高考物理专题复习学案物体的受力和平衡.doc
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2013届高考物理专题复习精品学案―――物体的受力和平衡
课时安排:
2课时
教学目标:
1.通过受力分析,深化对力的概念的认识,提高受力分析的能力
2.应用力的平衡条件分析、解决平衡类问题
本讲重点:
受力分析、平衡条件的应用
本讲难点:
1.受力分析的一般方法
2.平衡条件的应用
一、考纲解读
本专题涉及的考点有:
滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数;形变、弹性、胡克定律;力的合成和分解。
《大纲》对“滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数,形变、弹性、胡克定律”等考点均为Ⅰ类要求;对“力的合成和分解”为Ⅱ类要求。
力是物理学的基础,是高考必考内容。
其中对摩擦力、胡克定律的命题几率较高。
主要涉及弹簧类问题、摩擦力等,通过连接体、叠加体等形式进行考查。
力的合成与分解、摩擦力的概念及变化规律是复习的重点。
二、命题趋势
本专题的高考热点主要由两个:
一是有关摩擦力的问题,二是共点的两个力的合成问题。
本章知识经常与牛顿定律、功和能、电磁场等内容综合考查。
单纯考查本章的题型多以选择题为主,中等难度。
三、例题精析
P
Q
F
【例1】如图所示,位于水平桌面上的物块P质量为2m,由跨过定滑轮的轻绳与质量为m的物块Q相连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的。
已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计。
若用一水平向右的力F拉Q使它做匀速运动,则F的大小为( )
A.B.
C.D.
解析将P、Q看为一个整体,受两绳相等的拉力F0和地面的摩擦力f及拉力F作用,做匀速运动,有F=2F0-,再对Q隔离,受力分析,由平衡条件得F=F0+由以上两式联立解得F=。
答案:
C
F
A
B
【例2】如图所示,质量均可忽略的轻绳与轻杆,承受弹力的最大值一定,A端用铰链固定,滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计),B端吊一重物。
现将绳的一端拴在杆的B端,用拉力F将B端缓慢上拉(均未断),在AB杆达到竖直前()
A.绳子越来越容易断
B.绳子越来越不容易断
C.AB杆越来越容易断
D.AB杆越来越不容易断
解析:
因为轻杆,力的作用点在杆的一端,故杆中的作用力沿杆的方向。
对B点受力分析,如图,当θ角减小时,绳中拉力减小。
杆受到的压力沿杆的方向,故杆无所谓易断不易断。
故B项正确。
【例3】物体B放在物体A上,A、B的上下表面均与斜面平行,如图所示。
两物体恰能沿固定斜面向下做匀速运动()
A.A受到B的摩擦力沿斜面方向向上
B.A受到B的摩擦力沿斜面方向向下
C.A、B之间的摩擦力为零
D,A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质
解析:
因A、B沿固定斜面向下做匀速运动,故B受到A的摩擦力平行斜面向上,A受到B的摩擦力平行斜面向下,故B正确.
【例4】如图甲所示,粗糙长木板的一端固定在铰链上,木块放在木板上,开始木板处于水平位置。
当木板向下转动,角逐渐增大的过程中,摩擦力Ff的大小随角变化最有可能的是图乙中的()
图甲图乙
解析:
当Ff为静摩擦力时Ff=mgsin,即按正弦规律变化;当木块滑动后Ff为动摩擦力,Ff=FN=mgcos,即按余弦规律变化。
答案:
B。
【例5】如图所示,质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角为θ。
质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少?
(M+m)g
f
F
N
图甲
解析:
选取A和B整体为研究对象,它受到重力(M+m)g,地面支持力N,墙壁的弹力F和地面的摩擦力f的作用(如图甲所示)而处于平衡状态。
根据平衡条件有:
N-(M+m)g=0①
F=f②
可得N=(M+m)g③
NB
mg
F
θ
图乙
再以B为研究对象,它受到重力mg,三棱柱对它的支持力NB,墙壁对它的弹力F的作用(如图乙所示),而处于平衡状态,根据平衡条件有:
NBcosθ=mg④
NBsinθ=F⑤
解得F=mgtanθ⑥
所以f=F=mgtanθ⑦
【例6】如图所示,两根长为L的绝缘细丝线下端各悬挂一质量为m,带电量分别为+q和的小球A和B,处于场强为E,方向水平向左的匀强电场中,现用长度也为L的绝缘细丝线将AB拉紧,并使小球处于静止状态,求E的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态.
解析:
对A球受力分析如图.设悬点与A之间的丝线拉力为F1,AB之间丝线的拉力为F2,根据平衡条件得
F1sin60°=mg①qE=k+F1cos60°+F2②
由以上二式得E=k+cot60°+③
∵F2≥0④
所以,实现平衡状态的条件是E≥k+⑤
【例7】有些人员,如电梯修理员、牵引专家等,常需要知道绳(或金属线)中的张力T,可又不便到绳(或线)的自由端去测量.现某家公司制造了一种夹在绳上的仪表(图中B、C为该夹子的横截面).测量时,只要如图示那样用一硬杆竖直向上作用在绳上的某点A,使绳产生一个微小偏移量a,借助仪表很容易测出这时绳对硬杆的压力F。
现测得该微小偏移量为a=12mm,BC间的距离为2L=250mm,绳对横杆的压力为F=300N,试求绳中的张力T.
解析:
A点受力如图,由平衡条件得,①
当很小时,②
由几何关系得③
解得④
代入数据解得N⑤
四、考点精炼
A
C
B
F
α
1.如图所示,质量为m,横截面为直角三角形的物块ABC,,AB边靠在竖直墙面上,物块与墙面间的动摩擦因数为。
F是垂直于斜面BC的推力,物块沿墙面匀速下滑,则摩擦力的大小为()
A.B.
C.D.
A
B
θ
P
Q
2.如图所示,竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的质点A,在Q的正上方的P点用丝线悬挂另一质点B,A、B两质点因为带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,由于缓慢漏电使A、B两质点的带电量逐渐减小。
在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小()
A.保持不变
B.先变大后变小
C.逐渐减小
D.逐渐增大
3.物体M位于斜面上,受到平行于斜面的水平力F的作用处于静止状态,如图所示,如果将外力F撤去,则物体()
A.会沿斜面下滑
B.摩擦力方向一定变化
C.摩擦力变大
D.摩擦力变小
4.如图所示,斜劈ABC放在粗糙的水平地面上,在斜劈上放一重为G的物块,物块静止在斜劈上,今用一竖直向下的力F作用于物块上,下列说法正确的是()
A
C
B
F
A.斜劈对物块的弹力增大
B.物块所受的合力不变
C.物块受到的摩擦力增大
D.当力F增大到一定程度时,物体会运动
5.如图所示,将一根不能伸长、柔软的轻绳两端分别系于A、B两点上,一物体用动滑轮悬挂在绳子上,达到平衡时,两段绳子间的夹角为,绳子张力为F1;将绳子B端移至C点,待整个系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为,绳子张力为F2;将绳子B端移至D点,待整个系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为,绳子张力为F3,不计摩擦,则()
A.==
B.=<
C.F1>F2>F3
D.F1=F26.如图所示,物体静止于光滑水平面上,水平力F作用于物体的O点,如果要使物体所受的合力方向沿着,应对物体再加一个力,这个力的最小值是()
A.Fcosθ
B.Fsinθ
C.Ftanθ
D.Fcotθ
F
7.一个截面是直角三角形的木块放在水平地面上,在斜面上放一个光滑球,球的一侧靠在竖直墙上,木块处于静止,如图所示。
若在光滑球的最高点再施加一个竖直向下的力F,木块仍处于静止,则木块对地面的压力N和摩擦力f的变化情况是()
A.N增大,f增大
B.N增大,f不变
C.N不变,f增大
D.N不变,f不变
8.如图所示,物体A、B、C叠放在水平桌面上,水平力F作用于C物体,使A、B、C以共同速度向右匀速运动,且三者相对静止,那么关于摩擦力的说法,正确的是 ()
A.C不受摩擦力作用
B.B不受摩擦力作用
C.A受摩擦力的合力为零
D.以A、B、C为整体,整体受到的摩擦力为零
9.如图所示,皮带是水平的,当皮带不动时,为使物体向右匀速运动而作用在物体上的水平拉力为F1;当皮带向左运动时,为使物体向右匀速运动而作用在物体上的水平拉力为F2,则()
A.F1=F2B.F1>F2
C.F110.如图所示,由于静摩擦力的作用,A静止在粗糙水平面上,地面对A的支持力为N,若将A稍向右移动一点,系统仍保持静止,则下列说法中正确的是 ()
A.F、N都增大B.F、N都减小
C.F增大,N减小D.F减小,N增大
m0
m
M
A
C
B
11.A、B、C三物块的质量分别为M,m和m0,作如图所示的连接.绳子不可伸长,且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计.若B随A一起沿水平桌面做匀速运动,则可以断定()
A.物块A与桌面之间有摩擦力,大小为m0g
B.物块A与B之间有摩擦力,大小为m0g
C.桌面对A,B对A,都有摩擦力,两者方向相同,合力为mog
D.桌面对A,B对A,都有摩擦力,两者方向相反,合力为m0g
12.某同学做“验证力的平行四边形定则”实验中,主要步骤是:
A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上。
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套。
C.用两个弹簧秤分别勾住绳套,互成角度的拉橡皮条,使橡皮条拉长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧秤的示数。
D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;
E.只用一只弹簧秤,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧秤的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力Fˊ的图示。
F.比较力Fˊ和F的大小和方向,看他们是否相同,得出结论。
上述步骤中:
①有重要遗漏的步骤的序号是________和_________
②遗漏的内容分别是:
_________________________和__________________________
13.某研究性学习小组在学习了摩擦力之后,通过观察沙堆的形成测出了沙粒之间的动摩擦因数。
研究的过程如下:
研究小组通过观察沙堆的形成过程可以发现,由漏斗落下的细沙总是在地面上形成一个小圆锥体,继续下落时,细沙沿圆锥体表面下滑,当圆锥体的母线与底面夹角达到一定角度时,细沙不再下滑,如图所示。
经过反复实验,研究小组得出结论:
沙堆的形成与沙粒之间的动摩擦因数有关。
该小组只用一把皮卷尺就测定了沙粒之间的动摩擦因数(假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力),则:
(1)该小组必须测定的物理量是___________________________________________。
(2)动摩擦因数与这些物理量之间的关系是____________________________。
14.用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长,17世纪英国物理学