2014安徽物理《高考专题》（二轮）复习课件：专题一第1讲力与物体的平衡.ppt

1、专题一 力与直线运动第1讲 力与物体的平衡1.力的合成与分解:(1)运算法则:_;_。(2)常用方法:合成法;分解法;_。(3)合力与分力的关系:_。2.共点力的平衡:(1)平衡状态:物体处于_的状态。Fx=_Fy=_(2)平衡条件:F合=_或平行四边形定则三角形定则正交分解法等效替代静止或匀速直线运动0001.(2011安徽高考)一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F,如图所示。则物块()A.仍处于静止状态B.沿斜面加速下滑C.受到的摩擦力不变D.受到的合外力增大【解析】选A。无力F时受力情况如图甲,使物块下滑的力F1=mgsin,物块受到最大静摩擦力Fm

2、=FN=mgcos,物块恰好静止则最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,即mgsin=mgcos,=tan,当施加恒力F后,受力情况如图乙,使物块下滑的力为:F2=mgsin+Fsin,物块所受最大静摩擦力为:Fm=(mgcos+Fcos)=mgsin+Fsin,即F2=Fm,两者相等,物块仍处于静止状态,A正确,B错误;由于FmFm,故C错误;物块始终静止,则受到的合力始终为零,D错误。2.(2012新课标全国卷)如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦,在此

3、过程中()A.N1始终减小,N2始终增大B.N1始终减小,N2始终减小C.N1先增大后减小,N2始终减小D.N1先增大后减小,N2先减小后增大【解析】选B。以小球为研究对象,画出小球受力的矢量三角形,由力的矢量三角形很直观地可看出:N1始终减小,N2始终减小。故选项B正确。3.(2013山东高考)如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为()A.4B.4C.12 D.21【解析】选D。对两小球组成的整体,受到整体重力G、轻弹簧A的弹力FA和轻弹簧C的弹力FC三个力的作用,根据平衡条件可

4、得,水平方向有FAsin30=FC,又据胡克定律可得FA=kxA,FC=kxC,联立得,选项D正确。4.(2013新课标全国卷)如图,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F20)。由此可求出()A.物块的质量B.斜面的倾角C.物块与斜面间的最大静摩擦力D.物块对斜面的正压力【解析】选C。设物块质量为m,斜面的倾角为,最大静摩擦力为fm,对物块受力分析,根据物块的平衡条件建立方程,外力F最大时,最大静摩擦力方向沿斜面向下,有mgsin+fm=F1;外力F最小时,最大静摩擦力方向沿斜面向上,

5、有mgsin-fm=F2;两式相减,可解得最大静摩擦力fm,选项C正确;由这两个等式无法解出物块的质量和斜面的倾角及物块对斜面的正压力。热点考向1物体的受力分析【典例1】(2013东城区一模)如图所示,质量分别为mA和mB的物体A、B用细绳连接后跨过滑轮,A静止在倾角为45的斜面上。已知mA=2mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45增大到50,系统保持静止。下列说法正确的是()A.细绳对A的拉力将增大B.A对斜面的压力将减小C.A受到的静摩擦力不变D.A受到的合力将增大【解题探究】(1)请画出物体A、B的受力分析图。提示:(2)请结合受力分析图写出下列各力的表达式,并判断斜面倾角由45增大到5

6、0过程中各力的变化情况。物理量表达式变化情况F_FN_Ff_FA合_FN=mAgcos不变变小Ff=mAgsin-F变大FA合=0不变【解析】选B。物体B受重力mBg和竖直向上的绳的拉力F而平衡,则有F=mBg=mAg,细绳对A的拉力保持不变,选项A错误;物体A受力如图所示,由物体的平衡条件得FN-mAgcos=0,mAgsin-Ff-F=0,F=F=mAg,若从45增大到50,则有FN减小,Ff增大,选项B正确,C错误;物体A始终保持静止状态,合力始终为零,选项D错误。【拓展延伸】上题中:(1)若mA=mB,物体A受到的静摩擦力如何变化?提示:若mA=mB,则绳的拉力F=mBg,物体A受到的

7、静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件得Ff=F-mAgsin,当从45增大到50时,Ff将逐渐减小。(2)若从45减小到15,物体A受到的静摩擦力如何变化?提示:当3045时,物体A受到的静摩擦力方向沿斜面向上;当=30时,物体A受到的静摩擦力为零;当1530时,物体A受到的静摩擦力方向沿斜面向下,故当从45减小到15的过程中,物体A受到的静摩擦力先减小后增大。【总结提升】受力分析的基本步骤(1)明确研究对象即确定分析受力的物体,研究对象可以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统。(2)隔离物体分析将研究对象从周围的物体中隔离出来,进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用。(3)画受力示意图边分

8、析边将力一一画在受力物体上,准确标出力的方向,标明各力的符号。(4)验证受力合理性检查每个力能否找到施力物体,防止漏力、添力、画错力。【变式训练】(2013淮南一模)如图所示,倾角=37的斜面固定在水平面上,一质量M=1kg的物块受平行于斜面向上的轻质橡皮筋拉力F=9N作用,平行于斜面的轻绳一端固定在物块M上,另一端跨过光滑定滑轮连接A、B两个小物块,物块M处于静止状态。已知物块与斜面间的动摩擦因=0.5,mA=0.2kg,mB=0.3kg,g取10m/s2。则剪断A、B间轻绳后,关于物块M受到的摩擦力的说法中正确的是(sin37=0.6)()A.滑动摩擦力,方向沿斜面向下,大小为4NB.滑动

9、摩擦力,方向沿斜面向下,大小为5NC.静摩擦力,方向沿斜面向下,大小为1ND.静摩擦力,方向沿斜面向下,大小为3N【解析】选C。剪断轻绳后,由于M沿斜面向下的力mAg+Mgsin37=8N,F-(mAg+Mgsin37)=1Nm,若不计绳与滑轮的摩擦,则当人拉着绳向左跨出一步后,人和物块仍保持静止,若人对地面的压力大小为F1、人受到地面的摩擦力大小为F2、人拉绳的力的大小为F3,则下列说法中正确的是()A.F1、F2、F3均不变B.F1增大、F2增大、F3不变C.F1增大、F2减小、F3减小D.F1减小、F2减小、F3不变【解析】选D。人拉绳的力F3等于物块的重力mg,故F3不变。人受力如图所

10、示:水平方向上:F2-F3cos=0竖直方向上:FN+F3sin-Mg=0故F2=F3cos,FN=Mg-F3sin人向左运动时,拉力F3与水平方向的夹角增大,所以F2减小,FN减小,根据牛顿第三定律,F1减小,D选项正确。1.(2013北京高考)倾角为、质量为M的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在斜面体上。下列结论正确的是()A.木块受到的摩擦力大小是mgcosB.木块对斜面体的压力大小是mgsinC.桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsincosD.桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)g【解析】选D。m受力分析如图甲所示,由平衡方程得FN=mgcos,Ff=mgsin,选项A、B错误

11、;M和m整体受力分析如图乙所示,可得桌面对斜面体的摩擦力大小是零,桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)g,故C错误,D正确。2.(2013德州二模)如图所示,倾角为的斜面固定在水平面上,质量为m的物块A和质量为M的物块B叠放在斜面上,轻弹簧一端固定在竖直墙壁上,另一端与物块A连接,轻弹簧与竖直墙壁的夹角为,整个系统处于静止状态,则()A.物块A一定受到4个力的作用B.物块B可能受到4个力的作用C.弹簧一定处于压缩状态D.物块B受到斜面的摩擦力大小为(M+m)gsin【解析】选D。由题图可知,弹簧与物块A的上表面垂直,物块A受竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、沿斜面向上的静摩擦力,而弹簧的弹

12、力可能垂直斜面向上,也可能垂直斜面向下,还可能为零,选项A、C错误;物块B受竖直向下的重力、斜面的支持力、物块A的压力、物块A对B沿斜面向下的静摩擦力、斜面对B沿斜面向上的静摩擦力5个力的作用,选项B错误;对物块A、B整体受力分析,由平衡条件得,沿斜面方向(M+m)gsin-Ff=0,解得Ff=(M+m)gsin,选项D正确。3.(2013安庆二模)如图所示,两根等长且不可伸长的细绳结于O点,A端固定在水平杆上,B端系在轻质圆环(不计重力)上,圆环套在竖直光滑杆上,C端挂一重物,重物质量为m。开始时用手握住轻圆环,使其紧靠D端,且AD=OA,当重物静止时如图所示。现释放圆环,圆环在竖直光滑杆上

13、自由滑动,当重物再次静止时OA绳拉力为FA,OB绳拉力为FB,则()A.FAmg;FBmg;FB=mg【解析】选B。再次平衡时,OB绳一定处于水平状态,由于AD=OA=OB,故此时OA绳恰好处于竖直状态,根据平衡条件FA=mg,FB=0,B正确。4.建筑工人要将建筑材料运送到高处,常在楼顶安装一个定滑轮(图中未画出),用绳AB通过滑轮将建筑材料提到某一高处,为了防止建筑材料与墙壁相碰,站在地面上的工人还另外用绳CD拉住材料,使它与竖直墙面保持一定的距离L,如图所示。若不计两根绳的重力,在建筑材料提起的过程中,绳AB和CD的拉力和的大小变化情况是()A.增大，增大B.增大，不变C.增大，减小D.

14、减小，减小【解析】选A。以结点C(B)为研究对象,受力分析如图,绳AB的拉力和绳CD的拉力的合力F构成矢量三角形,当建筑材料逐渐上升时,和竖直方向的夹角变大,和竖直方向的夹角变小。由几何关系可得、都增大,选项A正确。5.(2013合肥一模)如图所示,竖直平面内有一固定的光滑圆环,在圆环最高点P固定有一个光滑的小环(不计大小)。质量为m的小球A套在光滑圆环上,一根长度略小于光滑圆环直径的细绳一端系着小球A,另一端穿过P处的小环挂上质量也为m的小球B,整个系统处于平衡状态,则细绳在P处形成夹角的角度为()A.15B.30C.45D.60【解析】选D。设APB=,小球A受力如图所示,根据平衡条件:水

15、平方向:Fsin=FNsin 竖直方向:Fcos+FNcos=mg根据几何知识=-2,代入得FN=再将F=mg,FN=代入整理得2cos=1,故=60,D正确。6.如图所示,质量为m、顶角为的直角劈和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间,处于静止状态。若不计一切摩擦,则()A.水平面对正方体的弹力大小为(M+m)gB.墙面对正方体的弹力大小为mgtanC.正方体对直角劈的弹力大小为mgcosD.直角劈对墙面的弹力大小为mgsin【解析】选A。取M和m整体为研究对象,竖直方向受力:两个物体的重力(M+m)g,地面对正方体M的弹力FN,由平衡条件得FN=(M+m)g,选项A正确;隔离m受力分析如

16、图,由平衡条件得F1=mgcot,F2=,对整体分析知墙对M的弹力大小也为F1,选项B、C、D错误。7.如图所示,水平地面上处于伸直状态的轻绳一端拴在质量为m的物块上,另一端拴在固定于B点的木桩上。用弹簧测力计的光滑挂钩缓慢拉绳,弹簧测力计始终与地面平行。物块在水平拉力作用下缓慢滑动。当物块滑动至A位置,AOB=120时,弹簧测力计的示数为F。则以下说法不正确的是()A.物块与地面间的动摩擦因数为B.木桩受到绳的拉力始终等于FC.弹簧测力计的拉力保持不变D.弹簧测力计的拉力一直增大【解析】选C。当物块滑动至A位置,AOB=120时,轻绳中拉力等于F,物块缓慢滑动,摩擦力等于拉力,由F=mg得物块与地面间的动摩擦因数=,选项A正确;物块在水平拉力作用下缓慢滑动,绳的拉力始终等于物块的摩擦力,而物块的摩擦力保持不变,故木桩受到绳的拉力始终等于F,选项B正确;由平衡条件得弹簧测力计的拉力F拉=2Fcos(为绳与弹簧测力计拉力方向的夹角),在物块滑动过程中,逐渐减小,F保持不变,故弹簧测力计的拉力逐渐增大,选项C错误,D正确。