物理高考专题冲刺训练配套物体的平衡学习教案.ppt

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1、返回(fnhu)目录 1.常见弹力的方向：支撑面的弹力：支持力（压力）的方向总是常见弹力的方向：支撑面的弹力：支持力（压力）的方向总是 于支撑面；绳的弹力：绳对被拉物体的弹力（拉力于支撑面；绳的弹力：绳对被拉物体的弹力（拉力(ll)），总是沿），总是沿 方向；杆的弹力：既可沿杆向里（拉力方向；杆的弹力：既可沿杆向里（拉力(ll)），也可沿杆向外（推力），也可沿杆向外（推力或支持力），还可不沿杆的方向（或简称或支持力），还可不沿杆的方向（或简称“挑挑”）；弹簧的弹力方向沿）；弹簧的弹力方向沿 方向方向. 弹力的大小：在弹性限度内，弹簧的弹力可由弹力的大小：在弹性限度内，弹簧的弹力可由 计算；计算

2、；轻绳、轻弹簧中的弹力处处轻绳、轻弹簧中的弹力处处 ，且等于其一端的拉力，且等于其一端的拉力(ll).一般物体一般物体间的弹力由物体所处的间的弹力由物体所处的 和和 决定，可由平衡条件或牛顿第决定，可由平衡条件或牛顿第二定律求得二定律求得. 要点(yodin)回顾 答案答案 垂直；绳而指向绳收缩的；弹簧轴线；垂直；绳而指向绳收缩的；弹簧轴线；Fkx；相等；运动；相等；运动情况；受力情况情况；受力情况第1页/共34页第一页，共35页。 2.摩擦力的方向：总是摩擦力的方向：总是(zn sh)沿着两物体接触面的切线，与沿着两物体接触面的切线，与 方向相反方向相反.摩擦力方向可与运动方向成摩擦力方向可

3、与运动方向成 角度角度.返回(fnhu)目录要点(yodin)回顾 答案答案 相对运动（或相对运动趋势）；任意相对运动（或相对运动趋势）；任意 答案答案 F合合0 ；等值反向；一封闭的矢量三角形；等值反向；一封闭的矢量三角形 3.平衡条件及其推论平衡条件及其推论 共点力作用下物体的平衡条件是：共点力作用下物体的平衡条件是： ，或同时满足，或同时满足Fx0，Fy0.根据平衡条件可得以下重要结论：当物体处于平衡状态时，它所受根据平衡条件可得以下重要结论：当物体处于平衡状态时，它所受的某一个力与它所受的其余力的合力的某一个力与它所受的其余力的合力 ；当三个共点力作用于物体；当三个共点力作用于物体处于

4、平衡时，三个力的矢量组成处于平衡时，三个力的矢量组成 .第2页/共34页第二页，共35页。 4.受力分析：在受力分析前应分析物体的运动情况，包括运动过程、速受力分析：在受力分析前应分析物体的运动情况，包括运动过程、速度方向、加速度方向，再按一定的顺序（通常按重力、弹力、摩擦力、电度方向、加速度方向，再按一定的顺序（通常按重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力）进行场力、磁场力）进行(jnxng)，完成受力分析后应检查是否符合运动情况，完成受力分析后应检查是否符合运动情况，是否有漏力、多力是否有漏力、多力. 返回(fnhu)目录要点(yodin)回顾第3页/共34页第三页，共35页。返回(fnhu)

5、目录典例赏析(shn x) 变式练习变式练习1 如图所示，一根通电直导体棒放在倾角为如图所示，一根通电直导体棒放在倾角为的粗糙导的粗糙导轨上置于如图所示的匀强磁场中，处于静止状态，导体棒中电流方轨上置于如图所示的匀强磁场中，处于静止状态，导体棒中电流方向如图所示，若增大向如图所示，若增大(zn d)电流强度，导体棒仍静止电流强度，导体棒仍静止.则在电流增则在电流增大大(zn d)的过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能的过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是（是（ ） A.一直减小一直减小 B.先减小后增大先减小后增大(zn d) C.先增大先增大(zn d)后减小后减小 D.一

6、直增大一直增大(zn d) 分析分析 本题是根据共点力平衡条件求解摩擦力的一个典型问题，本题是根据共点力平衡条件求解摩擦力的一个典型问题，物体所受静摩擦力的方向未知，应根据物体的受力情况及各力的变化确物体所受静摩擦力的方向未知，应根据物体的受力情况及各力的变化确定摩擦力的方向及其大小变化定摩擦力的方向及其大小变化.第4页/共34页第四页，共35页。返回(fnhu)目录 解析解析 对导体棒而言，除了受静摩擦力，对导体棒而言，除了受静摩擦力，还受重力、支持力和安培力，如图所示还受重力、支持力和安培力，如图所示. .设导体棒设导体棒长度为长度为L L，则导体棒所受安培力大小为，则导体棒所受安培力大小

7、为BIL.BIL. 若开始时若开始时BILBILmgsinmgsin，导体棒有下滑趋势，导体棒有下滑趋势，此时所受静摩擦力的方向沿斜面向上，由平衡条件有：此时所受静摩擦力的方向沿斜面向上，由平衡条件有： BIL BILf f静静mgsin mgsin 由式可知，随着电流由式可知，随着电流(dinli)(dinli)的增大，静摩擦力逐渐减小的增大，静摩擦力逐渐减小. . 当电流当电流(dinli)(dinli)增大到增大到BILBILmgsinmgsin时，导体棒有上滑趋势，所受静摩擦力时，导体棒有上滑趋势，所受静摩擦力的方向沿斜面向下，由平衡条件有：的方向沿斜面向下，由平衡条件有： f f静静

8、mgsinmgsinBIL BIL 典例赏析(shn x)第5页/共34页第五页，共35页。返回(fnhu)目录 由式可知，随着电流的增大，静摩擦力逐渐增大由式可知，随着电流的增大，静摩擦力逐渐增大. 则在电流增大的过程中，摩擦力先减小后增大则在电流增大的过程中，摩擦力先减小后增大. 若开始时若开始时BILmgsin时，导体棒有上滑趋势，所受静摩擦力时，导体棒有上滑趋势，所受静摩擦力的方向沿斜面向下，由平衡条件有：的方向沿斜面向下，由平衡条件有： f静静mgsinBIL 由式可知，随着电流的增大，静摩擦力逐渐增大由式可知，随着电流的增大，静摩擦力逐渐增大. 则在电流增大的过程，摩擦力一直增大则

9、在电流增大的过程，摩擦力一直增大. 故本题正确故本题正确(zhngqu)答案是答案是B、D. 答案(d n) BD典例赏析第6页/共34页第六页，共35页。返回(fnhu)目录 点评点评 求解摩擦力时，首先一定要弄清是静摩擦力还是滑动求解摩擦力时，首先一定要弄清是静摩擦力还是滑动摩擦力，滑动摩擦力的大小摩擦力，滑动摩擦力的大小fFN，静摩擦力的大小随外力的不同，静摩擦力的大小随外力的不同而变化，取值范围为而变化，取值范围为0ffm，除最大静摩擦力外，不能用，除最大静摩擦力外，不能用fFN来来计算，在分析静摩擦力的大小时计算，在分析静摩擦力的大小时(xiosh)，一定要根据物体的运动状，一定要根

10、据物体的运动状态及物体的受力情况，先确定静摩擦力的方向，再来讨论它的大小态及物体的受力情况，先确定静摩擦力的方向，再来讨论它的大小情况情况. 变式练习变式练习2 如图所示，虚线所示的区域存在如图所示，虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场匀强电场和匀强磁场.取坐标如图取坐标如图.一带电粒子沿一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转动方向始终不发生偏转(pinzhun).不计重力的不计重力的影响，电场强度影响，电场强度E和磁感强度和磁感强度B的方向可能是的方向可能是（ ） 典例赏析第7页/共34页第七页，共35页。 A.

11、E和和B都沿都沿x轴正方向轴正方向(fngxing) B.E沿沿y轴正向，轴正向，B沿沿z轴正向轴正向 C.E沿沿x轴正向，轴正向，B沿沿y轴正向轴正向 D.E、B都沿都沿z轴正向轴正向 解析解析 E和和B都沿都沿x轴正方向轴正方向(fngxing)，由于带电粒子速度与磁，由于带电粒子速度与磁感应强度感应强度B平行或反向平行，故不受磁场力只受电场力，而不论粒子带平行或反向平行，故不受磁场力只受电场力，而不论粒子带何种电荷，电场力与速度均共线，由此知粒子作直线运动，何种电荷，电场力与速度均共线，由此知粒子作直线运动，A正确正确.若若E沿沿y轴正向则电场力沿轴正向则电场力沿y轴正向（带正电）或负向

12、（带负电），而轴正向（带正电）或负向（带负电），而B沿沿z轴轴正向，则由左手定则知其所受洛仑兹力沿正向，则由左手定则知其所受洛仑兹力沿y轴负向（带正电）或正向轴负向（带正电）或正向（带负电），合外力可能为零，故（带负电），合外力可能为零，故B正确正确.若若E沿沿x轴正向，则电场力沿轴正向，则电场力沿x轴正向（带正电）或负向（带负电），轴正向（带正电）或负向（带负电），B沿沿y轴正向，则洛仑兹力沿轴正向，则洛仑兹力沿z轴轴正向（带正电）或负向（带负电），合力不为零，且与正向（带正电）或负向（带负电），合力不为零，且与返回(fnhu)目录典例赏析第8页/共34页第八页，共35页。速度不共线，粒子必

13、然发生偏转，故速度不共线，粒子必然发生偏转，故C错错.若若E、B都沿都沿z轴方向，则电场力也沿轴方向，则电场力也沿z轴方向，而洛仑兹力沿轴方向，而洛仑兹力沿y轴方向，合力轴方向，合力(hl)不为零，且与速度不共线，粒子必不为零，且与速度不共线，粒子必发生偏转，故发生偏转，故D错错. 变式练习3 如图所示，质量(zhling)为m的球放在倾角为 的光滑斜面上，试分析挡板AO与斜面间的倾角为多大时，AO所受压力最小？ 答案(d n) AB返回目录典例赏析第9页/共34页第九页，共35页。 解析解析 虽然题目问的是挡板虽然题目问的是挡板AO的受力情况，但若直接以挡板为的受力情况，但若直接以挡板为研究

14、研究(ynji)对象，因挡板所受力均为未知力，将无法得出结论对象，因挡板所受力均为未知力，将无法得出结论. 以球为研究以球为研究(ynji)对象，球所受重力产生的效果有两个：对斜面对象，球所受重力产生的效果有两个：对斜面产生的压力产生的压力F1、对挡板产生的压力、对挡板产生的压力F2，根据重力产生的效果将重力分，根据重力产生的效果将重力分解，如图所示解，如图所示.返回(fnhu)目录典例赏析(shn x)第10页/共34页第十页，共35页。 当挡板与斜面的夹角当挡板与斜面的夹角由图示位置变化时，由图示位置变化时，F1大小改变但方向不变，始终大小改变但方向不变，始终与斜面垂直，与斜面垂直，F2的

15、大小和方向均改变，如图中虚线所示，由图可看出的大小和方向均改变，如图中虚线所示，由图可看出(kn ch)挡板挡板AO与斜面垂直即与斜面垂直即90时，挡板时，挡板AO所受压力最小，最小压力所受压力最小，最小压力F2minmgsin. 答案(d n) 见解析. 点评 本题也可以用解析法分析力的矢量三角形，根据(gnj)正弦定理有F2minmgsin，所以F2 ，mgsin是定值，F2随着sin变化而变化.当90时，F2有最小值F2minmgsin. 返回目录典例赏析第11页/共34页第十一页，共35页。 变式练习(linx)4 如图所示，用等长的轻绳悬挂两个质量相同的小球，今在两小球上分别施加大小

16、分别为3F和F、方向相反的水平恒力，则平衡后应该如图中的（ ） 返回(fnhu)目录典例赏析(shn x)第12页/共34页第十二页，共35页。 解析 设上、下两绳与竖直方向夹角分别为、.将两球看作一个整体(zhngt)，受力分析如图甲所示，由图可知：返回(fnhu)目录典例赏析(shn x)第13页/共34页第十三页，共35页。返回(fnhu)目录 对下方小球，受力分析如图乙所示，同样由图可知： 比较可得：且上、下两段绳的长度相同，所以(suy)答案应为B. 答案(d n) B 典例赏析第14页/共34页第十四页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 1.如图所示，质量分别(

17、fnbi)为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为1，Q与斜面间的动摩擦因数为2.当它们从静止开始沿斜面滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为（ ） A.0 B.1mgcos C.2mgcos D.(12)mgcos第15页/共34页第十五页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 解析 当物体P和Q一起沿斜面加速(ji s)下滑时，其加速(ji s)度为： agsin2gcos. 因为P和Q相对静止，所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力，不能用公式fFN求解. 对物体P运用牛顿第二定律得：mgsinfma 所以求得：f2mgcos.

18、即C选项正确. 答案 C第16页/共34页第十六页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 2.如图所示，物体静止于光滑(gung hu)的水平面上，力F作用于物体O点，现要使合力沿着OO方向，那么，必须同时再加一个力F.这个力的最小值是（ ） A.Fcos B.Fsin C.Ftan D.Fcot 解析 用图解法，如右图所示，由图可知，F的最小值是Fsin，即B正确. 第17页/共34页第十七页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 3.如图所示，光滑大球固定不动，它的正上方有一个定滑轮，放在大球上的光滑小球（可视为质点）用细绳连接，并绕过定滑轮，当人用力F缓慢

19、拉动细绳时，小球所受支持力为N，则N、F的变化情况(qngkung)是（ ） A.都变大 B.N不变，F变小 C.都变小 D.N变小，F不变第18页/共34页第十八页，共35页。 解析 小球受重力mg、支持力N、拉力F作用(zuyng)，小球始终处于平衡状态，N、F合力与mg大小相等、方向相反，如图所示. 显然AOP与PBQ相似. 由相似三角形性质有：（设OAH，OPR，ABL） 因为mg、H、R都是定值，所以当L减小时，N不变，F减小，B正确. 返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 答案 B第19页/共34页第十九页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 4.有一个直角

20、支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有一个小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示.现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态(zhungti)和原来的平衡状态(zhungti)比较，AO杆对P环的支持力FN和细绳上的拉力T的变化情况是（ ） A.FN不变，T变大 B.FN不变，T变小 C.FN变大，T变大 D.FN变大，T变小第20页/共34页第二十页，共35页。 解析解析 以两环和细绳为整体进行受力分析，共受四个力：整体的重以两环和细绳为整体进行受力分析，共受四个

21、力：整体的重力力G、OA对对P的支持力的支持力FN、OB对对Q的弹力的弹力(tnl)FN及及OA对它的摩擦力对它的摩擦力f. 无论环在什么位置无论环在什么位置G和和FN平衡，故有平衡，故有FNG2mg，不随环的移动而改变，不随环的移动而改变. 隔离环隔离环Q，受力分析如图所示，由平衡，受力分析如图所示，由平衡条件得条件得Tcosmg. 当当P环向左移动一小段距离后环向左移动一小段距离后, 两环再次平衡时两环再次平衡时减小减小, 故故T减小减小. 返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 答案 B第21页/共34页第二十一页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 5.如图所示，

22、表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮，两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)，P悬于空中(kngzhng)，Q放在斜面上，均处于静止状态.当用水平向左的恒力推Q时，P、Q仍静止不动，则（ ） A.Q受到的摩擦力一定变小 B.Q受到的摩擦力一定变大 C.轻绳上拉力一定变小 D.轻绳上拉力一定不变第22页/共34页第二十二页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 解析解析 两种情况下轻绳的拉力大小都等于两种情况下轻绳的拉力大小都等于mPg，所以轻绳上拉力一，所以轻绳上拉力一定不变定不变. 如果如果mPgmQgsin，则开始时：，则开始时：fmPgmQgsin， 施加水平

23、施加水平(shupng)力力F后：后：f(FcosmPg)mQgsin f将增大将增大 但如果但如果(FcosmPg)mQgsin 则开始时则开始时fmQgsinmPg 施加水平施加水平(shupng)力力F后：后：fmQgsin(FcosmPg) f将减小将减小 答案 D第23页/共34页第二十三页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 6.如图所示，水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有小滑轮B，一轻绳一端C固定于墙壁上, 另一端跨过滑轮后悬挂一质量(zhling)为m10 kg的重物，CBA30，则滑轮受到绳子作用力为（ ） A.50 N B. C.100 N D. 解析解

24、析 由于由于B点处是滑轮点处是滑轮,它只是改变绳中力的方向它只是改变绳中力的方向,并未改变力的大并未改变力的大小小,滑轮两侧绳上拉力大小与物体重力相等滑轮两侧绳上拉力大小与物体重力相等,均为均为100 N,夹角为夹角为120,故而滑轮故而滑轮受绳子作用力即是其合力受绳子作用力即是其合力,大小为大小为100 N,正确答案是正确答案是C. 第24页/共34页第二十四页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 7.如图所示，斜劈ABC放在粗糙的水平地面上，在斜劈上放一重为G的物块，物块和斜劈均处于静止状态.今用一竖直向下且逐渐增大的力F作用(zuyng)于物块上，则下列说法正确的是（

25、） A.斜劈对物块的支持力增大 B.物块所受的合力变大 C.当力F足够大时斜劈将沿水平地面向右滑动 D.斜劈ABC受到水平地面向左的摩擦力作用(zuyng)，且随力F的增大而增大第25页/共34页第二十五页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 解析解析 物块静止在斜劈上，则物块与斜劈间的最大静摩擦力大于或等物块静止在斜劈上，则物块与斜劈间的最大静摩擦力大于或等于重力沿斜面向下的分力于重力沿斜面向下的分力.用一竖直向下的力用一竖直向下的力F作用于物块上，物块对斜劈作用于物块上，物块对斜劈的压力增大，选项的压力增大，选项A正确；物块与斜劈间的最大静摩擦力也增大，仍大于或正确；物块

26、与斜劈间的最大静摩擦力也增大，仍大于或等于（等于（GF）沿斜面向下的分力，物块仍保持静止，由平衡条件得，物块）沿斜面向下的分力，物块仍保持静止，由平衡条件得，物块所受的合力不变，选项所受的合力不变，选项B错误；力错误；力F竖直向下，由整体法可知，斜劈竖直向下，由整体法可知，斜劈ABC不不受水平受水平(shupng)地面的摩擦力，也不会沿水平地面的摩擦力，也不会沿水平(shupng)地面向右滑动，地面向右滑动，C、D项错误项错误. 答案 A第26页/共34页第二十六页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 8.如图所示（a），一条长为3L的绝缘丝线穿过两个质量都是m的小金属环A和

27、B，将丝线的两端共同系于天花板上的O点，使金属环带电后，便因排斥而使丝线构成一个(y )等边三角形，此时两环恰处于同一水平线上，若不计环与线间的摩擦，求金属环所带电量是多少？第27页/共34页第二十七页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 某同学在解答这道题时的过程如下： 设电量为q，小环受到三个力的作用，拉力T、重力mg和库仑力F，受力分析如图（b），由受力平衡知识(zh shi)得， 你认为他的解答是否正确？如果不正确，请给出你的解答？ 解析 他的解答是错误的. 小环是穿在丝线上，作用于小环上的两个拉力大小相等，方向不同.第28页/共34页第二十八页，共35页。返回(fn

28、hu)目录跟踪(gnzng)练习 小环受四个力，如图所示. 竖直(sh zh)方向 Tsin60mg 水平方向 Tcos60T 由联立得kmgLq23 答案 第29页/共34页第二十九页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 9.如图所示，在倾角为的光滑斜面上，置一通(y tn)有电流I，长为L，质量为m的导体棒，如图所示，欲使导体棒静止在斜面上，问： （1）需加一个多大的方向竖直向上的匀强磁场？ （2）所加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向. 解析 本题的研究对象为通电导体棒，IL代表通电导体棒的电学特征 ， 磁 感 应 强 度B代 表 磁 场 的 性 质 ， 磁 场 对

29、导 体 棒 的 安 培 力第30页/共34页第三十页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习将二者联系(linx)起来.求解安培力需用到共点力平衡条件，据此可列方程求解磁感应强度的大小.由于题目给出的是三维立体图，在进行受力分析时，取电流方向垂直纸面绘制横截面图更便于分析，如图a所示.第31页/共34页第三十一页，共35页。返回(fnhu)目录跟踪(gnzng)练习 （1）如图b所示，导体棒受重力mg、支持力N和安培力F作用，根据左手定则判断安培力水平向右.由力的平衡条件有： BILmgtan 解得：Bmgtan/(IL). （2）导体棒受三力平衡，受力情况如图c所示，支持力与安

30、培力的合力与重力平衡，且支持力的方向(fngxing)始终垂直于斜面向上，方向(fngxing)不变，安培力的大小和方向(fngxing)都可以变化.当安培力垂直于支持力时有最小值，对应的磁感应强度有最小值Bmin. BminILmgsin解得：Bminmgsin/(IL). 第32页/共34页第三十二页，共35页。祝您高考(o ko)成功！经验方程(fngchng) 物理教授走过校园，遇到数学教授。物理教授在进行一项实验，他总结出一个经验方程(fngchng)，似乎与实验数据吻合，他请数学教授看一看这个方程(fngchng)。一周后他们碰头，数学教授说这个方程(fngchng)不成立。可那时

31、物理教授已经用他的方程(fngchng)预言出进一步的实验结果，而且效果颇佳，所以他请数学教授再审查一下这个方程(fngchng)。又是一周过去，他们再次碰头。数学教授告诉物理教授说这个方程(fngchng)的确成立，“但仅仅对于正实数的简单情形成立。返回(fnhu)目录第33页/共34页第三十三页，共35页。感谢感谢(gnxi)观看！观看！第34页/共34页第三十四页，共35页。NoImage内容(nirng)总结返回目录。绳而指向绳收缩的。D.(12)mgcos。C.FN变大，T变大。物理教授走过校园，遇到数学教授。数学教授告诉物理教授说这个方程的确成立(chngl)，“但仅仅对于正实数的简单情形成立(chngl)。感谢观看第三十五页，共35页。