河南省安阳市一中2015届高考物理二轮复习 第一阶段 专题一 第1讲 力与物体的平衡

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明晰备考 复习时应深刻理解各种性质的力的产生、方向及大 小特点、各运动学公式的适用条件、运动的合成与分解 怎 的思想方法，熟练运用整体法和隔离法解决连接体问题， 么 综合运用牛顿运动定律和运动学规律解决多过程问题， 办 熟练应用平抛、圆周运动知识处理与牛顿运动定律、功 能关系相结合的综合问题，以及圆周运动知识与万有引 力定律、天体运动等知识相综合的问题。
2．动态平衡
物体在缓慢移动过程中，可认为其速度、加速度均为零，
物体处于平衡状态。
3．平衡条件
F 合＝0 或FFxy＝＝00
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4．共点力平衡的几个重要推论 (1)三个或三个以上的共点力平衡，某一个力(或其中某 几个力的合力)与其余力的合力等大反向。 (2)同一平面上的三个不平行的力平衡，这三个力必为 共点力，且表示这三个力的有向线段可以组成一个封闭的矢 量三角形。
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32ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
[例 4] 如图 1－1－4 所示，质量 m1＝0.1 kg，电阻 R1＝0.3 Ω，长度 l＝0.4 m 的导体棒 ab 横放在 U 型金属框架上，框架质量 m2＝0.2 kg， 放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数 图 1－1－4 μ＝0.2，相距 0.4 m 的 MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长。 电阻 R2＝0.1 Ω 的 MN 垂直于 MM′。整个装置处于竖直向上的匀
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[解析] 因物体的重力沿斜面方向的分力 mgsin 30°＝ 1×9.8×0.5 N＝4.9 N，与弹簧秤的示数相等，故斜面对物体 的摩擦力大小为 0，则选项 A 正确，选项 B 错误；斜面对物
体的支持力大小为 mgcos 30°＝1×9.8×
3 2
N＝4.9
3 N，方
向垂直斜面向上，则选项 C、D 错误。
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A．斜面对物体的摩擦力大小为零 B．斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N，方向沿斜面向上 C．斜面对物体的支持力大小为4.9 3 N，方向竖直向上 D．斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向垂直斜面向上 [思路点拨] 解答本题时应注意以下两点： (1)定滑轮不计摩擦，弹簧秤的示数等于绳子拉力大小。 (2)物体静止在斜面上，物体合力一定为零。
1 D.2G
和12G
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解析：选 B 由对称性可知两根绳的拉力大小相等，设 为 FT，则对日光灯在竖直方向上有：2FTcos 45°＝G，可 得 FT＝ 22G，即 B 正确。
2．安培力
F＝BIl(B⊥I)，方向用左手定则判定。
3．洛伦兹力
F＝qvB(B⊥v)，方向用左手定则判定。
说明：电荷在电场中一定受电场力作用，电流或电荷在
磁场中不一定受磁场力作用。
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二、方法技巧要用好 带电体在复合场中的平衡问题或导体棒在磁场中的平衡 问题，无非是多考虑带电体所受的电场力、洛伦兹力或导体 棒受的安培力，分析方法与力学中的平衡问题完全相同。 三、易错易混要明了 (1)分析电场力或洛伦兹力时，注意带电体的电性。 (2)分析带电粒子受力时，要注意判断重力是否考虑。
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三、易错易混要明了 (1)接触面间有弹力存在时，不一定有摩擦力，但有摩擦 力存在时，一定有弹力存在。 (2)接触面间的动摩擦因数μ一定时，滑动摩擦力与弹力成 正比，但静摩擦力的大小与弹力无关。
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[例2] (2012·新课标全国卷)如图1－1－2所
示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面
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强磁场中，磁感应强度 B＝0.5 T。垂直于 ab 施加 F＝2 N 的水平
恒力，ab 从静止开始无摩擦地运动，始终与 MM′、NN′保持
良好接触，当 ab 运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面
间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取 10 m/s2。求框架开始运动
时 ab 速度 v 的大小。
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(3)图解法： 对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三 角形定则画出不同状态下力的矢量图(画在同一个图中)，然 后根据有向线段(表示力)的长度变化情况判断各个力的变化 情况。 三、易错易混要明了 用图解法分析动态平衡问题时要在矢量三角形中确定不 变的量和改变的量。
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[例3] (2012·山东高考)如图1－1－3所
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(2)利用牛顿第二定律判断：先假设物体受摩擦力作用， 并假设出方向，利用牛顿第二定律或平衡条件列式计算。若 F静≠0，则有静摩擦力；F静>0，说明其方向与假设方向相同； F静<0，说明其方向与假设方向相反。
(3)利用牛顿第三定律(即相互作用力的关系)来判断。 此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的”，先确定受力较 少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力 方向。
对球的压力大小为FN1，球对木板的压力大小为 FN2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为 轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位
置。不计摩擦，在此过程中
( ) 图1－1－2
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A．FN1始终减小，FN2始终增大 B．FN1始终减小，FN2始终减小 C．FN1先增大后减小，FN2始终减小 D．FN1先增大后减小，FN2先减小后增大 [思路点拨] (1)木板缓慢转动过程中，球处于动态平衡状态。 (2)墙面对球的压力FN1方向不变，球对木板的压力FN2方向改变。 (3)可用图解法分析FN1、FN2大小的变化情况。
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专题看点
考点一
考点二
专
考点谋略
考点三
题
一
第
考点四
1
讲
课堂——针对考
点强化训练
专题特辑
课下——针对高
考押题训练
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3
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系统知识
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明晰备考 本专题考查的主要内容有 ：共点力作用下物体的 平衡条件、匀变速直线运动规律的应用及图象问题、 考 动力学的两类基本问题、运动的合成与分解、平抛运 什 动及圆周运动规律、万有引力定律在天体运动及航天 么 中的应用；主要思想方法有：整体法与隔离法、假设 法、合成法与分解法、图解法、图象法等。
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2．摩擦力大小的计算方法 (1)滑动摩擦力大小：与正压力成正比，公式为F＝μFN， 其中FN表示正压力，而正压力不一定等于重力G。 (2)静摩擦力大小：一般由受力物体所处的运动状态，根据 平衡条件或牛顿第二定律来计算，其取值范围是0<F≤Fmax。 (3)计算摩擦力大小时应注意的问题：在确定摩擦力大小之 前，必须先分析物体的运动状态，判断物体所受的是静摩擦力 还是滑动摩擦力。若是静摩擦力，则不能用F＝μFN来计算， 只能根据物体所处的状态(平衡或加速)，由平衡条件或牛顿第 二定律求解。
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cos θ 变小，故 F1 变大；选左边木块 m 为研究对象，其受力情
况如图丙所示，根据平衡条件得 FN＝F1sin θ，当两挡板间距离 稍许增大后，F1 变大，θ 变大，sin θ 变大，因此 FN 变大，故 选项 C 错误，选项 D 正确。
[答案] BD
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一、基础知识要记牢 1．整体法： 当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力时， 则可以选整个系统为研究对象，而不必对系统内部物体一一 隔离分析。 2．隔离法： 为了弄清系统内某个物体的受力情况，一般采用隔离法。
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[课堂——针对考点强化训练]
1．(2012·广东高考)如图 1－1－5 所示， 两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天
花板上，两绳与竖直方向的夹角都为
45°，日光灯保持水平，所受重力 为 G，左右两绳的拉力大小分别为
图 1－1－5 ()
A．G 和 G
B.
2 2G
和
2 2G
1 C.2G
和
3 2G
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A．Ff变小 C．FN变小 [思路点拨]
B．Ff不变 D．FN变大
(1)由系统的对称性可知，装置两侧木块与挡板间的摩
擦力、压力大小均相等。
(2)Ff为静摩擦力，与FN的大小无正比关系。
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[解析] 选重物 M 及两个木块 m 组成的 系统为研究对象，系统受力情况如图甲所示， 根 据 平 衡 条 件 有 2Ff ＝ (M ＋ 2m)g ， 即 Ff ＝ M＋22mg，与两挡板间距离无关，故挡板间距 离稍许增大后，Ff 不变，所以选项 A 错误，选项 B 正确；如图 乙所示，将绳的张力 F 沿 OO1、OO2 两个方向分解为 F1、F2， 则 F1＝F2＝2coFs θ，当挡板间距离稍许增大后，F 不变，θ 变大，
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[例 1] (2012·浙江高考)如图 1－1－1
所示，与水平面夹角为 30°的固定斜面上
有一质量 m＝1.0 kg 的物体。细绳的一端与 图 1－1－1
物体相连。另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连。
物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为 4.9 N。关于物体受力的
判断(取 g＝9.8 m/s2)。下列说法正确的是
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明晰备考 本专题知识是历年高考的热点，对物体受力分析、 共点力作用下物体的平衡及连接体的平衡、匀变速直线 怎 运动规律的应用及图象、平抛运动及圆周运动规律、万 么 有引力与航天等知识的考查，多以选择题的形式出现； 考 平抛运动及圆周运动知识与运动定律、功能关系相结合， 多以计算题的形式出现，预计2013年高考命题仍以此方 式进行考查。
[破题关键点]
(1)框架能启动的动力是什么力？框架刚要启动时应满足
什么关系？
(2)导体棒ab受哪几个力作用？当框架开始运动时，导体
棒ab处于什么运动状态？
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[解析] ab 对框架的压力
F1＝m1g
①
框架受水平面的支持力
FN＝m2g＋F1
②
依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静
摩擦力
示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端 垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点 悬挂一重物M，将两相同木块m紧压在竖直
图1－1－3
挡板上，此时整个系统保持静止。Ff表示木块与挡板间摩擦力
的大小，FN表示木块与挡板间正压力的大小。若挡板间的距离
稍许增大后，系统仍静止且O1、O2始终等高，则
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二、方法技巧要用好 1．求解共点力平衡问题的一般思路
物体静止
或做匀速 直线运动
→
物体处于 平衡状态
a＝0
→
巧选研究对 象整体法 或隔离法
→
受力 分析
共点力
→
平衡
求解或 → 作讨论
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2．求解共点力平衡问题常用的方法 (1)力的合成法：对研究对象受力分析后，应用平行四 边形定则(或三角形定则)求合力的方法。力的合成法常用于 仅受三个共点力作用而平衡时。 (2)正交分解法：把物体受到的各力都分解到互相垂直 的两个方向上，然后分别列出两个方向上合力为零的方程求 解。当物体受四个及四个以上共点力作用而平衡时，一般采 用正交分解法。
F2＝μFN
③
ab 中的感应电动势
E＝Blv
④
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MN 中电流 I＝R1＋E R2 MN 受到的安培力 F 安＝IlB 框架开始运动时 F 安＝F2 由上述各式代入数据解得 v＝6 m/s [答案] 6 m/s
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⑤ ⑥ ⑦ ⑧
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一、基础知识要记牢
1．电场力
F＝Eq，方向与场强方向相同或相反。
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[解析] 对小球受力分析，如图 所示，根据物体的平衡条件，可将三 个力构建成矢量三角形，随着木板顺 时针缓慢转到水平位置，木板对球的 弹力FN2′减小，球对木板的压力大小FN2逐渐减小，墙面对球 的压力大小FN1逐渐减小，故B对。
[答案] B
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一、基础知识要记牢
1．平衡状态
物体处于静止或匀速直线运动的状态。
[答案] A
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一、基础知识要记牢
1．分类
(1)静摩擦力(大小0＜F≤Fmax)。 (2)滑动摩擦力(大小F＝μFN)。 2．方向
与物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反，沿
接触面的切线方向。
3．产生条件
(1)相互接触且接触面粗糙；
(2)有相对运动或相对运动趋势；
(3)接触面间有弹力。 h
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二、方法技巧要用好 1．物体间静摩擦力的有无及方向判断方法 (1)“假设法”和“反推法”。 ①假设法：先假设没有摩擦力(即光滑)时，看相对静止 的物体间能否发生相对运动。若能，则有静摩擦力，方向与 相对运动方向相反；若不能，则没有静摩擦力。 ②反推法：是从被研究物体表现出的运动状态这个结果 反推出它必须具有的条件，分析组成条件的相关因素中摩擦 力所起的作用，就容易判断摩擦力的方向了。
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二、方法技巧要用好 同一题目中，若采用隔离法，往往先用整体法，再用隔 离法，用隔离法分析时，一般先从受力最少的物体入手。 三、易错易混要明了 正确区分内力和外力。对几个物体组成的整体进行受力 分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出 现；当隔离某一物体分析时，原来的内力变成了外力，要画 在受力图上。