2014高考物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題力的平衡

1、2014高考物理二輪復(fù)習(xí)：力與物體場(chǎng)內(nèi)的平衡,專(zhuān)題定位本專(zhuān)題解決的是受力分析和共點(diǎn)力平衡問(wèn)題高考對(duì)本專(zhuān)題內(nèi)容的考查主要有：對(duì)各種性質(zhì)力特點(diǎn)的理解；共點(diǎn)力作用下平衡條件的應(yīng)用 考查的主要物理思想和方法有：整體法和隔離法；假設(shè)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 應(yīng)考策略深刻理解各種性質(zhì)力的特點(diǎn)熟練掌握分析共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的各種方法,1 彈力 (1)大?。簭椈稍趶椥韵薅葍?nèi)，彈力的大小可由胡克定律Fkx計(jì)算；一般情況下物體間相互作用的彈力可由平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)求解 (2)方向：一般垂直于接觸面(或切面)指向形變恢復(fù)的方向；繩的拉力沿繩指向繩收縮的方向 2 摩擦力

2、 (1)大?。夯瑒?dòng)摩擦力FfFN，與接觸面的面積無(wú)關(guān)；靜摩擦力0FfFfmax，具體值根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律或平衡條件來(lái)求 (2)方向：沿接觸面的切線方向，并且跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反 3 電場(chǎng)力 (1)大?。篎qE.若為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力則為恒力；若為非勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力則與電荷所處的位置有關(guān)；點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力Fk. (2)方向：正電荷所受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向一致，負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反 4 安培力 (1)大?。篎BIL，此式只適用于BI的情況，且L是導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，當(dāng)BI時(shí)F0. (2)方向：用左手定則判斷，安培力垂直于B、I決定的平面 5 洛倫茲力 (1)大?。篎洛qvB

3、，此式只適用于Bv的情況當(dāng)Bv時(shí)F洛0. (2)方向：用左手定則判斷，洛倫茲力垂直于B、v決定的平面，洛倫茲力總不做功 6 共點(diǎn)力的平衡 (1)平衡狀態(tài)：靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng) (2)平衡條件：F合0或Fx0，F(xiàn)y0. (3)常用推論：若物體受n個(gè)作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個(gè)力與其余(n1)個(gè)力的合力大小相等、方向相反若三個(gè)共點(diǎn)力的合力為零，則表示這三個(gè)力的有向線段首尾相接組成一個(gè)封閉三角形,1 處理平衡問(wèn)題的基本思路：確定平衡狀態(tài)(加速度為零)巧選研究對(duì)象(整體法或隔離法)受力分析建立平衡方程求解或作討論 2 常用的方法 (1)在判斷彈力或摩擦力是否存在以及確定方向時(shí)常用假設(shè)法 (2)求

4、解平衡問(wèn)題時(shí)常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、圖解法等 3 帶電體的平衡問(wèn)題仍然滿足平衡條件，只是要注意準(zhǔn)確分析場(chǎng)力電場(chǎng)力、安培力或洛倫茲力 4 如果帶電粒子在重力場(chǎng)、電場(chǎng)和磁場(chǎng)三者組成的復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，則一定是勻速直線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)镕洛v.,題型1整體法和隔離法在受力分析中的應(yīng)用 例1如圖1所示，固定在水平地面上的物體P，左側(cè)是光滑圓弧面，一根輕繩跨過(guò)物體P頂點(diǎn)上的小滑輪，一端系有質(zhì)量為m4 kg的小球，小球與圓心連線跟水平方向的夾角60，繩的另一端水平連接物塊3，三個(gè)物塊重均為50 N，作用在物塊2的水平力F20 N，整個(gè)系統(tǒng)平衡，g10 m/s2，則以下正確的是 (

5、) 圖1 A1和2之間的摩擦力是20 N B2和3之間的摩擦力是20 N C3與桌面間摩擦力為20 N D物塊3受6個(gè)力作用,審題突破能求出繩上的拉力嗎？求物塊1和2之間的摩擦力應(yīng)選誰(shuí)為研究對(duì)象？研究物塊3與桌面間的摩擦力，必須選3為研究對(duì)象嗎？怎樣選研究對(duì)象更簡(jiǎn)單,解析隔離物塊1，分析受力，由平衡條件可得，1和2之間的摩擦力是0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤輕繩中拉力為mgcos 6020 N對(duì)物塊1、2、3整體，分析受力，由平衡條件可知，3與桌面間摩擦力為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤對(duì)物塊1、2整體，分析受力，由平衡條件可知，2和3之間的摩擦力是20 N，選項(xiàng)B正確隔離物塊3，分析受力，物塊受到重力、物塊2的壓力、物塊2

6、對(duì)物塊3向右的摩擦力、輕繩拉力、桌面支持力5個(gè)力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案B 以題說(shuō)法1.在分析兩個(gè)或兩個(gè)以上物體間的相互作用時(shí)，一般采用整體法與隔離法進(jìn)行分析 2采用整體法進(jìn)行受力分析時(shí)，要注意各個(gè)物體的狀態(tài)應(yīng)該相同 3當(dāng)直接分析一個(gè)物體的受力不方便時(shí)，可轉(zhuǎn)移研究對(duì)象，先分析另一個(gè)物體的受力，再根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力，此法叫“轉(zhuǎn)移研究對(duì)象法”,題型2共點(diǎn)力作用下的靜態(tài)平衡問(wèn)題,例2(2013山東15)如圖3所示，用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個(gè)相同的小球連接并懸掛，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧A與豎直方向的夾角為30，彈簧C水平，則彈簧A、C的伸長(zhǎng)量之比為,A.4 B4 C12 D21,審題突

7、破,要分別研究?jī)蓚€(gè)小球的受力，還是要把兩小球與B看成一個(gè)整體？ 解析選取兩小球和彈簧B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由平衡條件得FAsin 30FC，即FAFC21，所以xAxC21. 答案D,如圖4所示，甲、乙兩物塊用跨過(guò)定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩連接，分別靜止在斜面AB、AC上，滑輪兩側(cè)細(xì)繩與斜面平行甲、乙兩物塊的質(zhì)量分別為m1、m2.AB斜面粗糙，傾角為，AC斜面光滑，傾角為，不計(jì)滑輪處摩擦，則以下分析正確的是 (),A若m1sin m2sin ，則甲所受摩擦力沿斜面向上 B若在乙物塊上面再放一個(gè)小物塊后，甲、乙仍靜止，則甲所受的摩擦力一定變小 C若在乙物塊上面再放一個(gè)小物塊后，甲、乙仍靜止，則甲所受的拉

8、力一定變大 D若在甲物塊上面再放一個(gè)小物塊后，甲、乙仍靜止，則甲所受拉力一定變大,答案AC 解析對(duì)乙受力分析可知細(xì)繩上的拉力FT0m2gsin ，由m1gsin m2gsin 可知甲所受摩擦力沿斜面向上，A正確 若在乙物塊上再放一個(gè)小物塊m后，細(xì)繩上的拉力變?yōu)镕T1(m2m)gsin ，故甲所受的拉力一定變大，C正確 因FT1與m1gsin 的大小關(guān)系不確定，則甲若受到的摩擦力仍沿斜面向上，摩擦力減小；甲若受到的摩擦力沿斜面向下，則摩擦力可能會(huì)增大，B錯(cuò)誤 若在甲物塊上再放一個(gè)小物塊后，甲、乙仍靜止，則仍可根據(jù)乙的平衡條件得到拉力FT2m2gsin ，即拉力不變，D錯(cuò)誤,題型3共點(diǎn)力作用下的動(dòng)

9、態(tài)平衡問(wèn)題,例3(2013天津5)如圖5所示，小球用細(xì)繩系住，繩的另一端固定于O點(diǎn)現(xiàn)用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體，小球在斜面上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，細(xì)繩始終處于直線狀態(tài)，當(dāng)小球升到接近斜面頂端時(shí)細(xì)繩接近水平，此過(guò)程中斜面對(duì)小球的支持力FN以及繩對(duì)小球的拉力FT的變化情況是() AFN保持不變，F(xiàn)T不斷增大 BFN不斷增大，F(xiàn)T不斷減小 CFN保持不變，F(xiàn)T先增大后減小 DFN不斷增大，F(xiàn)T先減小后增大,審題突破小球受到幾個(gè)力作用？在緩慢推動(dòng)斜面體的過(guò)程中這幾個(gè)力變化時(shí)有什么顯著特征？解析對(duì)小球受力分析如圖(重力mg、支持力FN，繩的拉力 FT)畫(huà)出一簇平行四邊形如圖所示，當(dāng)FT方向與斜面平行時(shí)，F(xiàn)T最小，

10、所以FT先減小后增大，F(xiàn)N一直增大，只有選項(xiàng)D正確,以題說(shuō)法動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題分析的三個(gè)常用方法 1解析法：一般把力進(jìn)行正交分解，兩個(gè)方向上列平衡方程，寫(xiě)出所要分析的力與變化角度的關(guān)系，然后判斷各力的變化趨勢(shì) 2圖解法：能用圖解法分析動(dòng)態(tài)變化的問(wèn)題有三個(gè)顯著特征：一、物體一般受三個(gè)力作用；二、其中有一個(gè)大小、方向都不變的力；三、還有一個(gè)方向不變的力 3相似三角形法：物體一般受三個(gè)力作用而平衡，系統(tǒng)內(nèi)一定總存在一個(gè)與矢量三角形相似的結(jié)構(gòu)三角形，這種情況下采用相似三角形法解決問(wèn)題簡(jiǎn)單快捷,題型4帶電體在電場(chǎng)內(nèi)的平衡問(wèn)題,例4如圖7所示，相互垂直的固定絕緣光滑擋板PO、QO豎直放置在重力場(chǎng)中，a、b為兩個(gè)

11、帶有同種電荷的小球(可以近似看成點(diǎn)電荷)，當(dāng)用水平向左的作用力F作用于b時(shí)，a、b緊靠擋板處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)若稍改變F的大小，使b稍向左移動(dòng)一段小距離，則當(dāng)a、b重新處于靜止?fàn)顟B(tài)后 () Aa、b 間電場(chǎng)力增大 B作用力F將減小 C地面對(duì)b的支持力變大 D地面對(duì)b的支持力變小,審題突破分析帶電小球a受力的變化，能用圖解法嗎？變方向的力方向是如何變化的？能把a(bǔ)、b當(dāng)成一個(gè)整體嗎？ 解析帶電小球a受力變化問(wèn)題符合圖解法的特征使b稍向左移動(dòng) 一段小距離時(shí)，二者連線與豎直方向夾角減小，即F庫(kù)與豎直方向夾 角減小，如圖分析知F庫(kù)減小，F(xiàn)N減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤球a、b之間 的庫(kù)侖力可以看成內(nèi)力，故把a(bǔ)、b當(dāng)成一個(gè)

12、整體可知水平作用力F 與FN平衡，故F減小，B正確地面對(duì)b球的支持力等于兩個(gè)小球的重力，故不變，C、 D都錯(cuò)誤 答案B,以題說(shuō)法1.電場(chǎng)和重力場(chǎng)內(nèi)的平衡問(wèn)題，仍然是力學(xué)問(wèn)題力學(xué)中用到的圖解法和正交分解法仍然可以用在電場(chǎng)和重力場(chǎng)中 2當(dāng)涉及多個(gè)研究對(duì)象時(shí)，一般采用整體法和隔離法結(jié)合的方法求解如本題分析地面對(duì)b的支持力和作用力F的變化時(shí)應(yīng)用整體法可以非常方便地得出結(jié)論.,1應(yīng)用平衡條件解決電學(xué)平衡問(wèn)題 審題示例如圖8所示，在傾角為的斜面上固定兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN，相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下有兩根質(zhì)量均為m的金屬棒a、b，先將a棒垂直導(dǎo)軌放置，用跨過(guò)光滑定滑輪的細(xì)線與物塊c連接，連接a棒的細(xì)線平行于導(dǎo)軌，由靜止釋放c，此后某時(shí)刻，將b也垂直導(dǎo)軌放置，a、c此刻起做勻速運(yùn)動(dòng)，b棒剛好能靜止在導(dǎo)軌上，a棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直，兩棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)則 () A物塊c的質(zhì)量是2msin B回路中電流方向俯視為順時(shí)針 Cb棒放上后，a棒受到的安培力為2mgsin Db棒放上后，a棒中電流大小是,審題模板,解析由右手定則可知回路中電流方向俯視為逆時(shí)針，B錯(cuò)誤因?yàn)閍、b、c都處于平衡狀態(tài)，分別列三個(gè)平衡方程FTmgsin F安a、F安bmgsin ，F(xiàn)T