（浙江专用版）2020版高考物理二轮复习 专题一 力与运动 第1讲 力与物体的平衡课件

第一部分专题复习专题定位1.深刻理解各种性质力的特点，熟练掌握分析共点力平衡问题的各种方法；2.掌握匀变速直线运动的规律及运动图象问题；3.综合应用牛顿运动定律和运动学公式解决问题；4.熟练掌握平抛、圆周运动的规律，熟悉解决天体运动问题的两条思路.题型1物体的受力分析内容索引NEIRONGSUOYIN题型2三力动态平衡问题题型3电场力作用下的平衡问题题型4磁场力作用下的平衡问题物体的受力分析题型1相关知识链接1.受力分析的步骤明确研究对象→隔离物体分析→画受力示意图→验证受力合理性.2.分析受力的思路(1)先数研究对象有几个接触处，每个接触处最多有两个力(弹力和摩擦力).(2)同时注意对场力的分析.(3)假设法是判断弹力、摩擦力是否存在及其方向的基本方法.3.注意(1)只分析研究对象受到的力.(2)只分析性质力，不分析效果力.(3)善于变换研究对象，分析不能直接判断的力.规律方法提炼1.整体法与隔离法在分析两个或两个以上的物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析；采用整体法进行受力分析时，要注意各个物体的运动状态必须相同.2.共点力平衡的常用处理方法(1)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大小相等，方向相反.(2)效果分解法：物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件.(3)正交分解法：物体受到三个或三个以上共点力的作用而平衡，通过建立平面直角坐标系将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件.(4)力的三角形法：对受三个共点力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据数学知识求解未知力.例1(2019·浙南名校联盟期末)如图所示，一个质量为4kg的半球形物体A放在倾角为θ＝37°的斜面B上静止不动.若用通过球心的水平推力F＝10N作用在物体上，物体仍静止在斜面上，斜面仍相对地面静止.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2，则A.地面对斜面B的弹力不变B.地面对斜面B的摩擦力增加8NC.物体A受到斜面B的摩擦力增加8ND.物体A对斜面B的作用力增加10N√解析对A、B整体分析，力F是水平的，竖直方向地面对B的弹力不变，地面对B的摩擦力增加10N，故A项正确，B项错误；对物体A分析，加力F前，斜面B对物体A的摩擦力Ff＝mgsinθ＝24N，加力F后，Ff′＋Fcosθ＝mgsinθ，Ff′＝16N，故减小8N，选项C错误；加F前A对B的作用力大小等于A的重力，即40N，加F后，A对B的作用力大小为F2＋G2＝102＋402N＝1017N，故D项错误.拓展训练1(2019·绍兴市3月选考)如图所示，攀岩者仅凭借鞋底和背部的摩擦停留在竖直的岩壁间，鞋子、背部与岩壁间的动摩擦因数分别为0.80和0.60.为了节省体力，他尽可能减小身体与岩壁间的正压力，使自己刚好不下滑.假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列判断正确的是A.攀岩者受到三个力的作用B.鞋子受到的静摩擦力方向竖直向下C.岩壁对鞋子的支持力大于岩壁对背部的支持力D.攀岩者背部受到的静摩擦力支撑了体重的√37解析对攀岩者分析，受重力、鞋与岩壁间弹力和摩擦力、背部与岩壁间弹力和摩擦力共五个力作用；重力方向竖直向下，鞋子和背部受到的静摩擦力方向竖直向上，故水平方向上两支持力大小相等，方向相反，FN1＝FN2，又据平衡μ1FN1＋μ2FN2＝G，可得Ff2＝μ2FN2＝G.37拓展训练2(多选)(2019·全国卷Ⅰ·19)如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则在此过程中A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加√√解析对N进行受力分析如图所示，因为N的重力与水平拉力F的合力和细绳的拉力FT是一对平衡力，从图中可以看出水平拉力F的大小逐渐增大，细绳的拉力FT也一直增大，选项A错误，B正确；M的质量与N的质量的大小关系不确定，设斜面倾角为θ，由分析可知FTmin＝mNg，故若mNg≥mMgsinθ，则M所受斜面的摩擦力大小会一直增大，若mNgmMgsinθ，则M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增大，选项D正确，C错误.三力动态平衡问题题型21.基本思路化“动”为“静”，“静”中求“动”.2.两种方法(1)解析法：物体受到三个以上的力，且某一夹角发生变化时，将力进行正交分解，两个方向上列平衡方程，用三角函数表示各个作用力与变化角之间的关系，从而判断各力的变化.(2)图解法：物体一般受三个共点力作用；其中有一个大小、方向都不变的力；还有一个方向不变的力.画受力分析图，作出力的平行四边形或矢量三角形，依据某一参数的变化，分析各边变化从而确定力的大小及方向的变化情况.例2(2019·江苏省模拟)如图所示，在粗糙的水平地面上放着一左侧截面是半圆的柱状物体B，在B与竖直墙之间放置一光滑小球A，整个装置处于静止状态.现用水平力F拉动B缓慢向右移动一小段距离后，它们仍处于静止状态，在此过程中，下列判断正确的是A.小球A对物体B的压力逐渐增大B.小球A对物体B的压力逐渐减小C.墙面对小球A的支持力逐渐减小D.墙面对小球A的支持力先增大后减小√解析解法1以A球为研究对象，分析受力情况：受重力G、墙面支持力FN、B的弹力FNB，由平衡条件知FN与FNB的合力与G大小相等，方向相反，将B缓慢向右移动，FN方向不变，FNB沿逆时针方向缓慢转动，作出转动过程三个位置力的合成图如图甲所示，由图可知，FN逐渐增大，FNB逐渐增大，由牛顿第三定律知小球A对物体B的压力逐渐增大，故A正确，B、C、D错误.解法2对A球受力分析如图乙，得：竖直方向：FNBcosθ＝G水平方向：FN＝FNBsinθ解得：FNB＝GcosθFN＝GtanθB缓慢向右移动一小段距离，A缓慢下落，则θ增大，所以FNB增大，FN增大，由牛顿第三定律知小球A对物体B的压力逐渐增大，故A正确，B、C、D错误.拓展训练3(2019·广东省“六校”第三次联考)为迎接新年，小明同学给家里墙壁粉刷涂料，涂料滚由滚筒与轻杆组成，示意图如图所示.小明同学缓缓向上推涂料滚(轻杆与墙壁夹角变小)，不计轻杆的重力以及滚筒与墙壁的摩擦力.轻杆对涂料滚筒的推力为F1，墙壁对涂料滚筒的支持力为F2，以下说法中正确的是A.F1增大B.F1先减小后增大C.F2增大D.F2减小√解析以涂料滚为研究对象，分析受力情况，如图，F1与F2的合力与重力G总是大小相等、方向相反.小明缓缓向上推涂料滚，F1与竖直方向夹角减小，由图可知F1逐渐减小，F2逐渐减小，故选D.拓展训练4(2019·温州市联考)2018年9月2号的亚运会中，中国队包揽了跳水项目的全部10金.图示为跳水运动员在走板时，从跳板的a端缓慢地走到b端，跳板逐渐向下弯曲，在此过程中，该运动员对跳板的A.摩擦力不断增大B.作用力不断减小C.作用力不断增大D.压力不断增大√解析运动员对跳板的作用力等于重力，故大小不变；摩擦力等于重力沿跳板面方向的分力，不断增大，压力等于重力垂直于跳板方向的分力，不断减小，故A正确.电场力作用下的平衡问题题型3电场力相关知识链接(1)大小：F＝Eq，F＝kq1q2r2.(2)方向：正电荷受电场力的方向与电场强度的方向相同；负电荷受电场力的方向与电场强度的方向相反.1.方法：与纯力学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化.2.步骤(1)选取研究对象(整体法或隔离法).(2)受力分析，多了个电场力.(3)列平衡方程.规律方法提炼例3(2018·嘉、丽3月联考)如图所示，水平地面上固定一个绝缘直角三角形框架ABC，其中∠ACB＝θ.质量为m、带电荷量为q的小圆环a套在竖直边AB上，AB与圆环的动摩擦因数为μ，质量为M、带电荷量为＋Q的小滑块b位于斜边AC上，a、b静止在同一高度上且相距L.圆环、滑块均视为质点，AC光滑，则A.圆环a带正电B.圆环a受到的摩擦力为μkQqL2C.小球b受到的库仑力为MgtanθD.斜面对小球b的支持力为Mgcosθ√解析a、b静止在同一高度上，故b受到重力Gb、斜面的支持力FNb及a对b的库仑引力F，从而处于平衡状态，由于b带正电，因此环a带负电，故A错误；环a处于静止状态，受到的是静摩擦力，那么其大小为Ff＝mg，并不是滑动摩擦力，因此不可能为Ff＝μkQqL2，故B错误；对b受力分析有：库仑引力F＝kQqL2，或F＝Mgtanθ，而斜面对b的支持力为FNb＝Mgcosθ，故C错误，D正确.拓展训练5(2019·全国卷Ⅰ·15)如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则A.P和Q都带正电荷B.P和Q都带负电荷C.P带正电荷，Q带负电荷D.P带负电荷，Q带正电荷解析对P、Q整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受电场力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，选项A、B错误；对P进行受力分析可知，匀强电场对它的电场力应水平向左，与Q对它的库仑力平衡，所以P带负电荷，Q带正电荷，选项D正确，C错误.√拓展训练6(2019·浙江新高考研究联盟二次联考)如图所示，两个带电荷量分别为Q1与Q2的小球固定于相距为5d的光滑水平面上，另有一个带电小球A，悬浮于空中不动，此时A离Q1的距离为4d，离Q2的距离为3d.现将带电小球A置于水平面上某一位置，发现A刚好静止，则此时小球A到Q1、Q2的距离之比为A.3∶2B.2∶3C.3∶4D.4∶3√解析小球A悬浮于空中时，Q1对其库仑力F1＝kQ1q4d2，Q2对其库仑力F2＝kQ2q3d2，由平衡条件F1＝35mg，F2＝45mg，得Q1Q2＝43.则kQ1·qr12＝kQ2·qr22，得r1r2＝23，故选B.将A置于水平面上Q1、Q2之间静止，磁场力作用下的平衡问题题型41.安培力(1)大小：F＝BIL，此式只适用于B⊥I的情况，且L是导线的有效长度，当B∥I时F＝0.(2)方向：用左手定则判断，安培力垂直于B、I决定的平面.2.洛伦兹力(1)大小：F洛＝qvB，此式只适用于B⊥v的情况.当B∥v时F洛＝0.(2)方向：用左手定则判断，洛伦兹力垂直于B、v决定的平面，洛伦兹力永不做功.相关知识链接1.立体平面化该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成.这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定.因此解题时一定要先把立体图转化成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系.2.带电体的平衡如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动，则一定是匀速直线运动.规律方法提炼例4(2019·台州3月一模)如图所示，在水平绝缘杆上用两条等长的平行绝缘丝线悬挂一质量为m的通电导体棒.将导体棒放置在蹄形磁铁的磁场中，由于安培力的作用，当两条丝线与竖直方向均成30°角时，导体棒处于平衡状态，若重力加速度为g.则关于导体棒在平衡状态时的说法正确的是A.导体棒所在处的磁感应强度处处相等B.导体棒受到的安培力大小一定是12mgC.每条丝线对导体棒的拉力大小一定是33mgD.导体棒受到的安培力与拉力的合力大小一定是mg√解析蹄形磁铁靠近两极处的两个磁铁之间才近似可以看作匀强磁场，其余部分不是匀强磁场，所以可知导体棒所在处的磁感应强度不会处处相等，故A错误；当安培力的方向与细线垂直时，安培力最小，F＝mgsin30°＝mg，所以导体棒受到的安培力大小不一定是0.5mg，故B错误；安培力等于0.5mg时，两条丝线的拉力的和等于32mg，每条丝线对导体棒的拉力大小都是34mg，故C错误；12导体棒受到的安培力与拉力的合力大小一定与重力大小相等，方向相反，故D正确.拓展训练7均匀带正电的薄圆盘的右侧，