(高中物理)专题一力与物体的平衡受力分析

专题一力与物体的平衡受力分析
【达标要求】
1、深刻理解各种性质力的方向特点和大小计算公式
2、掌握受力分析的依据和步骤
3、能够熟练掌握物理处于“平衡〞状态下的处理方法和解题步骤
4、掌握一些物理物理方法：⑴整体法与隔离法；⑵合成法；⑶分解法；⑷等效思想；
⑸矢量三角形
【知识回归】
力的名称方向大小特点
弹力垂直于接触面弹簧的弹力：F=kx
其它弹力根据力学规律去
求
“绳〞、“杆〞、“弹簧〞
三种模型的特点
静摩擦力与相对运动趋势
方向相反
根据力学规律去求变化范围：0≤f≤f m
滑动摩擦
力与相对运动方向
相反
f=μN F滑∝N，N不一定等于G
电场力正电荷所受电场
力方向与场强方
向相同
F=qE
2
2
1
r
Q
Q
k
F 〔真空、点电
荷〕
带电粒子所受电场力与
其运动状态无关。

安培力左手定那么F=BIL 〔I⊥B〕
F=0 〔I∥B〕
安培力一定垂直于B和
I决定的平面，但B、I
不一定垂直。

洛仑兹力左手定那么F洛=qvB 〔v⊥B〕
F洛=0 〔v∥B〕
洛仑兹力一定不做功
磁场对运动电荷才有力
的作用
【规律方法】
1、弹力和静摩擦力是被动力，因此受力分析时常根据物体所受外力并结合物体的运
．．．．．．．．．．．．．．．
动状态进行分析
．．．．．．．和验证。

2、受力分析的步骤：①场力和力→②弹力→③摩擦力。

3、处理共点力平衡的根本思路：确定平衡状态〔静止或匀速〕→巧选研究对象〔整体法或隔离法〕→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论。

4、整体法：当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体间的内力时，那么可以选择整个系统为研究对象，而不必对系统内部物体——隔离分析。

隔离法：为了弄清系统内某个物体的受力和运动情况时，一般采用隔离法。

对于几个物体组成的系统，往往先用整体法，再用隔离法，可使解题快捷方便。

【考向导航】
例1、〔多项选择〕如下列图，在斜面上，木块A 与B 的接触面是水平的，绳子呈现水平状态，两木块均保持静止。

那么关于木块A 和木块B 的受力个分别为〔 〕 A 、2个和4个 B 、3个和4个 C 、4个和4个 D 、4个和5个
二、共点力作用下的静态平衡问题 例2、〔高考〕如下列图，石拱桥的正中央有一质量为m 的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g ，假设接触面间的摩擦力忽略不计，那么石块侧面所受弹力的大小为〔 〕 A ．
αsin 2mg B ．α
cos 2mg C ．αtan 21mg D ．αcot 21
mg
三、共点力作用下的动态平衡问题
例3、如下列图，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A ，A 的左端紧靠竖直墙，A 与竖直墙之间放一光滑圆球B ，整个装置处于静止状态，假设把A 向右移动少许后，它们仍处于静止状态，那么( ) 四、带电体在场内的平衡问题
例4、如下列图，坐标系xOy 位于竖直平面内，在该区域有场强E=12N/C 、方向沿x 轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=2T 、沿水平方向的且垂直于xOy 平面指
向纸里的匀强磁场。

一个质量m=4×10-5×10-5
C 带正电的微粒，在xOy 平面内做匀速直线运动，运动到原点O 时，撤去磁场，经一段时间后，带电微粒运动到了x 轴上的
P 点〔g=10m/s 2
〕,求：
⑴带电微粒做匀速直线运动的速度 ⑵P 点到原点O 的距离
⑶带电微粒由原点O 运动到P 点的时间 五、通电导体杆的平衡问题
例5、如图甲，两根足够长的、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L 1=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角，上端连接阻值为R=2
3
Ω的电阻；质量为m=0.2kg 、阻值为r=
Ω2
1
的金属棒ab 放在两导轨上，距离导轨最上端为L 2=4m ，棒与导轨垂直并保持良好接触。

整个装置处于一匀强磁场中，该匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度B 的大小随时间变化的情况如下列图乙所示，为保持ab 棒静止，在棒上施加了一平行于
导轨平面且垂直于ab 棒的外力F ，当t=2s 时，F 恰好为零〔g=10m/s 2
〕。

求 ⑴当t=2s 时，磁感应强度的大小 ⑵当t=3s 时，外力F 的大小和方向
⑶当t=4s 时，突然撤去外力F ，当金属棒下滑速度到达稳定时，导体棒ab 端的电压为多大
[来源:学科网]
〖针对训练〗
1、如下列图，物体A 贴在竖直墙面上，在竖直轻弹簧作用下，A 、B 保持静止．那么物体A 的受力个数为 ( ) A ．2 B ．3 C ．4 D ．5
2、如下列图，质量为m 的质点静止地放在半径为R 的半球体上，质点与半球体间的动摩擦因数为μ，质点与球心的连线与水平地面的夹角为θ，那么以下说法正确的选项是( )
A ．地面对半球体的摩擦力方向水平向左
B ．质点对半球体的压力大小为mgcos θ
C ．质点所受摩擦力大小为μmgsin θ
D ．质点所受摩擦力大小为mgcos θ
3、如下列图，在绳下端挂一物体，用力F 拉物体使悬线偏离竖直方向α的夹角，且保持其平衡.保持α角不变，当拉力F 有极小值时，F 与水平方向的夹角β应是〔 〕 A.0 B.π
2
C.α
4、如图甲中abcd 为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m 的导体棒PQ 与ab 、cd 垂直且接触良好，回路的电阻为R ，整个装置放于垂直框架平面的变化的磁场中，磁感应强度B 随时间变化规律如图乙所示，棒PQ 始终静止，在时间0～t 0内，棒PQ 受到的静摩擦力的大小变化是( ) C.先减小后增大
5、如下列图，匀强电场方向向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，一质量为m 带电量为q 的微粒以速度v 与磁场垂直、与电场成45˚角射入复合场中，恰能做匀速直线运动，求电场强度E 的大小，磁感强度B 的大小。