2018届二轮复习力和物体的平衡课件（52张）（全国通用） 52页

核心专题突破 第一部分 专题一　力与运动 考 纲 精 解 高 频 考 点 1. 力和物体平衡部分：考查物体受力分析和平衡条件，一般以选择题形式命题，注意与静摩擦力有关的临界极值问题． 2. 力和直线运动部分：考查牛顿运动定律与直线运动规律的综合应用，以选择题形式命题为主，注意与运动图象的结合． 3. 力和曲线运动部分：考查抛体运动、圆周运动、直线运动组合情景下的运动问题、受力问题及功能综合问题，命题形式既有选择题，也有计算题． 4. 力和天体运动部分：结合圆周运动规律考查万有引力定律在天体运动与航天中的应用，命题形式一般为选择题 . 备 考 策 略 1. 理解各种性质的力的产生、方向特点和平衡条件，能正确对物体进行受力分析，掌握解决平衡问题的常用方法． 2. 理解运动学公式及适用条件，熟练运用整体法和隔离法解决连接体问题，灵活运用牛顿运动定律和运动学规律处理运动图象及其他综合问题． 3. 运用运动的合成和分解、动力学规律和功能关系解决直线运动、平抛运动和圆周运动的组合性问题，分析衔接点的速度是解决问题的关键． 4. 运用两个模型、两条思路是解决天体运动与航天问题的基础，重点关注我国航天工程的最新成就 . 第 1 讲　力和物体的平衡 栏目导航 2 年考情回顾 热点题型突破 对点规范演练 热点题源预测 逐题对点特训 2 年考情回顾 设问 方式 ① 三力平衡和动态分析 [ 例 ] (2017 · 全国卷 Ⅰ ， 21 题 ) 　 (2016 · 全国卷 Ⅱ ， 14 题 ) (2016 · 全国卷 Ⅲ ， 17 题 ) ② 共点力平衡条件 [ 例 ] (2017 · 全国卷 Ⅱ ， 16 题 ) 　 (2017 · 江苏卷， 14 题 ) (2017 · 天津卷， 8 题 ) 审题 要点 ① 要明确研究对象． ② 审清研究对象受力分析 ( 大小和方向 ) ． ③ 要注意有无光滑面或摩擦不计，轻杆或轻滑轮，刚好不滑动或刚好无压力等等关键词 热点题型突破 题型一　物体的受力分析 命题规律 高考时该热点的考查主要是选择题．命题方向主要有： (1) 考查对力的有无和方向的判断． (2) 结合平衡条件知识对受力分析进行考查． (3) 结合整体法和隔离法，解答牛顿运动定律的应用问题时考查受力分析． 方法点拨 1 ． 受力分析的步骤 2 ． 受力分析的方法 两大方法整体思维法 1 ． (2017 · 河南郑州预测 ) L 型木板 P ( 上表面光滑 ) 放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块 Q 相连，如图所示．若 P 、 Q 一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力，则木板 P 的受力个数为 ( 　　 ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A ． 3 　 B ． 4 　　 C ． 5 　 D ． 6 C 突破点拨 (1) 木板 P 上表面光滑，说明 P 、 Q 间没有摩擦力，而滑块 Q 随 P 作匀速运动，对滑块 Q 分析可知，与重力沿斜面方向的分力平衡的是弹簧的弹力，此时弹簧处于压缩状态． (2) 对 P 、 Q 整体分析，能一起匀速下滑，说明斜面是粗糙的，斜面对 P 有沿斜面向上的滑动摩擦力． 解析 对 P 、 Q 及弹簧组成的系统整体分析，能匀速下滑，说明斜面一定是粗糙的，则木板 P 要受斜面的摩擦力作用．对滑块 Q 分析可知，与重力沿斜面方向的分力平衡的是弹簧的弹力，此时弹簧处于压缩状态，对木板 P 分析可知，受重力、斜面的支持力、弹簧的弹力、滑块 Q 的压力、滑动摩擦力共 5 个力．故选项 C 正确． 【变式考法 】 (1) 在上述题 1 中， L 型木板 P 上下表面都光滑，使弹簧为原长时释放， P 、 Q 一起沿斜面下滑，不计空气阻力，该木板 P 的受力个数是多少？ 解析 先选取 P 、 Q 系统，其加速度 a ＝ g sin θ . 式中 θ 为斜面的倾角，再隔离 Q 为对象，对其受力分析并根据牛顿第二定律知，弹簧的弹力为零．选取 P 为研究对象，对其受力分析知 P 共受三个力的作用：重力，斜面的支持力和滑块 Q 的压力，所以 P 的受力个数为 3. 答案 3 个 2 ． (2017 · 湖南四校联考 ) 如图所示， 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 球质量为 m ，杆与水平面成 θ 角，不计所有摩擦，重力加速度为 g . 当两球静止时， Oa 绳与杆的夹角也为 θ ， Ob 绳沿竖直方向，则下列说法正确的是 ( 　　 ) A ． a 可能受到两个力的作用 B ． b 可能受到 3 个力的作用 C ．绳子对 a 的拉力等于 mg D ． a 的重力为 mg tan θ C 解析 由平衡条件知， a 受重力、支持力和绳的拉力三个力作用，选项 A 错误； Ob 绳沿竖直方向，由平衡条件知， b 受重力和绳的拉力两个力，选项 B 错误；对 b ，设 Ob 绳对 b 的拉力为 F ，由平衡条件得 F ＝ mg ，因为同一条绳上拉力大小处处相等，所以绳子对 a 的拉力为 mg ，选项 C 正确；对 a ，由平衡条件得 G a sin θ ＝ mg cos θ ，解得 G a ＝ mg cot θ ，选项 D 错误． 3 ． (2017 · 福建厦门质检一 ) 如图所示，将三个形状不规则的磁石块叠放在水平桌面上，处于静止状态．下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．石块 b 对 a 的支持力与 a 受到的重力是一对平衡力 B ．石块 a 一定受到三个力的作用 C ．石块 c 受到水平桌面向左的摩擦力 D ．桌面对石块 c 的作用力一定竖直向上 解析 对 a 受力分析， a 可能受到重力、支持力、 b 的磁力，也可能只受到重力和磁力，所以选项 A 、 B 错误；对 abc 整体分析，磁力为内力忽略不计，则整体只受到重力和地面的支持力，所以选项 C 错误， D 正确． D 物体受力分析的技巧 (1) 分析受力的思路： ① 先数研究对象有几个接触处，每个接触处最多有两个力 ( 弹力和摩擦力 ) ． ② 同时注意对场力的分析． ③ 假设法是判断弹力、摩擦力的存在及方向的基本方法． (2) 善于变换研究对象： 若不能直接判断研究对象与接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力，可以采用变换研究对象，借助其他物体的受力来判定． 题型二　物体的静态平衡问题 命题规律 静态平衡问题多以选择题形式出现，考查方向有： (1) 平衡条件的应用． (2) 力的合成和分解． (3) 整体法和隔离法的灵活运用． 方法点拨 1 ． 处理平衡问题的基本思路 2 ． 常用求解方法 解答方法 1. (2017 · 天津卷 )( 多选 ) 如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆 M 、 N 上的 a 、 b 两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态．如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．绳的右端上移到 b ′ ，绳子拉力不变 B ．将杆 N 向右移一些，绳子拉力变大 C ．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D ．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移 AB 突破点拨 (1) 悬挂衣服的衣架，挂钩是光滑的，表明左右两边绳的拉力大小相等，两边拉力与竖直方向的夹角大小相等． (2) 绳的右端上移到 b′ ，左右两边绳之间的夹角不变． 【变式考法 】 如图所示，质量为 m 的小球套在竖直固定的光滑圆环上，轻绳一端固定在圆环的最高点 A ，另一端与小球相连．小球静止时位于环的 B 点，此时轻绳与竖直方向的夹角为 60° ，则轻绳对小球的拉力大小为 ( 　　 ) C 解析 对 B 点处的小球受力分析，如图所示，则有 F T sin 60° ＝ F N sin 60° ， F T cos 60° ＋ F N cos 60° ＝ mg 解得 F T ＝ F N ＝ mg ，则选项 A 、 B 、 D 错误， C 正确． 2. (2017 · 陕西宝鸡质检 ) 实际生活中常常利用如图所示的装置将重物吊到高处．现有一质量为 M 的同学欲将一质量也为 M 的重物吊起，已知绳子在水平天花板上的悬点与定滑轮固定点之间的距离为 L ，不计滑轮的大小、滑轮与绳的重力及滑轮受到的摩擦力．当该同学把重物缓慢拉升到最高点时，动滑轮与天花板间的距离为 ( 　　 ) D 3. (2017 · 山西名校联考 ) 如图所示，两相同轻质硬杆 OO 1 、 OO 2 可绕垂直纸面的水平轴 O 、 O 1 、 O 2 转动，在 O 点悬挂一质量为 M ( 未知 ) 的重物，将质量均为 m 的同材质的两木块分别紧压在左右两边的竖直挡板上，且当图中 θ ＝ 60° 时，整个系统恰好保持静止．已知木块与挡板间的动摩擦因数 μ ＝，设木块与挡板间最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力的大小，轻质硬杆与转轴之间的摩擦可忽略不计，则下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．重物的质量 M ＝ 3 m B ．若增加重物的质量，则木块将相对于挡板向下滑动 C ．挡板间的距离缓慢增大少许，则木块受到挡板的摩擦力将不变 D ．若挡板间的距离缓慢减小少许，则木块受到挡板的摩擦力将变大 C 共点力作用下的物体平衡问题，涉及受力分析、力的合成与分解、建立平衡方程等，其思维与解题过程如下： 题型三　物体的动态平衡问题 命题规律 高考对该热点的考查多为选择题，命题方向主要有： (1) 用解析法或图解法分析某个力的变化情况． (2) 涉及电场力或安培力的动态平衡问题． 方法点拨 解决动态平衡问题的一般思路是把 “ 动 ” 化为 “ 静 ” ， “ 静 ” 中求 “ 动 ”． 动态平衡问题的分析过程与处理方法如下： 1 ． (2017 · 全国卷 Ⅰ )( 多选 ) 如图，柔软轻绳 ON 的一端 O 固定，其中间某点 M 拴一重物，用手拉住绳的另一端 N . 初始时， OM 竖直且 MN 被拉直， OM 与 MN 之间的夹角为 α ( α >) ．现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角 α 不变．在 OM 由竖直被拉到水平的过程中 ( 　　 ) A ． MN 上的张力逐渐增大 B ． MN 上的张力先增大后减小 C ． OM 上的张力逐渐增大 D ． OM 上的张力先增大后减小 AD 突破点拨 (1) 判断绳 OM 与重力方向的夹角变化． (2) 判断绳 MN 与重力方向的夹角变化． 方法二： 画力的矢量三角形，如图乙所示，根据正弦定理列式求解． ( 余解同方法一 ) 2 ． (2017 · 广西柳州模拟 )( 多选 ) 《 大国工匠 》 节目中讲述了王进利用 “ 秋千法 ” 在 1 000 kV 的高压线上带电作业的过程．如图所示，绝缘轻绳 OD 一端固定在高压线杆塔上的 O 点，另一端固定在兜篮上．另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上 C 点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制．身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从 C 点运动到处于 O 点正下方 E 点的电缆处．绳 OD 一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为 m ，不计一切阻力，重力加速度大小为 g . 关于王进从 C 点运动到 E 点的过程中，下列说法正确的是 ( 　 　 ) BCD 3 ． (2017 · 湖南湘中名校联考 )( 多选 ) 如图所示，在一绝缘斜面 C 上，一带正电的小物体 A 处于静止状态，现将一带正电的小球 B 沿以 A 为圆心的圆弧缓慢地从 P 点转到 A 正上方的 Q 点处，已知 P 、 A 在同一水平线上，且在此过程中物体 A 和斜面 C 始终保持静止不动， A 、 B 可视为质点．关于此过程，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．物体 A 受到摩擦力一直减小 B ．物体 A 受到斜面的支持力先增大后减小 C ．地面对斜面 C 的支持力先增大后减小 D ．地面对斜面 C 的摩擦力一直减小 BD 解析 对 A 研究， B 对 A 的库仑力沿斜面方向的分力，先沿斜面向上逐渐减小，然后沿斜面向下逐渐增大，当库仑力与斜面垂直时为 0 ，设该分力为 F ′ ，在沿斜面方向根据平衡条件：当库仑力沿斜面分力向上减小时， F f 可能先减小后增大，也可能一直增大，当库仑力沿斜面分力向下增大时， F f ＝ mg sin α ＋ F ′ ，可知 F f 逐渐增大，故选项 A 错误；对 A 研究， B 对 A 的库仑力垂直于斜面方向的分力， 先逐渐增大然后逐渐减小，当库仑力与斜面垂直时最大，设该分力为 F ′′ ，根据平衡条件，斜面对 A 的支持力 N ′ ＝ mg cos α ＋ F ′′ ，可知 N ′ 先增大后减小，故选项 B 正确；以 A 和 C 整体为研究对象，受力分析情况如图所示．设 B 对 A 的库仑力大小为 F ，与竖直方向的夹角为 θ . 根据平衡条件得， F f ′ ＝ F sin θ ， N ＝ F cos θ ＋ G ，所以随着 θ 角的减小，地面对斜面的摩擦力一直减小，而支持力一直增大，故选项 C 错误， D 正确． 分析动态平衡问题时需要注意的两个方面 (1) 在动态平衡问题中，一定要抓住不变的量 ( 大小或方向 ) ，然后分析其他量的变化． (2) 分析动态平衡问题时，先画受力示意图或力的矢量三角形，然后利用拉密定理、正弦定理、正交分解法、相似三角形法及力的矢量图形变化法等进行受力分析． 热点题源预测 电磁学中的平衡问题 考向 预测 高考对电磁学中的平衡问题的命题既有选择题，也有计算题，主要考查： (1) 通电导体杆在安培力作用下的平衡问题； (2) 带电体 ( 粒子 ) 在电场力、洛伦兹力作用下的平衡问题．两种问题均是力电综合题型，考查学生的综合分析能力 解题 关键 电磁学中的共点力平衡是力学部分的一种典型模型，这类模型的特点是： (1) 处于平衡状态下的物体不但会受到重力、弹力或摩擦力作用，还会受到电场力、安培力或洛伦兹力作用； (2) 常与受力分析、闭合电路欧姆定律、左手定则、右手定则、法拉第电磁感应定律等相结合． 失分 防范 (1) 失分点有： ① 审题不清，抓不准“静止”“匀速直线运动”“恰好达到最大速度”等表示平衡状态的关键词； ② 不能正确判断电场力、安培力或洛伦兹力的方向、导致受力分析错误； ③ 忽视电阻不计、重力不计等条件，导致电路分析和受力分析错误； ④ 没有综合力、磁、电三方面的知识，思路不清楚，答题不规范； ⑤ 在动态平衡问题中混淆恒力与变力． (2) 防范方法是： ① 正确理解各力的性质及其产生的效果； ② 严格按照受力分析的顺序逐一对各力确认并画出草图； ③ 灵活运用整体法和隔离法、正交分解法、假设法、等效法、图象法等； ④ 列出正确的平衡方程或确定力的变化情况 【预测 】 ( 多选 ) 如图所示， AB 是竖直面内的半圆弧的水平直径，在 A 点放有电荷量为 Q 1 的点电荷，在 B 点放有另一点电荷，一电荷量为 q 的带电体放在圆弧上的 C 点刚好处于静止状态． A 、 C 连线与水平方向的夹角为 θ ，圆弧的半径为 R ，则下列说法正确的是 ( 　　 ) 思维导航 规范答题 【变式考法 1 】 (2017 · 安徽江淮十校联考三 ) 如图所示，挡板 MO 、 NO 互相垂直，固定在水平地面上，两挡板之间有一平行地面的匀强电场 E ，场强方向与挡板 NO 垂直．都带正电的小球 A 、 B ( 可视为质点 ) 放置在电场中的地面上，用与挡板 NO 平行的水平推力 F 作用在 B 球上，使两小球紧靠挡板静止，此时两球的距离为 L . 改变水平推力 F 大小，若使小球 B 沿挡板 NO 向着 O 点移动一小段距离，待小球 A 、 B 重新静止时，则与原来比较 ( 设地面和挡板均光滑、绝缘，两小球所带电量不变 )( 　　 ) A ． A 球对 B 球作用的静电力增大 B ．挡板 MO 对 A 球的弹力不变 C ．挡板 NO 对 B 球的弹力不变 D ．两球之间的距离减小，力 F 增大 C 解析 A 、 B 两球在竖直方向都受重力 G 和地面的支持力作用，两力为平衡力．设 A 、 B 小球带电量分别为 q 1 、 q 2 ，在水平方向， A 球受力为：电场力 q 1 E ， MO 挡板对 A 球的弹力 F N1 ， B 球对 A 球的静电力 F 1 ，如图甲所示．根据平衡条件得 q 1 E ＝ F 1 sin α 　 ① ， F N1 ＝ F 1 cos α 　 ② ，当小球 B 沿挡板 NO 向着 O 点移动一小段距离， α 增大， sin α 增大， cos α 减小，而 q 1 E 不变，则 F 1 减小，故 A 球对 B 球作用的静电力减小，由 ② 知 F N1 也减小，选项 A 、 B 错误． B 球在水平方向受力为：电场力 q 2 E 、推力 F 、 A 对 B 的静电力 F 1 ′ 和挡板 NO 对 B 球的弹力 F N2 ，如图乙所示．根据平衡条件得 F N2 ＝ q 2 E ＋ F 1 ′ sin α 　 ③ ， F ＝ F 1 ′ cos α 　 ④ ， F 1 ′ ＝ F 1 ，将 ① 代入 ③ 得 F N2 ＝ ( q 1 ＋ q 2 ) E ，挡板 NO 对 B 球的弹力不变，选项 C 正确．由于 F ′ 1 减小，根据库仑定律得知两球之间的距离增大；且 α 增大， cos α 减小，由 ③ 知 F 减小，选项 D 错误． 【变式考法 2 】 (2017 · 山西太原质检 )( 多选 ) 地面附近空间中存在着纸面内水平方向的匀强电场 ( 图中未画出 ) 和垂直于纸面向里的匀强磁场 ( 如图所示 ) ．一个带电油滴沿着一条与竖直方向成 α 角的直线 MN 运动，由此可以判断 ( 　　 ) A ．如果油滴带正电，它是从 N 点运动到 M 点 B ．如果油滴带正电，它是从 M 点运动到 N 点 C ．如果水平电场方向向右，油滴是从 N 点运动到 M 点 D ．如果水平电场方向向右，油滴是从 M 点运动到 N 点 BC 解析 带电油滴在重力、电场力，洛伦兹力的作用下沿着直线 MN 运动，故在垂直直线 MN 方向上带电油滴所受的合力为零，则带电油滴所受的洛伦兹力不变，由 F ＝ q v B 知，带电油滴做匀速直线运动，如果油滴带正电，且从 N 点运动到 M 点，则油滴所受合力不为零，故油滴不会沿着直线 MN 运动，选项 A 错误；如果油滴带正电，且从 M 点运动到 N 点，则油滴所受合力可以为零，故油滴会沿着直线 MN 运动，选项 B 正确；如果水平电场方向向右，油滴是从 N 点运动到 M 点，则油滴带负电时，其所受合力可以为零，故油滴会沿着直线 MN 运动，选项 C 正确；如果水平电场方向向右，油滴是从 M 点运动到 N 点，则无论油滴带正电还是负电，其所受合力不为零，故油滴不会沿着直线 MN 运动，选项 D 错误． 对点规范演练 逐题对点特训 制作者：状元桥 适用对象：高中 学生 制作软件： Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境： WindowsXP以上操作系统