2014年高考物理二轮复习_专题_力和运动-教师版

第1讲力与物体的平衡摩擦力的分析与计算[例1] 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/s 2)。

下列说法正确的是( )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。

[解析] 因物体的重力沿斜面方向的分力mg sin 30°＝1³9.8³0.5 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mg cos 30°＝1³9.8³32N ＝4.9 3 N ，方向垂直斜面向上，则选项C 、D 错误。

[答案] A 一、基础知识要记牢1．分类(1)静摩擦力(大小0＜F 静≤F 静max )。

(2)滑动摩擦力(大小F ＝μF N )。

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)有弹力。

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。

(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。

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 ＝μF N ，其中F N 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 静≤F 静max 。

(3)计算摩擦力大小时注意：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 ＝μF N 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。

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。

共点力作用下物体的平衡[例2] 如图1－1－2所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。

设墙面对球的压力大小为N 1，球对木板的压力大小为N 2。

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( )A ．N 1始终减小，N 2始终增大B ．N 1始终减小，N 2始终减小 C ．N 1先增大后减小，N 2始终减小D ．N 1先增大后减小，N 2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N 1方向不变，球对木板的压力N 2方向改变。

(3)可用图解法分析N 1、N 2大小的变化情况。

[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N 2′减小，球对木板的压力大小N 2逐渐减小，墙面对球的压力大小N 1逐渐减小，故B 对。

[答案] B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。

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⎩⎪⎨⎪⎧F x ＝0F y ＝04．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。

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a ＝0→物体处于平衡状态→共点力平衡→巧选研究对象整体法或隔离法→受力分析→建立平衡方程F 合＝0或⎩⎪⎨⎪⎧ F x ＝0F y ＝0→求解或作讨论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。

(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。

[例3]如图1－1－3所示，桌面上固定一个光滑竖直挡板，现将一个重球A 与截面为三角形垫块B 叠放在一起，用水平外力F 可以缓缓向左推动B ，使球慢慢升高，设各接触面均光滑，则该过程中( ) A ．A 和B 均受三个力作用而平衡B ．B 对桌面的压力越来越大C ．A 对B 的压力越来越小D ．推力F 的大小恒定不变[解析] B 物体受重力、推力F 、地面和A 的弹力四个力的作用，故A 错；水平外力F 缓缓向左推动B ，使球慢慢升高，故可把AB 看成一个处于平衡状态的整体，在竖直方向整体受重力和地面的支持力，故重力和地面的支持力大小相等，因整体的重力没有变化，故地面的支持力也不变化，由牛顿第三定律知B 对桌面的压力等于地面的支持力，也不变化，故B 错；AB 整体在水平方向上受水平推力F 及板向右的水平弹力，且大小相等，故A 所受板向右弹力不变，又重力不变，则B 对A 的弹力不变，A 对B 的压力不变，C 错D 对。

[答案] D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。

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。

复合场中带电体的平衡[例4] 如图1－1－4所示，质量m 1＝0.1 kg ，电阻R 1＝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m 2＝0.2 kg ，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，相距0.4 m 的PP ′、QQ ′相互平行，电阻不计且足够长。

电阻R 2＝0.1 Ω的PQ 垂直于PP ′。

整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B ＝0.5 T 。

垂直于ab 施加F ＝2N 的水平恒力，ab 从静止开始无摩擦地运动，始终与PP ′、QQ ′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/s 2。

求框架开始运动时ab 速度v 的大小。

[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？[解析] ab 对框架的压力F 1＝m 1g ①框架受水平面的支持力F N ＝m 2g ＋F 1②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F f ＝μF N ③ab 中的感应电动势E ＝Blv ④PQ 中电流I ＝ER 1＋R 2⑤PQ 受到的安培力F 安＝IlB ⑥框架开始运动时F 安＝F f ⑦由上述各式代入数据解得v ＝6 m/s ⑧[答案] 6 m/s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。

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。

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。

[课堂——针对考点强化训练]1．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( )A ．G 和G B.22G 和22G C.12G 和32G D.12G 和12G 解析：选B 由对称性可知两根绳的拉力大小相等，设为T ，则对日光灯在竖直方向上有：2T cos45°＝G ，可得T2. 如图1－1－6所示，质量为m 的物体放在质量为M 、倾角为θ的斜面体上，斜面体置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F 拉物体m 使其沿斜面向下匀速运动，M 始终静止，则下列说法正确的是( )A ．M 相对地面有向右运动的趋势B ．地面对M 的支持力为(M ＋m )gC ．地面对M 的摩擦力大小为F cos θD ．物体m 对M 的作用力的大小为mg解析：选C 物体沿斜面匀速下滑时的受力情况等效于物体静止与斜面上时的受力情况，故可以把物体看成一个整体，F 在水平方向上的分力向左，故M 有向左的运动趋势，A 错；F 在竖直方向上的分力向下，故地面对M 的支持力大于(M ＋m )g ，B 错；地面对M 的摩擦力与F 在水平方向上的分力大小相等，F 在水平方向的分力为F cos θ，故C 对；对M 受力分析知物体m 对M 的作用力大于mg ，D 错。