届高考物理专题复习精品学案―――物体的受力和平衡

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
【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μ，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 ．mg μ3
B ．mg μ4
C ．mg μ5
D ．mg μ6
解析 将P 、Q 看为一个整体，受两绳相等的拉力F 0和地面的摩擦力f 及拉力F 作用，做匀速运动，有F=2 F 0－mg μ3，再对Q 隔离,受力分析，由平衡条件得 F= F 0+mg μ由以上两式联立解得 F=mg μ5。

答案：C
【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。

F
【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l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，θ角逐渐增大的过程中，摩擦力F f的大小随θ角变化最有可能的是图乙中的（）
图甲图乙
解析：当F f为静摩擦力时F f = mg sinθ，即按正弦规律变化；当木块滑动后F f为动摩擦力，F f =μF N =μmg cosθ，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？
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 =0 ① F=f ②
可得N =（M+m ）g ③
再以B 为研究对象，它受到重力mg ，三棱柱对它的支持力N B ，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：
N B cos θ=mg ④ N B sin θ=F ⑤
解得F=mg tan θ ⑥ 所以f=F =mg tan θ ⑦
【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q 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F 1，AB 之间丝线的拉力为F 2，根据平衡条件得
F 1sin60°=mg ① qE =k 22
L
q +F 1cos60°+F 2 ②
由以上二式得E =k
2
L
q
+q mg cot60°+q F 2 ③ ∵F 2≥0 ④
B
图乙
所以，实现平衡状态的条件是 E ≥k
2
L
q +33q mg 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=12 mm ，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，αsin 2T F = ① 当α很小时，ααtan sin ≈ ② 由几何关系得 L
a
=αt a n ③ 解得a
FL
T 2=
④ 代入数据解得 3
106.1⨯=T N ⑤ 四、考点精炼
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μ。

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 ．αsin F mg +
B ．αsin F mg -
C ．mg μ
D ．αμcos F
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，
C
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 ．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1θ，绳子张力为F 1；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2θ，绳子张力为F 2；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3θ，绳子张力为F 3，不计摩擦，则（ ）
A ．1θ=2θ=3θ
B ．1θ=2θ<3θ
C ．F 1 >F 2 >F 3
D ．F 1 =F 2 <F 3
6．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O O '，应对物体再加一个力F '，这个力的最小值是（ ）
A ．F cos θ
B ．F sin θ
C ．F tan θ
D ．F cot θ
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F 1；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F 2，则（ ）
A ．F 1 = F 2
B ．F 1 > F 2
C ．F 1 < F 2
D ．以上三种情况都有可能
10．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 11．A 、B 、C 三物块的质量分别为M ，m 和m 0，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m 0g
B ．物块A 与B 之间有摩擦力，大小为m 0g
C ．桌面对A ，B 对A ，都有摩擦力，两者方向相同，合力为m o g
C。