届高三物理二轮复习教学案+提升练习专题一物体的受力与平衡.docx

1、届高三物理二轮复习教学案+提升练习专题一物体的受力与平衡高考导航受力分析问题与物体的平衡问题是力学的基本问题，在近几年的高考中频频出现，主要考查力的产生条件、力的大小方向的判断、力的合成与分解、平衡条件的应用、动态平衡问题的分析、连结体问题的分析，涉及的思想方法有：整体法与隔离法、假设法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等预计2016年仍将对这些知识点进行考查，题型主要是选择题，难度不大，但也要引起高度重视同时在有关计算题中也会有所涉及体系构建一、弹力1方向(1)支持面的弹力方向垂直于支持面且指向受力物体(2)绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向；轻质弹簧的弹力总是沿着弹簧的轴线方向(3)“活

2、杆(不固定的杆，可以绕其一端转动)”的弹力必沿杆方向；“死杆(固定的杆，既不能转动，也不能弯曲的理想杆)”的弹力方向不一定沿杆的方向，要根据物体的具体状态来确定2大小(1)弹簧类弹力(在弹性限度内)可用胡克定律求解，即Fkx，k为弹簧的劲度系数，由弹簧本身性质决定(2)非弹簧类弹力(如桌面支持力)可依据物体的运动情况和受力情况，利用平衡条件或动力学规律求解二、摩擦力1方向总是与物体的相对运动(或相对运动趋势)方向相反，可充当动力，也可充当阻力2大小(1)静摩擦力的大小是随着外力的变化而变化的，与正压力无关(但正压力不能为0)，要计算静摩擦力就要根据物体的运动状态，由平衡条件或动力学规律求解，其

3、变化范围为0F静Fmax，最大静摩擦力Fmax要比同等条件下的滑动摩擦力略大，通常认为两者相等(2)滑动摩擦力的大小与正压力成正比，即FfFN，其中FN表示正压力，不一定等于物体重力的大小，为动摩擦因数，与接触面的粗糙程度、材料等有关；滑动摩擦力的大小也可根据物体的运动情况，利用平衡条件或动力学规律求解【注意】(1)摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同、相反，还可能成任意角度(2)一对相互作用的物体之间存在摩擦力时一定同时存在弹力，但存在弹力时不一定同时存在摩擦力3力的合成与分解(1)运算法则平行四边形定则三角形定则(2)常用方法合成法分解法正交分解法(3)合力与分力的关系是等效替代4共点力的

4、平衡(1)平衡状态，是指物体处于静止或匀速直线运动的状态(2)平衡条件是物体所受合力为零即F合0或Fx0Fy0.1(2015广东高考)如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有()A三条绳中的张力都相等B杆对地面的压力大于自身重力C绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零D绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力答案BC解析杆静止在水平地面上，则杆受到重力、三条绳子的拉力和地面对它的支持力根据平衡条件，则三条绳的拉力的合力竖直向下，故绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零杆对地面的压力大小等于杆的重力与三条绳的拉力的合力之和，

5、选项B、C正确由于三条绳长度不同，即三条绳与竖直方向的夹角不同，所以三条绳上的张力不相等，选项A错误绳子拉力的合力与杆的重力方向相同，因此两者不是一对平衡力，选项D错误知识：力的合成与分解、共点力的平衡能力：对力的合成与分解、共点力的平衡的理解能力和推理能力试题难度：中等2(2015山东高考)如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑已知A与B间的动摩擦因数为1，A与地面间的动摩擦因数为2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力A与B的质量之比为()A.B.C. D.答案B解析滑块B刚好不下滑，根据平衡条件得mBg1F；滑块A恰好不滑动

6、，则滑块A与地面之间的摩擦力等于最大静摩擦力，把A、B看成一个整体，根据平衡条件得F2(mAmB)g，解得.选项B正确知识：受力分析、共点力的平衡、摩擦力大小的计算公式、整体法与隔离法的应用能力：主要考查对物体受力分析的理解能力和推理能力试题难度：中等3(2014上海高考)如图，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切穿在轨道上的小球在拉力F作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为N.在运动过程中()AF增大，N减小 BF减小，N减小CF增大，N增大 DF减小，N增大答案A解析设小球受到的弹力N与竖直方向的夹角为，则在小球运动的过程中增大小球受三

7、个力：重力、拉力F和弹力N，则Fmgsin、Nmgcos，所以拉力F增大 ，弹力N减小4(2015浙江高考)如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点，A上带有Q3.0106 C的正电荷两线夹角为120，两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小球B，B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g10 m/s2；静电力常量k9.0109Nm2/C2，A、B球可视为点电荷)，则()A支架对地面的压力大小为2.0 NB两线上的拉力大小F1F21.9 NC将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，此时两线上的拉力

8、大小F11.225 N，F21.0 ND将B移到无穷远处，两线上的拉力大小F1F20.866 N答案BC解析本题考查库仑定律与物体平衡知识，意在考查考生的分析综合能力A、B间库仑力为引力，大小为Fk0.9 N，B与绝缘支架的总重力G2m2g2.0 N，由力的平衡可知，支架对地面的压力为1.1 N，A项错误；由于两线的夹角为120，根据对称性可知，两线上的拉力大小相等，与A的重力和库仑力的合力大小相等，即F1F2G1F1.9 N，B项正确；将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，此时库仑力为Fk0.225 N，没有B时，F1、F2上的拉力与A的重力相等，即等于1.0 N，当B水平右移，使M、A、

9、B在同一直线上时，F2拉力不变，则根据力的平衡可得F11.0 N0.225 N1.225 N，C项正确；将B移到无穷远处，B对A的作用力为零，两线上的拉力等于A球的重力大小，即为1.0 N，D项错误1受力分析的一般思路对物体进行受力分析的一般思路是：确定研究对象并将研究对象从物理背景中隔离出来，按照“重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力(安培力、洛伦兹力)”顺序(结合物体的运动状态、牛顿第三定律)进行受力分析，画出受力分析图2分析摩擦力时，尤其要注意静摩擦力分析系统整体的受力情况时，不要分析其内力；分析系统中各物体的受力时，一般按以下顺序：先分析受力少的物体，后分析受力多的物体；先分析已知力较多

10、的物体，后分析已知力较少的物体；先分析系统边缘的物体，后分析系统内部的物体；画受力图无特别要求时，可把所有力的作用点都画在物体的重心处，在保证科学性的前提下画力的示意图即可；涉及力的合成与分解时，要画一个较为清晰、准确、完整的平行四边形【例1】(2014广东高考)如图所示，水平地面上堆放着原木关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是()AM处受到的支持力竖直向上 BN处受到的支持力竖直向上CM处受到的静摩擦力沿MN方向 DN处受到的静摩擦力沿水平方向【审题突破】第一步：挖掘题目信息原本P静止斜放在原木堆上，受力平衡第二步：明确题目要求判断M、N两处的支持力和摩擦力的方向第三步：圈

11、定理论依据(1)支持力垂直于接触面指向被支持的物体(2)摩擦力的方向沿接触面(与支持力垂直)且与物体间相对运动趋势的方向相反答案A解析支持力的方向垂直于支持面，因此M处受到的支持力垂直于地面竖直向上，N处支持力过N垂直于切面，A项正确、B项错；静摩擦力方向平行于接触面与相对运动趋势的方向相反，因此M处的静摩擦力沿水平方向，N处的静摩擦力沿MN方向，C、D项都错误受力分析应掌握三个原则1建立受力分析思维模板对物体进行受力分析时，要养成按一定顺序进行受力分析的习惯，其目的在于避免“丢力”一般按照“重力弹力摩擦力其他力”的顺序进行受力分析2善于变换研究对象如果题目中给出的物体不止一个，在分析物体受力

12、情况时，往往不能直接判断它与其接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力，这时可以采用隔离法(或整体法)，先分析其他物体(或整体)的受力情况，再分析被研究物体的受力情况3结合运动状态及时修正由于弹力和摩擦力都是被动力，它们的方向和大小与物体的运动状态有密切的关系，所以分析物体的受力情况时，除了根据力产生的条件判断外，还必须根据物体的运动状态，结合牛顿第二定律及时进行修正【变式训练】1.(2014山东高考)如图，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大

13、小，则维修后()AF1不变，F2变大BF1不变，F2变小CF1变大，F2变大 DF1变小，F2变小答案A解析木板静止时受力情况如图所示，设轻绳与竖直木板的夹角为，由平衡条件知，合力F10，故F1不变，F2，剪短轻绳后，增大，cos减小，F2增大，故A正确解平衡问题常用的方法(1)正交分解法将各力分别分解到x轴y轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡值得注意的是：对x、y方向选择时，尽可能使落在x、y轴上的力多；被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力(2)力的合成法物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向，可利用力的平行四边形定则

14、，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解(3)力的三角形法物体受同一个平面内三个互不平行的力作用而平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形；反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零利用三角形法，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力(4)相似三角形法在利用平行四边形定则(或三角形定则)运算的过程中，力三角形与几何三角形相似，可根据相似三角形对应边成比例等性质求解(5)整体法与隔离法当物体系统处于平衡状态时，整体的合力为零，每一个物体的合力也为零根据不同的具体问题，可选取不同的研究对象当不涉及物体系统内各物体之间的相互作用力时

15、，可优先选用整体法；当涉及物体系统内各物体之间的相互作用力时，可选取某一物体隔离研究【例2】(2013北京高考)倾角为、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上下列结论正确的是()A木块受到的摩擦力大小是mgcos B木块对斜面体的压力大小是mgsin C桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsin cos D桌面对斜面体的支持力大小是(Mm)g【审题突破】第一步：挖掘题目信息斜面体、木块都处于静止状态第二步：明确题目要求计算木块受到的摩擦力和斜面体受到的压力、支持力和摩擦力第三步：寻找解题方法(1)计算木块受到的摩擦力和木块对斜面体的压力时，隔离木块分析受力进行求解(2)计算桌

16、面对斜面体的摩擦力和支持力大小时，以斜面和木块整体为研究对象进行求解答案D解析取木块m为研究对象，受力如图甲所示，根据平衡条件，有摩擦力大小Ff1mgsin，支持力大小FN1mgcos，对斜面体的压力大小FN1mgcos，选项A、B错误；取斜面体M及木块m组成的整体为研究对象，整体静止在水平桌面上，受力如图乙所示，桌面对斜面体的摩擦力大小Ff20，支持力大小FN2(Mm)g，选项C错误，D正确1求共力平衡问题的一般思路2整体法和隔离法的灵活应用(1)实际问题通常需要交叉应用整体法和隔离法才能求解(2)对两个以上的物体叠加组成的整体进行受力分析时，一般先从受力简单的物体入手，采用隔离法进行分析【

17、变式训练】2(2015山东济南第一次模拟)如图所示，顶端装有定滑轮的粗糙斜面体放在水平地面上，A、B两物体跨过滑轮通过细绳连接，整个装置处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)现用水平力作用于物体A上，缓缓拉开一小角度，斜面体与物体B一直保持静止，此过程中()A绳子对物体A的拉力一定变大B斜面对物体B的摩擦力一定变大C地面对斜面体的弹力不变D地面对斜面体的摩擦力变大答案ACD解析物体A受力如图，由平衡条件得FcosmAg，所以F，随着的增大，F增大，A正确物体B受重力、斜面的支持力FN、绳子的拉力F(等于F)和斜面的摩擦力Ff(图中未画出)作用，当mBg sinF时，摩擦力沿斜面向上且随

18、着F增大而减小当mBg sinF时，摩擦力沿斜面向下，且随着F的增大而增大，所以B错误对于A、B以及斜面体组成的系统，竖直方向受重力和地面的弹力作用，弹力始终等于三物体总的重力，C正确水平方向受拉力和地面的摩擦力作用，随着拉力的增大，地面的摩擦力也增大，D正确当受力物体的状态发生“缓慢”变化时，物体所处的状态仍为平衡状态，分析此类问题的方法有解析法和图解法(1)解析法：画出研究对象的受力图，根据动态变化的原因，一般是某一夹角在发生变化，利用三角函数表示出各个作用力与变化的夹角之间的关系，从而判断各作用力的变化(2)图解法：对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析，画出受力图，依据某一参

19、量的变化，在同一图中作出物体在若干状态下的平衡受力图(力的平行四边形或矢量三角形)，再由某一参量的变化情况分析各边的长度变化，从而确定力的大小及方向的变化情况(3)相似三角形法：如果物体受到三个力的作用，其中的一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角形相似的方法【例3】(2014江西师大附中第二次模拟)水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为(01)现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动设F的方向与水平面夹角为，如图所示，在从0逐渐增大到90的过程中，木箱的速度保持不变，则()AF先减小后增大BF一直增大CFcos先减小后增大 DFcos不变【审

20、题突破】拉力F大小、方向变化；重力大小、方向不变；支持力和摩擦力大小变化，但两个力的合力方向不变，大小变化答案A解析法一(解析法)木箱匀速运动，水平方向受力平衡，则Fcos(mgFsin)，所以F，当sin()1时，F最小，故F先减小后增大，选项A正确，B错误；当0时，Fcos最大，当90，Fcos0，所以Fcos减小，选项C、D错误法二(图解法)对木箱进行受力分析如图，因FfFN，则FN与Ff的合力F1的方向时刻不变(因为tan，为一定值)，则作出FN与Ff的合力F1、重力mg与力F三力的动态平衡矢量三角形知：力F先减小后增大，选项A正确，B错误；由图可知Fcos逐渐减小，故选项C、D错误分

21、析动态平衡问题时需注意以下两个方面(1)在动态平衡问题中，一定要抓住不变的量，然后分析其他量的变化(2)当物体受到一个大小和方向都不变、一个方向不变、一个大小和方向都变化的三个力作用，且题目只要求定性讨论力的大小而不必进行定量计算时，首先考虑用图解法【变式训练】3.如图所示，质量均为m的小球A、B用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点，在外力F的作用下，小球A、B处于静止状态若要使两小球处于静止状态且悬线OA与竖直方向的夹角保持30不变，则外力F的大小()A可能为mgB可能为mg C可能为mg D可能为mg答案BCD解析取A、B两球为一整体，总质量为2m，悬线OA与竖直方向夹角为30，由图可以看

22、出，外力F与悬线OA垂直时最小，Fmin2mgsinmg，且在轻绳受力范围内没有最大值所以外力F应大于或等于mg，选项B、C、D均正确突破审题规范解答应用平衡条件处理电学平衡问题【审题示例】(多选)如图所示，在倾角为的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN，相距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下有两根质量均为m的金属棒a、b，先将a棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接，连接a棒的细线平行于导轨，由静止释放c，此后某时刻，将b也垂直导轨放置，a、c此刻起做匀速运动，a、c受力平衡平衡条件对a：FTmgsinF安a对c：FTmcg，b棒刚好能

23、静止b受力平衡平衡条件对b：F安bmgsin且F安aBILF安b在导轨上，a棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计则()A物块c的质量是2msinB回路中电流方向俯视为顺时针Cb棒放上后，a棒受到的安培力为2mgsinDb棒放上后，a棒中电流大小是答案AD解析a、b、c受力如图所示由右手定则可知回路中电流方向俯视为逆时针，选项B错误；因为a、b、c都处于平衡状态，分别列三个平衡方程FTmgsinF安a、F安bmgsin，FTmcg，而且a、b中电流相等，所以F安aF安bBIL，联立以上四个方程，可得F安aF安bmgsin，mc2msin，电流大小为，所以选项A、D正确，

24、C错误【变式训练】4(2015广东省江门、佛山两市联考)如图所示，质量为m的U型金属框MMNN，静放在倾角为的粗糙绝缘斜面上，与斜面间的动摩擦因数为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力；MM、NN边相互平行，相距L，电阻不计且足够长；底边MN垂直于MM，电阻为r；光滑导体棒ab，电阻为R，横放在框架上；整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中在沿斜面向上与ab垂直的拉力作用下，ab沿斜面向上运动若导体棒ab与MM、NN始终保持良好接触，且重力不计则：(1)当导体棒ab速度为v0时，框架保持静止，求此时底边MN中所通过的电流I0，以及MN边所受安培力的大小和方向(2)当框架恰好要沿斜面向上

25、运动时，通过底边MN的电流I多大？此时导体棒ab的速度v是多少？答案(1)方向沿斜面向上(2)解析(1)ab中的感应电动势E0BLv0回路中电流I0联立得I0此时底边MN所受的安培力F安BI0L安培力方向沿斜面向上 (2)当框架恰好要沿斜面向上运动时，MN受到的安培力F安mg sinmgcosF安BIL故Img(sincos)/BL又因IEBLv解得v1(多选)如图所示，木块b放在一固定斜面上，其上表面水平，木块a放在b上用平行于斜面向上的力F作用于a，a、b均保持静止则木块b的受力个数可能是()A2个B3个C4个 D5个答案CD解析b一定受到的力有重力、a对b的压力、a对b的摩擦力、斜面对b

26、的支持力，共四个力；b还可能受到斜面对它的摩擦力的作用，故选项C、D正确2(多选)(2014潍坊一模)如图所示，倾角为的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物体a放在斜面上，轻质细线一端固定在物体a上，另一端绕过光滑的滑轮1固定在c点，滑轮2下悬挂物体b，系统处于静止状态若将固定点c向右移动少许，而a与斜劈始终静止，则()A细线对物体a的拉力增大B斜劈对地面的压力减小C斜劈对物体a的摩擦力减小D地面对斜劈的摩擦力增大答案AD解析设细线的拉力为F，滑轮2两侧细线的夹角为，滑轮2和b的总重力为Mg，则有2FcosMg，固定点c向右移动少许，增大，F变大，F的竖直分力不变，F的水平分力增大，故A、D对，B错；

27、因a物体相对斜劈滑动趋势的方向不明确，故无法判断摩擦力的变化，C错3如图所示，细绳a一端固定在杆上C点，另一端通过定滑轮用力拉住，一重物用绳b挂在杆BC上，杆可绕B点转动，杆、细绳的质量及摩擦均不计，重物处于静止若将细绳a慢慢放下，则下列说法正确的是()A绳a的拉力Fa减小，杆所受到的压力F增大B绳a的拉力Fa增大，杆所受到的压力F增大C绳a的拉力Fa不变，杆所受到的压力F减小D绳a的拉力Fa增大，杆所受到的压力F不变答案D解析由力的三角形与几何三角形相似可知D正确4为了缓解紧张的学习和生活带来的压力，感受久违的童真、童趣，学校组织了一次放风筝比赛活动只要手上牵着线拉着风筝迎风向前跑，就可以将

28、风筝放飞到高处一位同学将一只重为4 N的风筝放飞到空中后，拉着线的下端以一定的速度匀速跑动时，线恰能与水平面成53角保持不变，如图所示，这时该同学拉住线的力为5 N求风筝所受的风力答案8.54 N，与水平方向所成角的正切值tan解析风筝受到重力G、风力F风和拉力F三个力的作用，受力分析如图所示，由平衡条件知：F风xFcos5350.6 N3 NF风yFsin53G50.8 N4 N8 NF风 N8.54 N设风力的方向与水平方向成角，则tan.专题提升练习(一)一、选择题(共9小题，每小题6分，共54分在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第79小题有多个选项符合题目要

29、求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)1如图所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角.若此人所受重力为G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为()AGBGsinCGcos DGtan答案A解析椅子各部分对人的作用力的合力与重力G是平衡力，因此选项A正确2如图所示，A、B为同一水平线上的两个绕绳装置，转动A、B改变绳的长度，使光滑挂钩下的重物C缓慢下降关于此过程绳上拉力大小变化，下列说法中正确的是()A不变 B逐渐减小C逐渐增大 D可能不变，也可能增大答案B解析在重物C缓慢下降的过程中，两绳上拉力的夹角逐渐减小，但两力的合力大小方向都不变，根据平行四边形定则可知，两绳上的拉力逐渐减小，故选项B正确3如图所示为通过轻杆相连的A、B两小球，用两根细线将其悬挂在水平天花板上的O点已知两球重力均为G，轻杆与