【與名師對(duì)話(huà)】2014年高考物理總復(fù)習(xí) 第4講 共點(diǎn)力的平衡課件 新人教版必修1

1、同一點(diǎn),延長(zhǎng)線,靜止,勻速直線運(yùn)動(dòng),合外力,0,思考1　物體的速度為零，這和物體處于靜止?fàn)顟B(tài)是一回事嗎？為什么？[提示] 物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，不但速度為零，而且加速度(或合外力)為零．有時(shí)，物體速度為零，但加速度不一定為零．如豎直上拋的物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)；擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)，加速度都不為零，都不屬于平衡狀態(tài)．因此，物體的速度為零與靜止?fàn)顟B(tài)不是一回事．,相等,相反,平衡力,合力,相等,相反,合力,相等,相反,力的三角形法與正交分解法是解決共點(diǎn)

2、力平衡問(wèn)題最常見(jiàn)的兩種解法，三力平衡適于用力的三角形法求解，簡(jiǎn)捷、直觀；多力平衡問(wèn)題適于用正交分解法求解，但有時(shí)有冗長(zhǎng)的演算過(guò)程，因此需靈活處理。本題為常規(guī)的物體平衡問(wèn)題，對(duì)三力平衡問(wèn)題，可以用力的合成法、三角形法、正交分解法求解．若三力中其中兩力的大小相等或兩力的方向垂直，一般采用正交分解法比較簡(jiǎn)捷．,[嘗試解答]　解法一：圖解法受力分析如圖所示：重力的大小和方向都不變，可知FN1，F(xiàn)N2的合力大小、方向都不變，當(dāng)木板向下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，

3、FN1，F(xiàn)N2變化如圖所示，即FN1，F(xiàn)N2都減小，所以B正確．,解決動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的常用方法,A．物塊對(duì)木板的壓力不變B．木板對(duì)物塊的支持力不變C．物塊對(duì)木板的作用力減小D．物塊受到的靜摩擦力增大,[解析]　作出木板與物塊在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的一個(gè)狀態(tài)下的受力示意圖(見(jiàn)右圖)，由共點(diǎn)力平衡條件知Ff＝mgsin(90°－θ)，F(xiàn)N＝mgcos(90°－θ)，因θ減小故Ff增大，F(xiàn)N減?。硗釬N和Ff的合力與G等大反向

4、，構(gòu)成平衡力，故FN和Ff靜的合力不變．緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，板對(duì)物塊的作用力不變．[答案] D,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P34)一、整體法與隔離法整體法和隔離法是我們?cè)谑芰Ψ治鰰r(shí)常用的兩種基本方法．解決物體的平衡問(wèn)題時(shí)，應(yīng)先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，當(dāng)分析相互作用的兩個(gè)或兩個(gè)以上物體的受力情況及分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí)，或者當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度且不需要考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時(shí)，宜用整體法；,而在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體(或一個(gè)物體各部分)間的相互作

5、用時(shí)或者當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各部分的加速度不同時(shí)常用隔離法，運(yùn)用隔離法選擇研究對(duì)象分析物體受力時(shí)，應(yīng)按照由易到難的原則．整體法和隔離法不是獨(dú)立的，對(duì)一些較復(fù)雜問(wèn)題，通常需要多次選取研究對(duì)象，交替使用整體法和隔離法．,[思路啟迪]　解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)A、B一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)合力為零．(2)A與桿間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力．(3)風(fēng)對(duì)B球的風(fēng)力始終沿水平方向．[嘗試解答]　先取A、B整體為研究對(duì)象受力分析如圖甲所示，由平衡條件得：

6、FAN＝(mA＋mB)g，F(xiàn)fA＝F，可知桿對(duì)A的支持力與風(fēng)力F無(wú)關(guān)，C正確；,解答問(wèn)題時(shí)，決不能把整體法和隔離法對(duì)立起來(lái)，而應(yīng)該把兩種方法結(jié)合起來(lái)，從具體問(wèn)題的實(shí)際情況出發(fā)，靈活選取研究對(duì)象，恰當(dāng)選擇用隔離法和整體法．,(2012·高考山東卷)如右圖所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OO1，OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O，O1，O2轉(zhuǎn)動(dòng)，在O點(diǎn)懸掛一重物M，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)保持靜止．Ff表示木塊與擋板間摩

7、擦力的大小，F(xiàn)N表示木塊與擋板間正壓力的大小．若擋板間的距離稍許增大后，系統(tǒng)仍靜止且O1，O2始終等高，則(　　),A．Ff變小　　　　　B．Ff不變C．FN變小 D．FN變大[解析]　選三個(gè)物體整體為研究對(duì)象，在豎直方向受力：總重力和兩擋板對(duì)兩木塊向上的摩擦力Ff，根據(jù)平衡條件G＝2Ff，所以Ff不變，B正確；以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象，設(shè)兩桿對(duì)O點(diǎn)的作用力F與水平方向的夾角為θ，如右圖所示，則2Fsinθ＝mg，當(dāng)兩擋板的距離增

8、大后，θ減小，所以F增大．木塊對(duì)擋板的正壓力FN＝Fcosθ，所以FN增大，D正確．,正確選取研究對(duì)象．若研究問(wèn)題中存在多個(gè)物體，本著“先整體后隔離”的原則．,二、物理思維方法：假設(shè)推理法在共點(diǎn)力平衡問(wèn)題中，若所研究的物體或關(guān)聯(lián)物體的狀態(tài)、受力關(guān)系不能確定或題中的物理現(xiàn)象、過(guò)程存在多種可能的情況時(shí)常用假設(shè)法求解，即假設(shè)其達(dá)到某一狀態(tài)或受某力作用，然后利用平衡條件、正交分解等方法進(jìn)行判定．,(1)若拖把頭在地板上勻速移動(dòng)，求推拖把的力的

9、大?。?2)設(shè)能使該拖把在地板上從靜止剛好開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的水平推力與此時(shí)地板對(duì)拖把的正壓力的比值為λ.已知存在一臨界角θ0，若θ≤θ0，則不管沿拖桿方向的推力多大，都不可能使拖把從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．求這一臨界角的正切tanθ0.,[思路啟迪]　本題的難點(diǎn)在第(2)問(wèn)，審題時(shí)一是要注意分解題設(shè)物理過(guò)程，二是要根據(jù)不同的物理過(guò)程建立不同的物理情境．第(2)問(wèn)中的第一句話(huà)“設(shè)能使該拖把在地板上從靜止剛好開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的水平推力與此時(shí)地板對(duì)拖把的正壓力的比值

10、為λ”，是一個(gè)獨(dú)立的物理過(guò)程，所給物理情境是能使拖把在地板上從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，“能使”表達(dá)的是臨界狀態(tài)，結(jié)合“能使”二字，則可將λN理解為拖把所受最大靜摩擦力，這就是這句話(huà)的本意．,[解題樣板]　(1)設(shè)該同學(xué)沿拖桿方向用大小為F的力推拖把．將推拖把的力沿豎直和水平方向分解，根據(jù)平衡條件有________＋mg＝N　①(2分)________＝f?、?2分)式中N和f分別為地板對(duì)拖把的正壓力和摩擦力．則有f＝μN(yùn)　③(

11、1分)聯(lián)立①②③式得F＝________?、?1分),(2)若不管沿拖桿方向用多大的力都不能使拖把從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，應(yīng)有________≤λN?、?2分)這時(shí)，①式仍滿(mǎn)足．聯(lián)立①⑤式得sinθ－λcosθ≤λ　⑥(1分)現(xiàn)考察使上式成立的θ角的取值范圍．注意到上式右邊總是大于零，且當(dāng)F無(wú)限大時(shí)極限為零，有sinθ－λcosθ≤________?、?2分),使上式成立的θ角滿(mǎn)足θ________，這里θ0是題中所定義的臨

12、界角，即當(dāng)θ________時(shí)，不管沿拖桿方向用多大的力都推不動(dòng)拖把．臨界角的正切為tanθ0＝____?、?3分),平衡物體的臨界狀態(tài)是指物體所處平衡狀態(tài)將要變化的狀態(tài)，涉及臨界狀態(tài)的問(wèn)題叫臨界問(wèn)題．解決這類(lèi)問(wèn)題一定要注意“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件．解決臨界問(wèn)題的方法：極限假設(shè)法．即通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x取某個(gè)物理量，將其推向極端(“極大”或“極小”、“極左”或“極右”等)，從而把比較隱蔽的臨界現(xiàn)象(或“各種可能性”)暴露出來(lái)，使

13、問(wèn)題明朗化，以便很簡(jiǎn)捷地得出結(jié)論．運(yùn)用假設(shè)法解題的基本步驟是：(1)明確研究對(duì)象；(2)畫(huà)受力圖；(3)假設(shè)可能發(fā)生的臨界現(xiàn)象；(4)列出滿(mǎn)足發(fā)生的臨界現(xiàn)象的平衡方程求解．,如右圖所示，固定斜面上有一光滑小球，分別與一豎直輕彈簧P和一平行斜面的輕彈簧Q連接著，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，則關(guān)于小球所受力的個(gè)數(shù)不可能的是(　　)A．1　　B．2　　C．3　　D．4,[解析]　設(shè)斜面傾角為θ，小球質(zhì)量為m，假設(shè)輕彈簧P對(duì)小球的拉力恰好等于mg，

14、則小球受二力平衡；假設(shè)輕彈簧Q對(duì)小球的拉力等于mgsinθ，小球受到重力、彈簧Q的拉力和斜面的支持力作用，三力平衡；如果兩個(gè)彈簧對(duì)小球都施加了拉力，那么除了重力，小球只有再受到斜面的支持力才能保證小球受力平衡，即四力平衡；小球只受單個(gè)力的作用，合力不可能為零，小球不可能處于靜止?fàn)顟B(tài)．[答案] A,[易錯(cuò)分析] 一是繩的拉力特點(diǎn)沒(méi)有掌握好，錯(cuò)誤地認(rèn)為兩段細(xì)繩在B點(diǎn)相連，其拉力大小相等，所以繩BC的拉力F2等于重物的重力Mg.二是錯(cuò)誤地

15、認(rèn)為帶鉸鏈的桿的彈力不一定沿桿，其方向要利用力的平衡條件來(lái)判斷．設(shè)橫梁對(duì)B點(diǎn)的彈力為F1，根據(jù)平行四邊形定則作F2、G的合力F3，則F1與F3為平衡力，兩者大小相等、方向相反，如圖所示．因?yàn)椤螰2BG＝120°，所以F1＝F2＝F3＝G＝60 N.,[正確解答]　 設(shè)橫梁A對(duì)B點(diǎn)的彈力為F1，因橫梁A端用鉸鏈固定，故F1的方向沿橫梁方向，繩BC對(duì)B點(diǎn)的拉力為F2，由于B點(diǎn)靜止，B點(diǎn)所受的向下的拉力大小恒定為重物的重力，根

16、據(jù)受力平衡的特點(diǎn)，橫梁的彈力F1與繩BC對(duì)B點(diǎn)的拉力F2的合力一定豎直向上，大小為G，如圖所示,(1)當(dāng)繩子跨過(guò)光滑的滑輪、釘子等光滑結(jié)點(diǎn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)是“活結(jié)”，結(jié)點(diǎn)上連接的兩段繩子為同一根繩子，繩子的張力處處相等．當(dāng)繩子跨過(guò)的滑輪、釘子等結(jié)點(diǎn)不光滑，或?qū)⒗K子系在某點(diǎn)、系在另一繩子上時(shí)，結(jié)點(diǎn)為“死結(jié)”，結(jié)點(diǎn)上連接的兩段繩子不是一根繩子，每段繩子的張力一般不相等．,(2)對(duì)于一端有鉸鏈的輕桿，其提供的彈力方向一定是沿著輕桿的方向；對(duì)于一端“

17、插入”墻壁或固定的輕桿，其提供的彈力方向可以沿桿，也可以不沿桿，需要利用力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系來(lái)判斷．,如圖所示，質(zhì)量均可忽略的輕繩與輕桿承受彈力的最大值一定，輕桿A端用鉸鏈固定，滑輪在A端正上方(滑輪大小及摩擦均可忽略)，B端吊一重物，重力大小為G.現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉(均未斷)，在AB桿達(dá)到豎直前，以下分析正確的是(　　),A．繩子越來(lái)越易斷　　　B．繩子越來(lái)越不易斷C．AB桿越來(lái)越易斷 D．AB桿

18、越來(lái)越不易斷,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P36)1．(2012·濰北市一模)2011年10月7日—16日在日本東京舉行的第43屆世界體操錦標(biāo)賽上，我國(guó)選手陳一冰勇奪吊環(huán)冠軍，成就世錦賽四冠王．比賽中他先雙手撐住吊環(huán)，然后身體下移，雙臂緩慢張開(kāi)到右圖所示的位置，此時(shí)連接吊環(huán)的繩索與豎直方向的夾角為α.已知他的體重為G，吊環(huán)和繩索的重力不計(jì)．則每條繩索的張力為(　　),2．(2012·山東臨沂期中)在某駕校的訓(xùn)練場(chǎng)地上，有一段圓

19、弧形坡道，如右圖所示，若將同一輛車(chē)先后停放在a點(diǎn)和b點(diǎn)，下述分析和比較正確的是(　　),A．車(chē)在a點(diǎn)受坡道的支持力大于在b點(diǎn)受的支持力B．車(chē)在a點(diǎn)受坡道的摩擦力大于在b點(diǎn)受的摩擦力C．車(chē)在a點(diǎn)受的合外力大于在b點(diǎn)受的合外力D．車(chē)在a點(diǎn)受的重力的下滑分力大于在b點(diǎn)受的重力的下滑分力,[解析]　本題可以把汽車(chē)所處的兩個(gè)位置看做是汽車(chē)靜止在兩個(gè)傾角不同的地面上．設(shè)a點(diǎn)和b點(diǎn)位置所對(duì)應(yīng)的斜面傾角分別為θ1和θ2，則θ1mgcosθ2，

20、mgsinθ1N2，f1<f2，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤．,車(chē)在兩個(gè)位置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，合外力均為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．車(chē)在a點(diǎn)受的重力的下滑分力mgsinθ1小于在b點(diǎn)受的重力的下滑分力mgsinθ2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．本題答案為A.[答案] A,3.如圖所示，兩球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連，球B用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸于O點(diǎn)，球A固定在O點(diǎn)正下方，且點(diǎn)O、A之間的距離恰為L(zhǎng)，系統(tǒng)平衡時(shí)繩子所受的拉力為F1.現(xiàn)把A、B間的彈簧換成勁度系數(shù)較大且

21、為k2的輕彈簧，仍使系統(tǒng)平衡，此時(shí)繩子所受的拉力為F2，則F1與F2的大小之間的關(guān)系為(　　),A．F1>F2 B．F1＝F2C．F1<F2 D．無(wú)法確定,4.(2012·重慶名校模擬)兩個(gè)相同的小球A和B，質(zhì)量均為m，用長(zhǎng)度相同的兩根細(xì)線把A、B兩球懸掛在水平天花板上的同一點(diǎn)O，并用長(zhǎng)度相同的細(xì)線連接A、B兩小球，然后，用一水平方向的力F作用在小球A上，此時(shí)三根細(xì)線均處于直線狀態(tài)，且OB細(xì)線恰好處于