第4章受力分析的方法(科學(xué)思維——科學(xué)推理)整體法和隔離法并不是對立的，要從具體問題的實(shí)際情況中，靈活選取研究對象，恰當(dāng)?shù)貙⒏綦x法和整體法結(jié)合使用。如圖，質(zhì)量分別為m1、m2的兩個物體通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(m1在地面，m2在空中)，力F與水平方向成θ角，則m1所受支持力N和摩擦力f正確的是()A.f＝tanθB．f＝FsinθC．N＝m1g＋m2g－FcosθD．N＝m1g＋m2g－Fsinθ【解析】選D。把質(zhì)量為m1、m2的兩個物體看成一個整體進(jìn)行研究，進(jìn)行受力分析，水平方向上：f＝Fcosθ，故選項(xiàng)A、B錯誤；豎直方向上：N＋Fsinθ＝m1g＋m2g，所以N＝m1g＋m2g－Fsinθ，故選項(xiàng)C錯誤，D正確。1．(水平3)(多選)如圖所示，甲、乙兩物體用壓縮的輕質(zhì)彈簧連接靜止于傾角為θ的粗糙斜面體上，斜面體始終保持靜止，則下列判斷正確的是()A．物體甲一定受到4個力的作用B．物體甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下C．物體乙所受的摩擦力不可能為零D．水平面對斜面體無摩擦力作用【解析】選C、D。若壓縮的彈簧對甲向上的彈力大小恰好等于甲的重力沿斜面向下的分力，則甲只受三個力作用，A、B錯誤；因彈簧對乙有沿斜面向下的彈力，乙的重力也有沿斜面向下的分力，故乙一定具有向下運(yùn)動的趨勢，乙一定受到沿斜面向上的摩擦力作用，C正確；取甲、乙和斜面為一整體分析受力，由水平方向合力為零可得，水平面對斜面體無摩擦力作用，D正確。2.(水平4·2021·鄭州高一檢測)如圖所示，工地上的建筑工人用磚夾搬運(yùn)四塊相同的磚，假設(shè)每塊磚的質(zhì)量均為m，磚與磚夾的動摩擦因數(shù)均為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當(dāng)磚處于平衡狀態(tài)時，則右邊磚夾對磚施加的水平力最小為()A．eq\f(4mg,μ)B．eq\f(3mg,μ)C．eq\f(2mg,μ)D．eq\f(mg,μ)【解析】選C。以四塊磚為研究對象，進(jìn)行受力分析，磚恰好靜止不動，則磚所受到的摩擦力剛好達(dá)到最大，即f1＝f2＝μF又f1＋f2＝4mg聯(lián)立上式可得：F＝eq\f(2mg,μ)所以右邊磚夾對磚施加的水平力最小為F＝eq\f(2mg,μ)，故選C。共點(diǎn)力的平衡問題(科學(xué)思維—科學(xué)推理)1．解決共點(diǎn)力平衡問題的四種方法(難度☆☆☆☆)：物理觀念情境模型建構(gòu)方法靜態(tài)平衡物體受三個共點(diǎn)力的作用而平衡,則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等、方向相反合成法物體受三個共點(diǎn)力的作用而平衡,將其一個力按力的效果分解,則其分力和其他兩個力滿足平衡條件效果分解法物體受到三個或三個以上力的作用時,將物體所受的力分解為相互垂直的兩組,每組都滿足平衡條件正交分解法動態(tài)平衡物體受到三個力作用,一個力不變,另外兩個力方向發(fā)生變化,且滿足平衡條件圖解法2.平衡中的臨界和極值問題(難度☆☆☆☆)：問題類型情境建構(gòu)模型分析方法臨界問題①輕繩恰好斷開②剛好固定在某點(diǎn)涉及當(dāng)某物理量發(fā)生變化時,會引起其他幾個物理量的變化,從而使物體的平衡狀態(tài)恰好出現(xiàn)的問題假設(shè)法解析法圖解法極值問題①某力不能超過②兩物體恰好脫離涉及在力的變化過程中的最大值或最小值的問題總結(jié)：常見的臨界狀態(tài)：(1)兩接觸物體脫離與不脫離的臨界條件是相互作用力為0(主要體現(xiàn)為兩物體間的彈力為0)；(2)繩子斷與不斷的臨界條件為繩中張力達(dá)到最大值；繩子繃緊與松弛的臨界條件為繩中張力為0；(3)存在摩擦力作用的兩物體間發(fā)生相對滑動或相對靜止的臨界條件為靜摩擦力達(dá)到最大。(多選)有一直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑，AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略，不可伸長的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖所示，現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)將再次達(dá)到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對P環(huán)的支持力FN和細(xì)繩拉力FT的變化情況是()A．FN不變B．FN變大C．FT變大D．FT變小【解析】選A、D。以兩環(huán)組成的整體分析受力情況如圖甲所示，根據(jù)平衡條件得，F(xiàn)N＝2mg保持不變；再以Q環(huán)為研究對象，分析受力情況如圖乙所示，設(shè)細(xì)繩與OB桿間夾角為α，由平衡條件得，細(xì)繩的拉力FT＝eq\f(mg,cosα)，P環(huán)向左移一小段距離時，α減小，cosα變大，F(xiàn)T變小，故A、D正確，B、C錯誤。1．(水平2)如圖所示，光滑的半球形物體固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑輪，輕繩的一端系一小球，靠放在半球上的A點(diǎn)，另一端繞過定滑輪后用力拉住，使小球靜止?，F(xiàn)緩慢地拉繩，在使小球沿球面由A到半球的頂點(diǎn)B的過程中，半球?qū)π∏虻闹С至和繩對小球的拉力T的大小變化情況是()A．N變大，T變小B．N變小，T變大C．N變小，T先變小后變大D．N不變，T變小【解析】選D。以小球?yàn)檠芯繉ο?，分析小球受力情況：重力G，輕繩的拉力T和半球面的支持力N，作出N、T的合力F，由平衡條件得知F＝G。由△NFA∽△AO1O得eq\f(N,AO)＝eq\f(F,O1O)＝eq\f(T,O1A)得到N＝eq\f(AO,O1O)G，T＝eq\f(O1A,O1O)G由題緩慢地將小球從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)過程中，O1O、AO不變，O1A變小，可見T變小；N不變。故D正確，A、B、C錯誤。2.(水平4·2021·成都高一檢測)如圖所示，一物體在三根不可伸長的輕繩的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，ac輕繩與豎直方向成37°角，bc輕繩與豎直方向成53°角。已知ac輕繩與bc輕繩能夠承受的最大拉力均為20N，cd輕繩能夠承受足夠大的拉力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8。則所掛物體的最大質(zhì)量為()A．1.6kgB．2.4kgC．2.5kgD．2.8kg【解析】選C。以c點(diǎn)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，如圖所示：沿x軸：Tb＝Tcsin37°沿y