高考物理二轮专题突破 专题一物体的平衡

A. 3－1
图 1－1－3 B．2－ 3 C. 23－12
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D．1－
3 2
例2 B 【解析】 物体受重力mg、支持力N、摩擦力f、 已知力F处于平衡状态．将这些力正交分解，根据平衡条件， 有 ： F1cos60° ＝ μ(mg － F1sin60°) ， F2cos30° ＝ μ(mg ＋ F2sin30°)，联立解得：μ＝2－3
kx
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绳收缩的方向)
力的 产生原因或条
种类
件
作用点
大小
方向
接触面粗糙； 摩擦 存在压力；相 接触 力 对 滑 动 (或有 面
相对滑动的趋 势)
与接触面相切，与
静摩擦力：
物体相对滑动或相
0＜f≤fm
对滑动趋势方向相
滑动摩擦力：
f＝μFN
反(与运动方向不一 定相反)
电场 力
电场
电荷
F＝qE (F＝ )
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要点热点探究
► 探究点一 三力平衡问题
1．共点力作用下物体的平衡条件 物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，作用在物体 上的所有力的合力为零． 2．三力平衡 如果物体仅受三个力作用而处于平衡状态，则其中任意两 个力的合力与第三个力大小相等、方向相反．可根据平行四边 形定则，利用直角三角形、相似三角形(或正、余弦定理)等知 识，采用合成法、正交分解法、矢量三角形法等方法求解．
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例1 [2011·江苏卷]如图1－1－1所示，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，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面 所受弹力的大小为( )
mg A.2sinα
mg B.2cosα
图 1－1－1 1
C.2mgtanα
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1 D.2mgcotα
[2011·安徽卷] 一质量为m的物块恰好静 止在倾角为θ的斜面上．现对物块施加一个竖直向下的恒力F， 如图1－1－2所示，则物块( )
A．仍处于静止状态 B．沿斜面加速下滑 C．受到的摩擦力不变 D．受到的合外力增大
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例1 变式题 A 【解析】 以物块为研究对象，当没有
施加恒力F时，物块恰好静止．对物块受力分析，物块受重力、 支 持 力 、 最 大 静 摩 擦 力 作 用， 由 平 衡 条 件 得 ： mgsinθ ＝ μmgcosθ，即μ＝tanθ；当对物块施加一竖直向下的恒力F 时，物块受重力、支持力、摩擦力和恒力F，假设物块仍恰好 处于静止状态，则有：(mg＋F)sinθ＝μ(mg＋F)cosθ，同 样得到μ＝tanθ.故物块仍恰好处于静止状态，此时所受的
2．平衡条件：F＝0 (在正交的两个方向上平衡：Fx＝0，Fy
＝0)．
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四、物体受力分析 1．受力分析的步骤 (1)明确研究对象：研究对象可以是一个点、一个物体 或物体系等． (2)按顺序找力：按一重力、二弹力(分析有多少个接触 点，然后根据弹力产生的条件分析是否产生弹力)、三摩擦 力、四其他力(如电场力、磁场力等)的顺序来分析物体受 力．防止多力或漏力． (3)画出力的示意图：每个力都要标明表示力的符号． 2．受力分析的注意事项
正电荷受电场力与 场强同向，负电荷 受电场力与场强反 向
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力
的 产生原因 作用 种 或条件 点
大小
方向
类
安 培
力
磁场
通电 F＝BLI 导体 (I⊥B)
用左手定则判
断(垂直于I、B 所决定的平面)
洛 伦
兹 力
磁场
运动 F＝qvB 电荷 (v⊥B)
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用左手定则判 断(垂直于v、B 所决定的平面)
合力为零，摩擦力增大，选项A正确，选项B、C、Dபைடு நூலகம்误．
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► 探究点二 多力平衡问题
1．求解共点力平衡问题的一般思路 (1)选择研究对象；(2)采用整体法或隔离法分析对象受力； (3)根据平衡条件列方程；(4)联立方程求解． 2．多力平衡问题
如果物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个 力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反．
二、力的合成与分解 1．力的分解的常用方法：按力的实际作用效果分解、正交 分解法． 2．合力与分力的关系：等效替代． 3．力的合成与分解的规律：平行四边形定则(适用于所有矢 量的合成和分解，如位移、速度、加速度等)． 三、共点力作用下物体(或系统)的平衡 1．平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态．
专题一 物体的平衡
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主干知识整合
一、几种常见力的比较
力的种类 产生原因 作用 或条件 点
大小
方向
由于地球 重力 的吸引 重心 G＝mg
竖直向下
根据二力平衡 与引起形变的力的
弹力
直 接 接 触 、接触 发生弹性 面 形变
或牛顿第二定 方向相反(压力、支
律判断；弹簧 持力垂直于接触面；
的弹力：F＝ 绳的拉力沿绳指向
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(1)只分析研究对象受到的力(即研究对象以外的物体对研 究对象施加的力)，而不分析研究对象对其他物体施加的力．
(2)只分析性质力，如重力、弹力、摩擦力、电场力(包括 静电力即库仑力)、磁场力(洛伦兹力和安培力)等，不分析效 果力，如向心力等．
(3)分析物体受力时，应关注力的产生条件、物体运动状态 (例如物体的平衡、加速运动与减速运动)、力的反作用力．
例1 A 【解析】 以楔形石块为研究对象，它受到竖直 向下的重力和垂直侧面斜向上的两个支持力，利用正交
分解法可得：2Fsinα＝mg，则 F＝2msingα A正确．
【点评】 本题是应用力的合成的方法求解三力作用下物 体的平衡问题，下面的变式题则是应用分解的方法求解三力 作用下物体的平衡问题．
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当物体受四个及以上共点力的作用而平衡时，一般采用正 交分解法求解，即把物体受到的各个力沿互相垂直的两个方向
分解，当物体处于平衡状态时，有：Fx合＝0，Fy合＝0.建立坐
标 标系的原则是：让尽可能少的力分解．
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例2 如图1－1－3所示，一物块置于水平地面上．当用与
水平方向成60°角的力F1拉物块时，物块做匀速直线运动；当 改用与水平方向成30°角的力F2推物块时，物块仍做匀速直线 运动．若F1和F2的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数 为( )
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如图1－1－4所示，置于水平地面的三脚架上固 定着一质量为m的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与 竖直方向均成30°角，则每根支架中承受的压力大小为( )