2019版高考物理二轮复习专题一力与运动第1讲力与物体的直线运动学案

第1讲力与物体的平衡

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1.平衡中的“三看”与“三想”

(1)看到“缓慢”，想到“物体处于动态平衡状态。”

(2)看到“轻绳、轻环”，想到“绳、环的质量可忽略不计”。

(3)看到“光滑”，想到“摩擦力为零”。

2.“三点”注意

(1)杆的弹力方向不一定沿杆。

(2)摩擦力的方向总与物体的相对运动方向或相对运动趋势方向相反，但与物体的运动方向无必然的联系。

(3)安培力F的方向既与磁感应强度的方向垂直，又与电流方向垂直，即F跟B、I所在的平面垂直，但B与I的方向不一定垂直。

力学中的平衡问题

运动物体的平衡问题

【典例1】(2017·全国卷Ⅱ，16)如图1所示，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为( )

图1

A.2－ 3

B.

3 6

C.

3

3

D.

3

2

解析当F水平时，根据平衡条件得F＝μmg；当保持F的大小不变，而方向与水平面成60°

角时，由平衡条件得F cos 60°＝μ(mg－F sin 60°)，联立解得μ＝

3

3

，故选项C正确。

答案 C

物体的动态平衡问题

【典例2】(2016·全国卷Ⅱ，14)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图2所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中( )

图2

A.F逐渐变大，T逐渐变大

B.F逐渐变大，T逐渐变小

C.F逐渐变小，T逐渐变大

D.F逐渐变小，T逐渐变小

解析对O点受力分析如图所示，F与T的变化情况如图，由图可知在O点向左移动的过程中，F逐渐变大，T逐渐变大，故选项A正确。

答案 A

整体法、隔离法在平衡中的应用

【典例3】 如图3所示，A 、B 、C 三个完全相同的下水道水泥管道静止叠放在水平地面上，假设每个管道的质量为m ，重力加速度为g ，下列说法正确的是( )

图3

A.A 对B 的弹力大小为

33

mg B.地面对B 、C 均没有摩擦力作用 C.地面对B 的支持力大小为32mg D.地面对B 的摩擦力大小为

36

mg 解析 选择A 、B 、C 为研究对象，可得其截面图如图甲所示，对A 受力分析如图乙所示，由题意知，F BA ＝F CA ，2F BA cos 30°＝mg ，则A 对B 的弹力F AB ＝F BA ＝

3

3

mg ，选项A 正确；对B 受力分析如图丙所示，由于A 对B 有斜向左下的弹力，则地面对B 有摩擦力作用，同理，地面对C 也有摩擦力作用，选项B 错误；由平衡条件可得mg ＋F AB cos 30°＝F N B ，F AB sin 30°＝F f ，联立解得F N B ＝32mg ，F f ＝3

6

mg ，即选项C 错误，选项D 正确。

答案 AD

1.处理平衡问题的基本思路

2.在三个力作用下物体的平衡问题中，常用合成法分析；在多个力作用下物体的平衡问题中，常用正交分解法分析。

3.解决动态平衡问题的一般思路：把“动”化为“静”，“静”中求“动”。动态平衡问题的常用方法：

(1)图解法 (2)解析法 (3)相似三角形法 (4)正弦定理法等

1.如图4所示，竖直平面内的光滑半圆环固定在水平面上，重力为G 的小球套在环上，轻弹簧上端P 与小球相连，下端Q 固定在水平面上。若小球在图示位置静止时弹簧恰好竖直，半径OP 与水平面夹角为θ。弹簧的劲度系数为k ，弹簧处于弹性限度内，则此时( )

图4

A.小球受3个力作用

B.环受到小球的压力大小为G sin θ

C.弹簧处于伸长状态

D.弹簧的形变量为G

k

解析 由于弹簧恰好竖直，小球受到的重力与受到的弹簧弹力恰好平衡，环对小球没有支持力作用，小球只受两个力的作用，即kx ＝G ，得x ＝G k

，弹簧处于压缩状态，综上所述，D 正确。 答案 D

2.如图5所示，A 、B 两个定滑轮安装在竖直的固定杆上，两滑轮的高度差为d ，水平距离为

3d ，质量分别为M 和m 的两物体，由跨过定滑轮的细绳连接，不计滑轮的大小、质量及一切摩擦。现两物体处于静止状态，则( )

图5

A.两物体的质量M 和m 不相等

B.两竖直杆对滑轮的作用力大小相等

C.O 1A 段杆对滑轮的作用力大小是O 2B 段杆对滑轮作用力大小的3倍

D.O 1A 段杆对滑轮的作用力大小是O 2B 段杆对滑轮作用力大小的2倍

解析 由于滑轮两边绳上的张力大小总是相等的，因此两物体的质量相等，即M ＝m ，选项A 错误；根据力的平衡可知，杆对滑轮的作用力等于滑轮两边绳子上的张力的矢量和，由几何关系可知，A 滑轮两边绳子的夹角为60°，则O 1A 段杆对滑轮的作用力大小为F 1＝2mg cos 30°＝3mg ，同理可知，O 2B 段杆对滑轮的作用力大小为F 2＝mg ，因此选项B 、D 错误，C 正确。 答案 C

3.(多选)如图6所示，一个固定的1

4圆弧阻挡墙PQ ，其半径OP 水平，OQ 竖直。在PQ 和一个

斜面体A 之间卡着一个表面光滑的重球B 。斜面体A 放在光滑的地面上并用一水平向左的力

F 推着，整个装置处于静止状态。现改变推力F 的大小，推动斜面体A 沿着水平地面向左缓

慢运动，使球B 沿斜面上升一很小高度。在球B 缓慢上升过程中，下列说法正确的是( )

图6

A.斜面体A 与球B 之间的弹力逐渐减小

B.阻挡墙PQ 与球B 之间的弹力逐渐减小

C.水平推力F 逐渐增大

D.水平地面对斜面体A 的弹力逐渐减小 解析 对球B 受力分析，如图甲所示。