2019版高考物理二轮复习专题一力与运动第1讲力与共点力的平衡课件

A．MN 上的张力逐渐增大 B．MN 上的张力先增大后减小 C．OM 上的张力逐渐增大 D．OM 上的张力先增大后减小
AD
[以重物为研究对象，受重力 mg、OM 绳上拉力 F2、MN
上拉力 F1， 由题意知， 三个力合力始终为零， 矢量三角形如图所示， F1、F2 的夹角为 π－α 不变，在 F2 转至水平的过程中，矢量三角形 在同一外接圆上，由图可知，MN 上的张力 F1 逐渐增大，OM 上的 张力 F2 先增大后减小，所以 A、D 正确，B、C 错误．]
[高考命题]
■命题特点与趋势 1．物体的平衡条件及其应用历来是高考的热点，它不仅涉及 力学中共点力的平衡，还常涉及带电粒子在电场、磁场或复合场 中的平衡问题． 2．整体法和隔离法分析物体的受力特点及平衡问题是学生必 须掌握的方法，也是高考考查的重点． 3．“整体法、隔离法”在受力分析中的应用，物体的“动态 平衡”问题在2019年复习中应引起重视．
考向 2 例2
共点力平衡的条件 (2018· 山东省日照市 2018 届高三 5 月校际联考)如图所
示，倾角为 θ＝30° 的斜面体静止在水平地面上，一个重为 G 的球 在水平力的作用下，静止于光滑斜面上，此时水平力的大小为 F； 若将力 F 从水平方向逆时针转过某一角度 α 后，仍保持 F 的大小 不变，且小球和斜面依然保持静止，此时水平地面对斜面体的摩擦 力为 f.那么 F 和 f 的大小分别是( )
1－2.(多选)如图所示，倾角为 θ 的斜面体 C 置于水平地面上， 小物体 B 置于斜面体 C 上，通过细绳跨过光滑的轻质定滑轮与物 体 A 相连接，连接物体 B 的一段细绳与斜面平行，已知 A、B、C 均处于静止状态，定滑轮通过细杆固定在天花板上，则下列说法中 正确的是( )
A．物体 B 可能不受静摩擦力作用 B．斜面体 C 与地面之间可能不存在静摩擦力作用 C．细杆对定滑轮的作用力沿杆竖直向上 D．将细绳剪断，若物体 B 仍静止在斜面体 C 上，则此时斜面 体 C 与地面之间一定不存在静摩擦力作用
(3)隔离法： 将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进 行受力分析的方法． (4)动力学分析法：对加速运动的物体进行受力分析时， 应用牛 顿运动定律进行分析求解的方法．
2．受力分析的一般步骤
3．处理静态平衡问题的基本思路
4．两大思维方法对比
[命题视角]
考向 1
例1
受力分析与整体法、隔离法
5．(2016· 高考全国卷Ⅰ，19)(多选)如图，一光滑的轻滑轮用细 绳 OO′悬挂于 O 点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块 a，另 一端系一位于水平粗糙桌面上的物块 b.外力 F 向右上方拉 b，整个 系统处于静止状态．若 F 方向不变，大小在一定范围内变化，物块 b 仍始终保持静止，则( )
)
D
[先把 L 形木板、木块、斜面体看成一个整体进行分析，受
重力、 小车的支持力， 选项 D 正确； 隔离木块进行分析， 其受重力、 L 形木板的支持力、弹簧的弹力(沿斜面向上)三个力作用处于平衡 状态，选项 C 错误；隔离 L 形木板进行分析，其受重力、斜面体 的支持力、弹簧的弹力(沿斜面向下)、木块的压力、斜面体对它的 摩擦力 5 个力作用，选项 A 错误；隔离斜面体进行分析，其受 4 个力作用，选项 B 错误．]
■解题要领 解决物体的平衡问题， 一是要认清物体平衡状态的特征和受力 环境，这是分析平衡问题的关键；二是要灵活运用处理力学平衡问 题的基本方法(如：合成法、正交分解法、效果分解法、三角形法 等)来解答；三是要有辨析图形几何关系的能力.
高频考点一
受力分析、物体的静态平衡 [备考策略]
1．受力分析的 4 种方法 (1)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对 其作出存在的假设， 然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响 来判断假设是否成立． (2)整体法： 将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体 进行受力分析的方法．
[题组突破]
1－1.如图，一个 L 形木板(上表面光滑)放在斜面体上，轻质弹 簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的木块相连．斜面 体放在平板小车上，整体一起沿水平向右的方向做匀速直线运动， 不计空气阻力， 则关于各物体的受力情况， 下列说法正确的是(
A．L 形木板受 4 个力的作用 B．斜面体可能只受 2 个力作用 C．木块受 2 个力作用 D．斜面体不可能受平板小车对它的摩擦力作用
[归纳反思]
1．在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整 体法与隔离法进行分析. 2．采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状 态应该相同. 3．当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象， 先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受 力，此法叫“转移研究对象法”．
qa ac3 64 k＝q ＝ .] 3＝ 27 b bc
2．(2018· 天津卷，7)(多选)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载： “明姑苏虎丘寺塔倾侧，议欲正之，非万缗不可．一游僧见之曰： 无烦也，我能正之．”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲 进去，经月余扶正了塔身．假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的 顶角为 θ，现在木楔背上加一力 F，方向如图所示，木楔两侧产生 推力 FN，则( )
A．绳 OO′的张力也在一定范围内变化 B．物块 b 所受到的支持力也在一定范围内变化 C．连接 a 和 b 的绳的张力也在一定范围内变化 D．物块 b 与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化
BD
[由于物体a、b均保持静止，各绳间角度保持不变，对a
受力分析得，绳的拉力FT＝mag，所以物体a受到绳的拉力保持不 变．由滑轮性质，滑轮两侧绳的拉力相等，所以连接a和b绳的张 力大小、方向均保持不变，C选项错误；a、b受到绳的拉力大小、 方向均不变，所以OO′的张力不变，A选项错误；对b进行受力分 析，如图所示．由平衡条件得FTcos β＋Ff＝Fcos α，Fsin α＋FN＋ FTsin β＝mbg，其中FT和mbg始终不变，当F大小在一定范围内变化 时，支持力在一定范围内变化，B选项正确；摩擦力也在一定范围 内发生变化，D选项正确．]
m A. 2
3 B. m 2
C．m D．2m
C
[如图所示，圆弧的圆心为 O，悬挂小物块的点为 c，由于
ab＝R，则△aOb 为等边三角形，同一条细线上的拉力相等，FT＝ mg，细线对 a 环拉力的合力沿 aO 方向，则 aO 为角平分线，由几 何关系知，∠acb＝120° ，故细线在 c 点拉力的合力与物块的重力大 小相等， 即拉力合力大小 FT′＝FT＝G＝mg， 所以小物块质量为 m， 故 C 对．]
C
[隔离物体 B 进行受力分析如图所示，可知物体 B 受到重
力 mg、斜面的支持力 FN1 和物体 A 对其的弹力 FN2 作用，由于物 体 A 对物体 B 的弹力方向与两者的接触面垂直，故物体 A 对物体 B 的弹力方向不沿斜面向上，选项 A 错误；将物体 A 和 B 看成一 个整体，由受力分析可知，物体 A 受到的静摩擦力大小为 Ff＝(M ＋m)gsin α，选项 B 错误；对物体 B，根据平衡条件可得 mgsin α sin α ＝FN2cos θ，FN1＋FN2sin θ＝mgcos α，可解得 FN2＝mg >mgsin cos θ α， FN1＝mg(cos α－sin αtan θ)<mgcos α， 再结合牛顿第三定律可知 选项 C 正确，D 错误．]
转过一角度后，由 F 大小不变，小球静止，支持力与 F 的合 力不变，故此时转动后 F 转方向如图：
根据几何知识可得 F 转过的角度是 2θ.
对整体受力分析并正交分解如图：
3 1 3 水平方向：f＝Fcos 2θ＝ G× ＝ G，故 A 正确；故选 A.] 3 2 6
[归纳反思]
1．解决共点力平衡问题的典型方法： 力的合成法、正交分解 法、图解法、整体法与隔离法． 2．处理平衡问题的基本思路：确定平衡状态(加速度为零)→巧 选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→列平衡方程→求解或讨 论．
4．(2016· 高考全国卷Ⅲ，17)如图所示，两个轻环 a 和 b 套在 位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系 一质量为 m 的小球，在 a 和 b 之间的细线上悬挂一质量为 m 的小 球．在 a 和 b 之间的细线上悬挂一小物块，平衡时，a、b 间的距离 恰好等于圆弧的半径，不计所有摩擦．小物块的质量为( )
质量为 M 的半球形物体 A 和质量为 m 的光滑球形物体
B 紧靠着放在倾角为 α 的固定斜面上，并处于静止状态，如图所 示．下列关于物体受力情况的判断正确的是( )
A．物体 A 对物体 B 的弹力方向沿斜面向上 B．物体 A 受到的静摩擦力大小为 Mgsin α C．物体 B 对物体 A 的压力大于 mgsin α D．物体 B 对斜面的压力等于 mgcos α
3 3 3 1 A．F＝ G，f＝ G B．F＝ G，f＝ G 3 6 6 2 3 1 C．F＝ G，f＝ G 3 2 3 3 D．F＝ G，f＝ G 6 6
A
[先研究第一种情况：对物体受力分析如图所示．
由平衡条件得：N 与 F 的合力 F′与重力 G 大小相等， 3 由三角函数关系得：F＝Gtan θ＝ G； 3
知 识 规 律
思
(1)物理思想：等效思想、分解思想． 想 (2)物理方法：假设法、矢量三角形法、整体法 方 和隔离法、正交分解法、合成法、转换研究对 象法等. 法
1．(2018· 全国Ⅰ卷，16)如图，三个固定的带电小球 a、b 和 c， 相互间的距离分别为 ab＝5 cm，bc＝3 cm，ca＝4 cm.小球 c 所受 库仑力的合力的方向平行于 a、b 的连线．设小球 a、b 所带电荷量 的比值的绝对值为 k，则( )
A．若 F 一定，θ 大时 FN 大 B．若 F 一定，θ 小时 FN 大 C．若 θ 一定，F 大时 FN 大 D．若 θ 一定，F 小时 FN 大
BC
[根据力 F 的作用效果将力 F 分解为垂直于木楔两侧的力
FN，如图所示． F 2 θ F 则 ＝sin 即 FN＝ θ FN 2 2sin 2 所以当 F 一定时，θ 越小，FN 越大；当 θ 一定时，F 越大， FN 越大．故选项 B、C 正确．]
16 A．a、b 的电荷同号，k＝ 9 16 B．a、b 的电荷异号，k＝ 9 64 C．a、b 的电荷同号，k＝ 27 64 D．a、b 的电荷异号，k＝ 27
D
[由于小球 c 所受库仑力的合力的方向平行于 a、 b b 的电荷异号． 根据库仑定律， a 对 c 的库仑力为 Fa＝k0 ac2 ① qbqc b 对 c 的库仑力为 Fb＝k0 ② bc2 Fa Fb 设合力向左，如图所示，根据相似三角形，得 ＝ ③ ac bc 联立①②③式得
3．(2017· 全国卷Ⅰ，21)(多选)如图，柔软轻绳 ON 的一端 O 固 定，其中间某点 M 拴一重物，用手拉住绳的另一端 N，初始时， π OM 竖直且 MN 被拉直，OM 与 MN 之间的夹角为 α(α＞ )．现将 2 重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角 α 不变．在 OM 由竖直被拉到 水平的过程中( )
• 第1讲 力与共点力的平衡
主干知识体系
核心再现及学科素养 (1)受力分析三关键． ①选对象：选定研究对象，将其从系统中隔离 出来． ②定顺序：先分析场力，后分析接触力． ③明规律：只分析性质力，不分析效果力． (2)物体受力平衡两要点． ①平衡状态：物体静止或匀速直线运动． ②平衡条件：F合＝0或Fx＝0，Fy＝0.
AD
[对物体 B 进行受力分析， 由共点力的平衡条件可得， 如果 mAg
＝mBgsin θ，则物体 B 一定不受静摩擦力作用，反之，则一定会受到斜面 体 C 对其作用的静摩擦力，选项 A 正确；将物体 B 和斜面体 C 看成一个 整体，则该整体受到一个大小为 mAg、方向沿斜面向上的细绳的拉力， 该拉力在水平向左方向上的分量为 mAgcos θ，故地面一定会给斜面体一 个方向水平向右、大小为 mAgcos θ 的静摩擦力，选项 B 错误；由于连接 物体 A 和物体 B 的细绳对定滑轮的合力方向不是竖直向下，故细杆对定 滑轮的作用力方向不是竖直向上，选项 C 错误；若将细绳剪断，将物体 B 和斜面体 C 看成一个整体，则该整体受竖直向下的重力和地面对其竖 直向上的支持力，故斜面体 C 与地面之间一定不存在静摩擦力作用，选 项 D 正确．]