2020高考物理二轮复习专题一力与物体的平衡教学案.pdf
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1、【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】1/18 2020高考物理二轮复习专题一力与物体的平衡教学案编 辑:_时 间:_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】2/18 考情分析20 xx20 xx20 xx 力与物体的平衡T4:磁流天平的平衡问题T14(1):物体的平衡条件的应用T1:胡克定律应用T9:摩擦力分析T14(1):斜面对物体的支持力大小的计算T14(1)(2):叠加体的平衡、摩擦力命题解读本专题共4 个考点,力的合成与分解为要求,其余皆为要求。从三年命题情况看,命题特点为:(1)注重基础知识。如围绕胡克定律、摩擦力考查学生的理解能力;(2)注重过程方法。如
2、围绕力、电现象中的平衡问题考查受力分析、正交分解、稳态速度、对称思想等,即便在计算题中也是在第(1)(2)问中出现,难度中等。整体难度适中,命题指数,复习目标是达B必会。1.(20 xx 扬州一模)某电视台每周都有棋类节目,铁质的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上,不计棋子间的相互作用力,下列说法正确的是()图 1A.小棋子共受三个力作用B.棋子对棋盘的压力大小等于重力C.磁性越强的棋子所受的摩擦力越大D.质量不同的棋子所受的摩擦力不同解析小棋子受到重力、向上的摩擦力、棋盘的吸引力和棋盘的支持力作用,选项A 错误;棋盘对棋子的摩擦力等于棋子的重力,故【本资料精心搜集整理而来,欢
3、迎广大同仁惠存!】3/18 无论棋子的磁性多强,摩擦力是不变的,质量不同的棋子所受的重力不同,故摩擦力不同,选项B、C错误,D项正确。答案D2.(20 xx 江苏清江中学高三第四次月考)在如图 2 所示的四幅图中,AB、BC均为轻质杆,各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接,两杆都在 B处由铰链连接,下列关于受力的说法正确的是()图 2A.甲图中的 AB杆表现为拉力,BC杆表现为拉力B.乙图中的 AB杆表现为拉力,BC杆表现为支持力C.丙图中的 AB、BC杆均表现为拉力D.丁图中的 AB、BC杆均表现为支持力解析在甲图中,对 B分析,受到 AB杆的拉力,BC杆的支持力,绳子的拉力三力平衡,A项错
4、误;乙图中对B受力分析,B受到绳子竖直向下的拉力,则 BC应为支持力,由平衡条件可知AB应为支持力,B项错误;丙图中对B点分析可知,B受到绳子向下的拉力,AB杆提供向上的拉力,BC杆应为向右的拉力,C 项正确;丁图中对B 分析可知,B受到绳子向下的拉力,AB杆提供拉力,BC杆提供支持力,D项错误。答案C3.(20 xx 江苏如东高级中学测试)如图 3 所示,轻杆 A端用光滑水平铰链装在竖直墙面上,B端用水平绳结在墙C处并吊一重物 P,在水平向右的力缓缓拉起重物P的过程中杆 AB所受压力()图 3A.变大B.变小C.先变小再变大D.不变【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】4/18 解析
5、以重物 P 为研究对象,因为是缓缓拉起,所以P 处于平衡状态,根据共点力平衡条件可得T2cos mPg。对 B点分析,竖直方向上则有:Ncos T2cos,联立可得 N,因为 不变,可知N不变,则根据牛顿第三定律得杆AB所受压力不变,故D项正确。答案D4.(20 xx 无锡期末)如图 4,物块静置于倾斜角为的斜面上,对物块施加一个垂直于斜面向下的恒力F,斜面和物块均保持静止,地面受到的摩擦力大小为f。若将 F大小不变、方向改为沿斜面向上,斜面和物块仍保持静止,则地面受到的摩擦力大小为()图 4A.fsin B.fcos C.ftan D.ftan 解析对物块施加一个垂直于斜面向下的恒力F,斜面
6、和物块均保持静止,地面受到的摩擦力大小为f,对物块和斜面,利用整体法得Fsin f。当 F 大小不变、方向改为沿斜面向上时,同理对整体有 Fcos f,联立解得 f,D项正确。答案D受力分析1.受力分析的三个判断依据(1)从力的概念判断,寻找施力物体;(2)从力的性质判断,寻找产生原因;(3)从力的效果判断,寻找是否产生形变或改变运动状态。2.受力分析是解决平衡问题的首要步骤,具体程序为【例 1】(20 xx 启东中学期中)如图 5 所示,a、b 两个小球穿在一根光滑的固定杆上,并且通过一条细绳跨过定滑轮连接。已知b 球【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】5/18 质量为 m,杆与水
7、平面成 角,不计所有摩擦,重力加速度为g。当两球静止时,Oa段绳与杆的夹角也为,Ob段绳沿竖直方向,则下列说法正确的是()图 5A.a 可能受到 2 个力的作用B.b 可能受到 3 个力的作用C.绳子对 a 的拉力等于 mgD.a 的重力为 mgtan 解析对 a、b 受力分析可知,a 一定受 3 个力,b 一定受 2 个力作用,选项 A、B错误;对 b 受力分析可知,b 受绳子的拉力等于mg,因此绳子对 a 的拉力等于 mg,选项 C正确;对 a 受力分析,有 Gasin mgcos,可得 Ga,选项 D错误。答案C【变式 1】(20 xx 南通、扬州、泰州三模)如图 6 所示,木块 B静止
8、在水平地面上,木块A叠放在 B上。A的左侧靠在光滑的竖直墙面上。关于 A、B的受力情况,下列说法正确的是()图 6A.B 对 A的作用力方向一定竖直向上B.B 对 A的作用力一定大于A的重力C.地面对 B的摩擦力方向可能向右D.地面对 B的作用力大小可能等于A、B的总重力解析A的受力情况有三种:(1)A 受到重力、B对 A的支持力、墙壁对 A 的弹力;(2)A 受到重力、B 对 A 的支持力、B 对 A 的摩擦力;(3)A 受到重力、B 对 A 的支持力、墙壁对A的弹力、B 对 A 的摩擦力。若为(1)或(3)情况,B对 A 的作用力方向斜向左上方,A项错误;【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大
9、同仁惠存!】6/18 若为(2)情况,B 对 A 的作用力与重力等值反向共线,B 项错误;利用整体法分析A、B 两物体,若为(1)或(3)情况,整体受到向下的重力、向上的支持力、墙壁对A、B 向右的弹力、地面对A、B 向左的摩擦力,若为(2)情况,整体受到向下的重力、向上的支持力,C 项错误,D项正确。答案D共点力的平衡1.共点力的平衡条件F合0 或者Fx0Fy02.两种平衡(1)静态平衡问题:应先分析物体的受力情况,再根据平衡条件列出相应方程,解方程并对结果进行讨论。常用方法有合成法、分解法(包括正交分解法)、力的三角形法。(2)动态平衡问题【例 2】(20 xx 泰州中学高三上学期期中)在
10、上海世博会最佳实践区,江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色。如图 7 所示,在竖直放置的穹形支架上,一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑滑轮悬挂一重物G,现将轻绳的一端固定于支架上的A点,另一端从 B点沿支架缓慢地向C点靠近(C 点与 A点等高),则在此过程中绳中拉力大小变化的情况是()图 7A.先变小后变大B.先变小后不变C.先变大后不变D.先变大后变小解析当轻绳的右端从 B点移到直杆最上端时,设两绳的夹角为2。以滑轮为研究对象,分析受力情况,作出受力图如图甲所示。根据【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】7/18 平衡条件得2Fcos mg,得到绳子的拉力F,所以在轻绳
11、的右端从 B点移到直杆最上端的过程中,增大,cos 减小,则 F变大。当轻绳的右端从直杆最上端移到 C点时,如图乙,设两绳的夹角为2。设绳子总长为 L,两直杆间的距离为s,由数学知识得到 sin,L、s 不变,则 保持不变。再根据平衡条件可知,两绳的拉力F 保持不变。所以绳中拉力大小变化的情况是先变大后不变,C项正确。答案C【变式 2】(20 xx启东中学月考)如图 8 所示,某钢制工件上开有一个楔型凹槽,凹槽的截面是一个直角三角形,三个角的度数分别是A30,B90,C60。在凹槽中放有一个光滑的金属球,当金属球静止时,金属球对凹槽的AB 边的压力为F1、对 BC边的压力为 F2,则的值为()
12、图 8A.B.32C.D.22解析将金属球的重力 mg沿着垂直于 AB边和垂直于 BC边分解,F1mgcos 30,F2mgsin 30,所以。答案C电磁学中的平衡问题1.带电体在电磁学中的平衡问题除了涉及重力、弹力和摩擦力,还涉及电磁学中的静电力、安培力和洛伦兹力。带电体的平衡问题既要遵从平衡条件,又要遵循电磁学规律,这是解决此类问题的两条主线。处理电磁学中的平衡问题的方法:2.几点提醒【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】8/18(1)电荷在电场中一定受电场力作用,电流或电荷在磁场中不一定受磁场力作用。(2)分析电场力或洛伦兹力时,一定要注意带电体是正电荷还是负电荷。【例 3】(多
13、选)(20 xx 盐城三模)某老师用图9 所示装置探究库仑力与电荷量的关系。A、B 是可视为点电荷的两带电小球,用绝缘细线将A 悬挂,实验中在改变电荷量时,移动B并保持 A、B连线与细线垂直。用Q和q 表示 A、B的电荷量,d 表示 A、B间的距离,(不是很小)表示细线与竖直方向的夹角,x表示 A偏离 O点的水平距离。实验中()A.d 应保持不变B.B 的位置在同一圆弧上C.x 与电荷量乘积 Qq成正比D.tan 与 A、B间库仑力成正比解析因此实验要探究库仑力与电荷量的关系,故两电荷间距d 应保持不变,选项A 正确;因要保持A、B 连线与细线垂直且A、B 距离总保持 d 不变,故 B 的位置
14、在同一圆弧上,选项B正确;对 A 球由平衡条件可知 F库mgsin,即 kmg,可知 x 与电荷量乘积 Qq成正比,选项 C正确,D错误。答案ABC【变式 3】(20 xx 南师大附中模拟)如图 10 所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为。质量为m、长【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】9/18 为 L 的金属杆 ab 垂直导轨放置,整个装置处于垂直ab 方向的匀强磁场中。当金属杆ab 中通有从 a 到 b 的恒定电流 I 时,金属杆 ab 保持静止。则磁感应强度的方向和大小可能为()图 10A.竖直向上,B.平行导轨向上,mgcos ILC.水平向右,D.
15、水平向左,mgIL解析金属导轨光滑,所以没有摩擦力,则金属杆只受重力、支持力和安培力,根据平衡条件,支持力和安培力的合力应与重力等大反向,根据矢量三角形合成法则作出三种情况的合成图如图所示。由图可以看出当安培力F 与支持力垂直时有最小值Fminmgsin,即 BILmgsin,则 Bmin。对选项 A,磁场方向竖直向上时,B,故 A 项错误;选项B、C 中,金属杆受力不能平衡,故B、C项错误;选项D 中,磁场的方向水平向左,金属杆可不受支持力,安培力与重力平衡,即BILmg,所以 B,D项正确。答案D整体法与隔离法在平衡问题中的应用解决物体系问题的两种方法【例 4】(20 xx 市市二联)如图
16、 11 所示,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。若把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态。则下列判断正确的是()图 11A.球 B对墙的压力增大B.球 B对柱状物体 A的压力增大C.地面对柱状物体 A的摩擦力不变【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】10/18 D.地面对柱状物体 A的支持力不变解析以 B 为研究对象,受力分析如图甲所示,由图可知,把A 向右移动少许,墙对球B 的压力 F1 减小,柱状物体 A对球 B 的支持力F2 减小,由牛顿第三定律知,球B对墙的压力减小,球B 对柱状物体
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- 2020 高考 物理 二轮 复习 专题 一力 物体 平衡 教学
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