2018届二轮力与物体的平衡课件（共37张）（江苏专用） 37页

第 1 讲　力与物体的平衡 第一 篇 专题一 力与运动 热点精练 1 　 弹力 摩擦力 热点 精练 2 　 受力分析 栏目索引 热点 精练 3 　 物体静态平衡 热点 精练 4 　 物体动态平衡 热点精练 1 　 弹力 摩擦力 知识方法链接 1. 弹力 (1) 弹力有无的判断 “ 三法 ” ① 条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力 . 此方法多用来判断形变较明显的情况 . ② 假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力 . ③ 状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在 . (2) 弹力方向的判断方法 ① 根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断 . ② 根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向 . 2. 摩擦力 (1) 摩擦力的有无及方向的判断方法 ① 假设法 ② 状态法 根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的方向 . ③ 牛顿第三定律法 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据 “ 力的相互性 ” 确定另一物体受到的静摩擦力方向 . (2) 摩擦力大小的计算方法 求摩擦力大小时首先要明确未知力是静摩擦力还是滑动摩擦力，因为这两种摩擦力的大小遵循完全不同的规律 . ① 滑动摩擦力的大小 a. 公式法： F ＝ μF N ，其中 F N 是两物体间的正压力，其大小不一定等于重力； μ 为动摩擦因数，与材料和接触面的粗糙程度有关，与接触面积和相对速度无关 . b. 状态法：若 μ 未知，可结合物体的运动状态和其他受力情况，利用平衡条件或牛顿第二定律求解滑动摩擦力的大小 . ② 静摩擦力的大小 通常认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，而静摩擦力只能应用平衡条件或牛顿第二定律求解 . 真题模拟精练 答案 解析 1.(2016· 江苏单科 ·1) 一轻质弹簧原长为 8 cm ，在 4 N 的拉力作用下伸长了 2 cm ， 弹簧未超出弹性限度，则该弹簧的劲度系数为 A.40 m / N B.40 N / m C.200 m / N D.200 N / m √ 2 3 1 2. 物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力 F ， A 中 F 垂直于斜面向上， B 中 F 垂直于斜面向下， C 中 F 竖直向上， D 中 F 竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力一定增大的是 答案 解析 √ 2 3 1 解析 　 加上 F 后， A 、 B 两种情况物块仍处于平衡，则在沿斜面方向上重力沿斜面向下的分力不变，故摩擦力不变；故 A 、 B 错误 ； 加 向上的 F 后 C 中摩擦力将变小，加向下的力 F 后 D 中摩擦力增大，故 C 错误， D 正确 . 2 3 1 3. 质量为 m 的物体静止在倾角为 θ 的斜面上，如图 1 所示 . 当用一 与斜面平行、也与水平面平行的力 F 推物体时 ，物体 恰能在斜面上匀速运动，则摩擦力的方向 A. 沿斜面向上 B . 沿斜面向下 C. 与 F 方向相反 D . 向斜面左上方 √ 答案 解析 2 3 1 图 1 解析 　 在沿斜面所在平面上，物体受到重力沿斜面向下的分力 mg sin θ 、推力 F 、摩擦力，三力合力为零，故摩擦力的方向与 F 和 mg sin θ 的合力的方向反向，故向斜面左上方， D 正确 . 2 3 1 热点精练 2 　 受 力 分析 知识方法链接 1. 受力分析的两个顺序 (1) 先场力 ( 重力、电场力、磁场力 ) 后接触力 ( 先弹力后摩擦力 ). (2) 先分析 “ 确定的力 ” ，再由 “ 确定的力 ” 判断 “ 不确定的力 ”. 2. 受力分析的三个检验角度 (1) 明确各力的施力物体和受力物体，找不到施力物体的力是不存在的 . (2) 判断物体能否保持原状态 . (3) 转换研究对象 ( 隔离 → 整体或整体 → 隔离 ) 再做受力分析，判断是否吻合 . 3. 受力分析的常用方法 整体法与隔离法：研究系统外的物体对系统整体的作用力时用整体法；研究系统内物体之间的相互作用力时用隔离法 . 遇到多物体平衡时一般整体法与隔离法结合着用，一般先整体后隔离 . 真题模拟精练 答案 解析 4.(2017· 连云港市东海县调研 ) 如图 2 所示，一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力 F 作用而做匀速直线运动，则下列说法正确的是 A. 物体可能只受两个力作用 B. 物体可能受三个力作用 C. 物体可能不受摩擦力作用 D. 物体一定受四个力作用 √ 5 6 4 图 2 5 6 4 解析 　 物体受到竖直向下的重力、地面的支持力、恒定拉力 F 和地面的摩擦力，四个力作用，缺少一个，则物体受到的合力不能为零，所以物体一定受四个力作用， D 正确 . 5.(2017· 南通市启东中学期中 ) 如图 3 所示， A 、 B 两物体紧靠着放在粗糙水平面上 . A 、 B 间接触面光滑 . 在水平推力 F 作用下两物体一起加速运动，物体 A 恰好不离开地面，则关于 A 、 B 两物体的受力个数，下列说法正确的是 A. A 受 3 个力， B 受 4 个力 B. A 受 4 个力， B 受 3 个力 C. A 受 3 个力， B 受 3 个力 D. A 受 4 个力， B 受 4 个力 答案 解析 √ 5 6 4 图 3 解析 　 对于 A 物体：由题，物体 A 恰好不离开地面，地面对 A 没有支持力，也没有摩擦力，则 A 受到重力、 F 和 B 对 A 的支持力共 3 个力作用 . 对于 B 物体：受到重力、 A 对 B 的压力、地面的支持力和摩擦力，共 4 个力作用 . 5 6 4 6.( 多选 ) 如图 4 所示，顶角为 θ 的光滑圆锥体固定在水平面上，一质量为 m 的均质圆环套在圆锥体上，重力加速度大小为 g ，下列判断正确的是 A. 圆锥体对圆环的弹力方向垂直于圆锥的侧面 B. 圆锥体对圆环的弹力方向竖直向上 C. 圆环的张力不为零 D. 圆环的张力方向指向圆环的圆心 √ 答案 解析 5 6 4 图 4 √ 解析 　 因为圆环受重力和圆锥体对圆环的作用力处于平衡，则圆锥体对圆环的作用力大小等于圆环的重力，即 F ＝ mg ，方向与重力的方向相反，即圆锥体对圆环的弹力方向竖直向上 . 故 A 错误， B 正确； 质量为 m 的均质圆环套在圆锥体上，圆环有被撑开的趋势，所以圆环的张力不能为零，故 C 正确； 圆环的张力方向沿圆环的切线方向，故 D 错误 . 5 6 4 热点精练 3 　 物体 静态 平衡 知识方法链接 共点力平衡常用方法 (1) 合成法：一般三力平衡时 ( 或多力平衡转化成三力平衡后 ) 用合成法：由平行四边形定则合成任意两力 ( 一般为非重力的那两个力 ) ，该合力与第三个力平衡，在由力的示意图所围成的三角形中解决问题 . 将力的问题转化成三角形问题，再由三角函数、勾股定理、图解法、相似三角形法等求解 . (2) 正交分解法：一般受三个以上共点力平衡时用正交分解法：把物体受到 的各力分解到相互垂直的两个方向上，然后分别列出两个方向上的平衡方程 . 真题模拟精练 答案 7.(2017· 南京市、盐城市一模 ) 如图 5 所示，高空走钢丝的表演中，若表演者走到钢丝中点时，使原来水平的钢丝下垂与水平面成 θ 角，此时钢丝上的弹力应是表演者和平衡杆重力的 √ 8 9 7 图 5 8.(2017· 泰兴中学检测 ) 如图所示， a 、 b 两个质量相同的球用线连接， a 球用线挂在天花板上， b 球放在光滑斜面上，系统保持静止，以下图示哪个是正确的 答案 √ 8 9 7 解析 8 9 7 解析 　 对 b 球受力分析，受重力、垂直斜面向上的支持力和细线的拉力，由于三力平衡时三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故细线拉力向右上方，故 A 图错误 ； 再 对 a 、 b 两个球整体受力分析，受总重力、垂直斜面向上的支持力和上面细线的拉力，再次根据共点力平衡条件判断上面的细线的拉力方向斜向右上方，故 C 、 D 图均错误，故选 B. 9.— 条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流，如图 6 所示，若将磁铁的 N 极位置与 S 极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，则磁铁对斜面的压力 F 和摩擦力 F f 的变化情况分别是 A. F 与 F f 都增大 B. F 减小， F f 增大 C. F 增大， F f 减小 D. F 与 F f 都减小 答案 √ 8 9 7 图 6 热点精练 4 　 物体动态平衡 知识方法链接 1. 图解法 物体受三个力平衡：一个力恒定、另一个力的方向恒定时可用此法 . 例：挡板 P 由竖直位置绕 O 点向水平位置逆时针缓慢旋转时小球受力的变化 .( 如图 7) 图 7 特点：一个力为恒力，另一个力的方向不变 . 2. 相似三角形法 物体受三个力平衡：一个力恒定、另外两个力的方向同时变化，当所作矢量三角形与空间的某个几何三角形总相似时用此法 .( 如图 8) 特点：一个力为恒力，另两个力的方向都在变 . 图 8 3. 解析法： 如果物体受到多个力的作用，可进行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根据自变量的变化确定因变量的变化 . 4. 平行四边形定则： 若合力不变，两等大分力夹角变大，则分力变大 . 真题模拟精练 答案 解析 10.(2017· 苏北四市期中 ) 如图 9 所示，用两根 细 线 AC 和 BD 悬挂一薄板 . 下列说法正确的是 A. 薄板的重心一定在 AC 和 BD 的延长线交点处 B. BD 的拉力大于 AC 的拉力 C. 剪断 BD 瞬间，薄板的加速度方向一定沿 BD 斜向下 D. 若保持 AC 位置不变，缓慢移动 BD 至竖直方向，则 AC 的拉力一直减小 √ 11 12 10 图 9 解析 　 重心不一定在 AC 和 BD 的延长线交点处，选项 A 错误 ； BD 的拉力与 AC 拉力在水平方向分力大小相等， F T AC sin 45° ＝ F T BD sin 60° ，所以 AC 上的拉力大，选项 B 错误 ； 剪断 BD 瞬间，薄板的加速度应沿垂直于 AC 的方向，选项 C 错误 ； 缓慢 移动 BD ，薄板仍处于平衡状态，根据力的三角形定则， AC 上的力一直减小， BD 上的力先减小后增加，选项 D 正确 . 综上本题选 D. 11 12 10 11. 如图 10 所示，质量为 m 的光滑小球放在斜面和竖直挡板之间，当挡板从竖直位置逆时针缓慢转动到水平位置的过程中，斜面和挡板对小球的弹力大小的变化是 A. 斜面的弹力逐渐变大 B. 斜面的弹力先变小后变大 C. 挡板的弹力先变小后变大 D. 挡板的弹力逐渐变大 √ 答案 解析 图 10 11 12 10 解析 　 小球受力如图甲所示，因挡板是缓慢转动，所以小球处于动态平衡状态，在转动过程中，此三力 ( 重力、斜面支持力、挡板弹力 ) 组成矢量三角形的变化情况如图乙所示 ( 重力大小、方向均不变，斜面对其支持力方向始终不变 ) ，由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小，挡板对小球的弹力先减小后增大 . 11 12 10 12.(2017· 江苏单科 ·14) 如图 11 所示，两个半圆柱 A 、 B 紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱 C ，三者半径均为 R . C 的质量为 m ， A 、 B 的质量都 为 ， 与地面间的动摩擦因数均为 μ . 现 用 答案 解析 图 11 水平 向右的力拉 A ，使 A 缓慢移动，直至 C 恰好降到地面 . 整个过程中 B 保持静止 . 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g . 求： (1) 未拉 A 时， C 受到 B 作用力的大小 F ； 11 12 10 根据平衡条件， 有 2 F cos 30° ＝ mg 解析 　对 C 受力分析，如图甲所示 甲 11 12 10 (2) 动摩擦因数的最小值 μ min ； 答案 解析 解析 　 C 恰好降到地面时， B 受 C 压力的水平分力最大，如图乙所示 根据题意， B 保持静止，则有 F fmin ＝ F x max ， 乙 11 12 10 (3) A 移动的整个过程中，拉力做的功 W . 答案 解析 11 12 10 根据动能定理 W － W f ＋ mgh ＝ 0 － 0 ，