《2019版高考物理二輪復習 專題一 力與運動 第1講 力與物體的直線運動課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019版高考物理二輪復習 專題一 力與運動 第1講 力與物體的直線運動課件.ppt（68頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第1講力與物體的平衡 網(wǎng)絡構建 1 平衡中的 三看 與 三想 1 看到 緩慢 想到 物體處于動態(tài)平衡狀態(tài) 2 看到 輕繩 輕環(huán) 想到 繩 環(huán)的質(zhì)量可忽略不計 3 看到 光滑 想到 摩擦力為零 2 三點 注意 1 桿的彈力方向不一定沿桿 2 摩擦力的方向總與物體的相對運動方向或相對運動趨勢方向相反 但與物體的運動方向無必然的聯(lián)系 3 安培力F的方向既與磁感應強度的方向垂直 又與電流方向垂直 即F跟B I所在的平面垂直 但B與I的方向不一定垂直 備考策略 典例1 2017 全國卷 16 如圖1所示 一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運動 若保持F的大小不變 而方向與水平面成60 角 物塊也恰好做勻速直線運動 物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為 力學中的平衡問題 運動物體的平衡問題 圖1 答案C 典例2 2016 全國卷 14 質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上 用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點O 如圖2所示 用T表示繩OA段拉力的大小 在O點向左移動的過程中 A F逐漸變大 T逐漸變大B F逐漸變大 T逐漸變小C F逐漸變小 T逐漸變大D F逐漸變小 T逐漸變小 物體的動態(tài)平衡問題 圖2 解析對O點受力分析如圖所示 F與T的變化情況如圖 由圖可知在O點向左移動的過程中 F逐漸變大 T逐漸變大 故選項A正確 答案A 典例3 如圖3所示 A B C三個完全相同的下水道水泥管道靜止疊放在水平地面上 假設每個管道的質(zhì)量為m 重力加速度為g 下列說法正確的是 整體法 隔離法在平衡中的應用 圖3 答案AD 1 處理平衡問題的基本思路 2 在三個力作用下物體的平衡問題中 常用合成法分析 在多個力作用下物體的平衡問題中 常用正交分解法分析 3 解決動態(tài)平衡問題的一般思路 把 動 化為 靜 靜 中求 動 動態(tài)平衡問題的常用方法 1 圖解法 2 解析法 3 相似三角形法 4 正弦定理法等 1 如圖4所示 豎直平面內(nèi)的光滑半圓環(huán)固定在水平面上 重力為G的小球套在環(huán)上 輕彈簧上端P與小球相連 下端Q固定在水平面上 若小球在圖示位置靜止時彈簧恰好豎直 半徑OP與水平面夾角為 彈簧的勁度系數(shù)為k 彈簧處于彈性限度內(nèi) 則此時 圖4 答案D 圖5 答案C 圖6 A 斜面體A與球B之間的彈力逐漸減小B 阻擋墻PQ與球B之間的彈力逐漸減小C 水平推力F逐漸增大D 水平地面對斜面體A的彈力逐漸減小 解析對球B受力分析 如圖甲所示 當球B上升時 用圖解法分析B球所受各力的變化 其中角 增大 FAB和FOB均減小 則選項A B正確 對斜面體進行受力分析 如圖乙所示 因為FAB減小 由牛頓第三定律可知FAB FBA 故FBA也減小 則推力F減小 水平地面對斜面體的彈力FN也減小 則選項C錯誤 D正確 答案ABD 典例1 多選 如圖7所示 傾角為 的斜面體c置于水平地面上 小物塊b置于斜面上 通過絕緣細繩跨過光滑的定滑輪與帶正電小球M連接 定滑輪左側連接物塊b的一段細繩與斜面平行 帶負電的小球N用絕緣細線懸掛于P點 設兩帶電小球在緩慢漏電的過程中 兩球心始終處于同一水平面上 并且b c都處于靜止狀態(tài) 下列說法中正確的是 電學中的平衡問題 電場力作用下的物體平衡問題 圖7 A b對c的摩擦力一定減小B 地面對c的支持力一定變大C 地面對c的摩擦力方向一定向左D 地面對c的摩擦力一定變大 答案BC 典例2 2017 全國卷 16 如圖8 空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場 電場方向豎直向上 與紙面平行 磁場方向垂直于紙面向里 三個帶正電的微粒a b c電荷量相等 質(zhì)量分別為ma mb mc 已知在該區(qū)域內(nèi) a在紙面內(nèi)做勻速圓周運動 b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動 c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運動 下列選項正確的是 A ma mb mcB mb ma mcC mc ma mbD mc mb ma 復合場中的物體平衡問題 圖8 解析由題意知 三個帶電微粒受力情況 mag qE mbg qE qvB mcg qvB qE 所以mb ma mc 故選項B正確 A C D錯誤 答案B 典例3 2016 全國卷 24 如圖9 兩固定的絕緣斜面傾角均為 上沿相連 兩細金屬棒ab 僅標出a端 和cd 僅標出c端 長度均為L 質(zhì)量分別為2m和m 用兩根不可伸長的柔軟輕導線將它們連成閉合回路abdca 并通過固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上 使兩金屬棒水平 右斜面上存在勻強磁場 磁感應強度大小為B 方向垂直于斜面向上 已知兩根導線剛好不在磁場中 回路電阻為R 兩金屬棒與斜面間的動摩擦因數(shù)均為 重力加速度大小為g 已知金屬棒ab勻速下滑 求 電磁感應中的導體棒平衡問題 圖9 1 作用在金屬棒ab上的安培力的大小 2 金屬棒運動速度的大小 解析 1 由ab cd棒被平行于斜面的導線相連 故ab cd速度總是大小相等 cd也做勻速直線運動 設兩導線上拉力的大小為FT 右斜面對ab棒的支持力的大小為FN1 作用在ab棒上的安培力的大小為F 左斜面對cd棒的支持力大小為FN2 對于ab棒 受力分析如圖甲所示 由物體的平衡條件得甲乙 2mgsin FN1 FT F FN1 2mgcos 對于cd棒 受力分析如圖乙所示 由物體的平衡條件得mgsin FN2 FT FN2 mgcos 聯(lián)立 式得 F mg sin 3 cos 2 設金屬棒運動速度大小為v ab棒上的感應電動勢為E BLv 安培力F BIL 電學中的平衡問題是指在電場力 安培力 洛倫茲力參與下的平衡問題 處理方法與純力學問題的分析方法一樣 把方法和規(guī)律進行遷移應用即可 1 興趣課堂上 某同學將完全相同的甲 乙兩個條形磁鐵水平放在粗糙的水平木板上 N極正對 如圖10所示 緩慢抬高木板的右端至傾角為 在這一過程中兩磁鐵均保持靜止狀態(tài) 請對該同學提出的說法進行分析 其中正確的是 圖10 A 甲受到的摩擦力的方向 相對木板 可能發(fā)生變化B 乙受到的摩擦力的方向 相對木板 可能發(fā)生變化C 繼續(xù)增大傾角 甲 乙將會同時發(fā)生滑動D 若減小甲 乙間距 重復上述過程 增大傾角時乙會先發(fā)生向上滑動 解析因兩條形磁鐵的N極正對 相互排斥 在 較小時 乙有沿木板向上運動的趨勢 且隨著 的增大 乙所受的摩擦力大小沿木板向下逐漸減小 可能出現(xiàn)反向增大的情況 對甲而言 隨著 的增大 甲所受摩擦力大小增大 且不可能出現(xiàn)摩擦力方向 相對木板 變化的情況 故選項A錯誤 B正確 增大傾角 或減小甲 乙間距時 最易發(fā)生相對滑動的為甲 故選項C D均錯誤 答案B 2 2018 大連模擬 如圖11所示 上下不等寬的平行導軌 EF和GH部分導軌間的距離為L PQ和MN部分的導軌間距為3L 導軌平面與水平面的夾角為30 整個裝置處在垂直于導軌平面的勻強磁場中 金屬桿ab和cd的質(zhì)量均為m 都可在導軌上無摩擦地滑動 且與導軌接觸良好 現(xiàn)對金屬桿ab施加一個沿導軌平面向上的作用力F 使其沿斜面勻速向上運動 同時cd處于靜止狀態(tài) 則F的大小為 圖11 答案A 3 如圖12所示 三根長度均為0 3m的不可伸長的絕緣細線 其中兩根的一端分別固定在天花板上的P Q點 另一端分別拴有質(zhì)量均為0 12kg的帶電小球A和B 其中A球帶正電 電荷量q 3 10 6C B球帶負電 與A球帶電荷量相同 A B之間用第三根絕緣細線連接起來 在水平向左的勻強電場作用下 A B保持靜止 懸線仍處于豎直方向 且A B間細線恰好伸直 靜電力常量k 9 109N m2 C2 圖12 1 求此勻強電場的電場強度E的大小 2 現(xiàn)將P A之間的線燒斷 由于有空氣阻力 A B球最終會達到新的平衡位置 求此時細線QB所受的拉力T的大小 并求出A B間細線與豎直方向的夾角 代入數(shù)據(jù)解得 E 3 105N C 2 P A之間的線燒斷后 A B球的平衡狀態(tài)如圖所示 細繩QB一定豎直 所以對A B整體可得 T 2mg 2 4N由幾何關系可知 所以 37 答案 1 3 105N C 2 2 4N37 典例1 2013 新課標全國卷 15 如圖13 在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用 F平行于斜面向上 若要物塊在斜面上保持靜止 F的取值應有一定范圍 已知其最大值和最小值分別為F1和F2 F2 0 由此可求出 平衡中的臨界與極值問題 摩擦力作用下的臨界問題 圖13 A 物塊的質(zhì)量B 斜面的傾角C 物塊與斜面間的最大靜摩擦力D 物塊對斜面的正壓力 解題關鍵 F平行于斜面 對物塊施于斜面的壓力沒有影響 物塊保持靜止 但是運動趨勢有兩種可能 分別是沿斜面向上和向下 解析物塊對斜面的正壓力FN mgcos 當物塊所受外力F為最大值F1時 具有向上的運動趨勢由平衡條件可得 F1 mgsin fm 同理 當物塊所受外力F為最小值F2時 具有向下的運動趨勢 則F2 fm mgsin 答案C 典例2 如圖14所示 汽車通過鋼繩拉動物體 假設鋼繩的質(zhì)量可忽略不計 物體的質(zhì)量為m 物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為 汽車的質(zhì)量為m0 汽車運動中受到的阻力跟它對地面的壓力成正比 比例系數(shù)為k 且k 要使汽車勻速運動時的牽引力最小 角 應為 A 0 B 30 C 45 D 60 連接體平衡中的極值問題 圖14 解析隔離汽車 由平衡條件得水平方向有F k m0g F1sin F1cos 隔離物體 由平衡條件得水平方向有F1cos mg F1sin 解兩式得F km0g mg F1 k sin 式中F1 k 0 則sin 0 即 0 時 牽引力F最小 臨界點 故選項A正確 答案A 解決臨界極值問題的三種方法 1 解析法 根據(jù)物體的平衡條件列出平衡方程 在解方程時采用數(shù)學方法求極值 2 圖解法 此種方法通常適用于物體只在三個力作用下的平衡問題 3 極限法 極限法是一種處理極值問題的有效方法 它是指通過恰當選取某個變化的物理量將問題推向極端 如 極大 極小 等 從而把比較隱蔽的臨界現(xiàn)象暴露出來 快速求解 1 如圖15所示 A B兩球用輕桿相連 用兩根細線將其懸掛在水平天花板上的O點 現(xiàn)用外力F作用于小球B上 圖上F未標出 使系統(tǒng)保持靜止狀態(tài) 細線OA保持豎直 且A B兩球在同一水平線上 已知兩球的重力均為G 輕桿和細線OB的夾角為45 則外力F的最小值為 圖15 答案D 2 2018 池州二模 如圖16所示 在傾角為 37 的斜面上 固定一平行金屬導軌 現(xiàn)在導軌上垂直導軌放置一質(zhì)量m 0 4kg的金屬棒ab 它與導軌間的動摩擦因數(shù)為 0 5 整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中 導軌接電源E 若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 滑動變阻器的阻值符合要求 現(xiàn)閉合開并S 要保持金屬棒ab在導軌上靜止不動 則 圖16 解析由左手定則可以判斷金屬棒所受安培力的方向水平向右 故選項A錯誤 當金屬棒剛好不向上運動時 金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力 方向平行斜面向下 設金屬棒受到的安培力大小為F1 其受力分析如圖甲所示 則由平衡條件得FN F1sin mgcos F1cos mgsin fmax fmax FN 聯(lián)立以上三式并代入數(shù)據(jù)解得F1 8N 當金屬棒剛好不向下運動時 答案C 高考物理考試大綱中明確要求考生要具備應用數(shù)學方法處理物理問題的能力 即 能夠根據(jù)具體問題列出物理量之間的關系式 進行推導和求解 并根據(jù)結果得出物理結論 能運用幾何圖形 函數(shù)圖象進行表達 分析 考法1三角形相似知識的應用在共點力平衡問題 運動的合成和分解 電磁場的合成和分解以及幾何光學等物理情境中 常會出現(xiàn)力三角形 速度三角形 位移三角形等矢量三角形和結構 長度 三角形相似的情況 準確作圖 仔細觀察 靈活選用相似三角形的邊角關系是解題的關鍵 數(shù)學方法在物理解題中的應用 例1 如圖17所示的起重裝置 A為固定軸 AB為輕桿 B端系兩根輕繩 一根在下面拴一重物 另一根繞過無摩擦定滑輪 在繩端施加拉力 使桿從位置 緩緩移到位置 的過程中 繞過定滑輪的那根繩的張力F以及輕桿在B端受到的作用力FN的變化情況是 A F減小 FN大小不變 方向由沿桿向外變?yōu)檠貤U向里B F減小 FN大小不變 方向始終沿桿向里C F不變 FN先變小后變大 方向沿桿向里D F不變 FN變小 方向沿桿向里 圖17 答案B 圖18 電子進入偏轉區(qū)做類平拋運動 軌跡如圖所示 沿初速度方向 有d v0t 考法2正 余 弦定理及其應用三角函數(shù) 正 余 弦定理反映了三角形邊與角之間的定量關系 物理量在合成或分解時會構成矢量三角形 若為直角三角形 可直接用三角函數(shù)或勾股定理分析計算 若為斜三角形 則通常要用到正 余 弦定理分析求解 A MN上的張力逐漸增大B MN上的張力先增大后減小C OM上的張力逐漸增大D OM上的張力先增大后減小 圖19 答案AD 例4 2018 武漢二月調(diào)考 如圖20所示 表示電流方向垂直紙面向里 表示電流方向垂直紙面向外 兩根通電長直導線a b平行且水平放置 a b中的電流強度分別為I和2I 此時a受到的磁場力大小為F 當在a b的上方再放置一根與a b平行的通電長直導線c后 a受到的磁場力大小仍為F 圖中abc正好構成一個等邊三角形 此時b受到的磁場力大小為 圖20 解析先分析導線a的受力 題設a b平行 電流分別為I和2I 此時a受到的磁場力大小為F 再在a b的上方放置一根與a b平行的通電長直導線c a b c正好構成一個等邊三角形 a受到的磁場力大小仍為F 根據(jù)平行四邊形定則 可知c對a的磁場力Fca方向由a指向c 大小等于F 如圖所示 答案D 考法3利用數(shù)學方法求極值分析求解物理量在某物理過程中的極大值或極小值是很常見的物理問題 這類問題的數(shù)學解法有很多 主要有 三角函數(shù)極值法 二次函數(shù)極值法 不等式極值法 圖象法等 解析如圖所示 木塊受重力G 地面的支持力FN 摩擦力Ff和施加的外力F四個力作用 設力F與x軸夾角為 由共點力平衡條件得Fcos FfFsin FN G且有Ff FN 當sin 1時 F具有極小值 所以 60 則F與x軸夾角 90 60 30 故選項C正確 答案C 例6 多選 如圖22所示 A B兩物體相距s 物體A以vA 6m s的速度向右勻速運動 而物體B此時的速度vB 2m s 向右做勻加速運動 加速度a 2m s2 欲讓兩物體相遇兩次 則s可能的值為 圖22A 1mB 2mC 4mD 6m 答案AB