高中物理 共点力的平衡课件

把．将推拖把的力沿竖直和水平方向分解，根据平衡条件有 Fcos θ＋ mg＝ FN Fsin θ＝ Ff ① ②
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式中 FN 和 Ff 分别为地板对拖把的正压力和摩擦力．
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所以 Ff＝ μFN
③
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联立①②③式得 μ F＝ mg. sin θ－μcos θ ④
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图 1－ 1－5 A．木块受到的摩擦力大小是 mgcos α B．木块对斜面体的压力大小是 mgsin α C．桌面对斜面体的摩擦力大小是 mgsin αcos α D．桌面对斜面体的支持力大小是 (M＋ m)g
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(1)若物体与斜面间的动摩擦因数 μ＝ 0.5，对物体施加一 水平向右力 F，恰好能使物体沿斜面匀速上升．求 F 的大 小． (sin 53° ＝ 0.8， cos 53° ＝ 0.6) (2)若改变斜面的倾角 θ，而不改变动摩擦因数 μ，当 θ
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θ，由平衡条件 F1－mgsin θ－Ffmax＝0，F2－mgsin θ＋Ffmax F1－F2 ＝0，解得 Ffmax＝ ，故选项 C 正确． 2 【答案】 C
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1． (2013· 北京高考 )如图 1－1－5，倾角为 α、质量为 M 的斜面体静止在水平桌面上，质量为 m 的木块静止在斜面体 上．下列结论正确的是 ( )
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2． (2013· 郑州一中模拟)如图 1－1－6 所示， A、B 两木
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块放在水平面上，它们之间用细线相连，两次连接情况中细 线倾斜方向不同但倾角一样，两木块与水平面间的动摩擦因 数相同．先后用水平力 F1 和 F2 拉着 A、 B 一起匀速运动， 线上的张力分别为 FT1 和 FT2，则 ( )
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θ0，若 θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖 把从静止开始运动．求这一临界角的正切 tan θ0.
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【解析】 (1)设该同学沿拖杆方向用大小为 F 的力推拖
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图 1－1－20
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(1)若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小． (2) 设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平 推力与此时地板对拖把的正压力的比值为 λ.已知存在临界角
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如图 1－ 1－ 1 所示，质量 m＝ 8 kg 的物体放在
2 53° 倾角 ?@＝ 的固定斜面上，计算中取 g＝ 10 m/s .
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图 1－ 1－ 1
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B
)
3kq 3kq 3kq 2 3kq A. B. 2 C. 2 D. 2 2 3l l l l
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(2012· 新课标全国卷 )拖把是由拖杆和拖把头构成 的擦地工具(如图 1－ 1－ 20)．设拖把头的质量为 m，拖杆质量 可忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数 为常数 μ，重力加速度为 g.某同学用该拖 把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖 把，拖杆与竖直方向的夹角为 θ.
B．N1始终减小，N2始终减小 C．N1先增大后减小，N2始终减小 D．N1先增大后减小，N2先减小后增大
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3．(2013· 新课标全国卷Ⅱ )如图 1－ 1－ 3，在固定斜面上 的一物块受到一外力 F 的作用， F 平行于斜面向上．若要使 物块在斜面上保持静止， F 的取值应有一定范围，已知其最 大值和最小值分别为 F1 和 F2(F2>0)．由此可求出 ( A．物块的质量 )
3.动态平衡问题
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二、求解共点力平衡问题的一般思路
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1.(2011· 江苏卷，1) 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( A )
①对各种性质力特点的理解；②共点力作用下平衡条件的应用． 考查的主要物理思想和方法有：①整体法和隔离法；②假设法； ③合成法；④正交分解法；⑤矢量三角形法；⑥相似三角形法；⑦等效 思想；⑧分解思想。 【2014命题趋势】 高考试题的考查形式主要有两种，一种是以生活中的静力学材料 为背景，考查力的合成与分解和共点力的平衡的综合应用；一种是以现
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(2)无论 F 多大均不能使物体沿斜面上滑，即 F 无解，则 应满足： cos θ－ μsin θ≤ 0 1 即 tan θ≥ μ 得： θ≥ arctan 2.
【答案】 (1)440 N (2)θ≥arctan 2
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图 1－ 1－6 A． F1≠ F2 C． FT1＞ FT2
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B． F1＝F2 D． FT1＝ FT2
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【解析】 取 A、B 为整体分析可知，F1＝F2＝μ(mA＋ mB)g.隔离 A 物体，应用平衡条件可得 FT1sin θ＝ μ(mAg－ FT1cos θ)，FT2sin θ＝μ(mAg＋FT2cos θ)，比较可得 FT2＞FT1.
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第1讲
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力与物体的平衡
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【2014考纲解读】 本专题解决的是受力分析和共点力平衡问题。
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高考对本专题内容的考查主要有：
两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场 中， 棒中通以由 M 向 N 的电流， 平衡时两悬线与竖直方向夹 角均为 θ.如果仅改变下列某一个条件，θ 角的相应变化情况 是( ) A．棒中的电流变大， θ 角变大 B．两悬线等长变短，θ 角变小 C．金属棒质量变大， θ 角变大 D．磁感应强度变大， θ 角变小
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实中可能出现的各种情况，考查力的概念的理解和计算．题型仍延续选
择题和第一道计算题的形式．
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一、平衡类问题的研究情况分类
1.单个物体的平衡问题 2.多个物体的平衡问题
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【答案】 B
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2．(多选 )(2013· 湖北省重点中学高三联考 )如图 1－1－10 所示， AC 是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆
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BC 一端通过铰链固定在 C 点，另一端 B 拴牢一根轻绳，轻 绳下端悬挂一重为 G 的物体，上端绕过定滑轮 A，用水平拉 力 F 拉轻绳，开始时∠BCA＝ 160° ，现使∠ BCA 缓慢变小， 直到杆 BC 接近竖直杆 AC.在此过程中(不计滑轮质量，不计 摩擦 ) ( )
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图 1－1－10
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A．拉力 F 大小不变
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B．拉力 F 逐渐减小 C．轻杆 B 端所受轻绳的作用力大小不变 D．轻杆 B 端所受轻绳的作用力先减小后增大
【解析】 对 B 端进行受力分析，有竖直向下的绳的拉 力，大小等于物体的重力 G，AB 轻绳的拉力 F 以及沿着杆 的弹力 N，这三个力的方向与△ABC 的三个边的方向分别平 行， 故 B 处的三个共点力构成的矢量三角形与实际△ACB 相 G F N 似： ＝ ＝ ， AC AB BC
【解析】
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整体法与隔离法分析共点力的平衡问题．
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以木块为研究对象，如图 1 所示，有 f＝mgsin α，FN＝ mgcos α，故选项 A、B 均错误；以木块与斜面体所组成的整 体为研究对象，如图 2 所示，有 f′桌＝0，F′N 桌＝(M＋m)g， 故选项 C 错误，选项 D 正确．
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【答案】
D
图1 图2
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针对训练 3-1 (2013 年全国新课标理综Ⅱ)如图,在光滑
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绝缘水平面上,三个带电小球 a、b 和 c 分别位于边长为 l 的正三角形的三个顶点上;a、 b 带正电, 电荷量均为 q,c 带负电.整个系统置于 方向水平的匀强电场中.已知静电力常 量为 k.若三个小球均处于静止状态,则 匀强电场场强的大小为(
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取某些值时，无论用多大的水平推力 F 都无法使物体沿斜面 匀速上滑．求满足这种情况的 θ 的取值范围．
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【解析】 (1)物体的受力情况如图所示， 由平衡条件得： Fcos θ＝f＋mgsin θ Fsin θ＋mgcos θ＝FN 且有：f＝μFN 由①②③式得： μcos θ＋sin θ F＝ mg cos θ－μsin θ 代入数据得：F＝440 N. ④ ① ② ③
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B．斜面的倾角 C．物块与斜面间的最大静摩擦力 D．物块对斜面的正压力
图 1－1－3
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【解析】
物块在斜面上处于静止状态，先对物块进行
受力分析，确定其运动趋势，列平衡方程可得 Ff. 物块受与斜面平行的外力 F 作用，而在斜面上静止，此 时摩擦力的大小和方向将随 F 的变化而变化．设斜面倾角为
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图 1－1－12
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【解析】
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【答案】
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A
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2.(2012· 新课标全国卷，16)
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mg mg A. B. 2cos 2sin
C.
1 1 mgtan D. mgcot 2 2
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(2012· 天津卷)如图 1－1－12 所示，金属棒 MN
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如图所示，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N1，球对木板的压力大小为N2.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．N1始终减小，N2始终增大
B
)
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