物理專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第1講 力與物體的平衡

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1、第1講力與物體的平衡第一篇 專題一 力與運(yùn)動(dòng)熱點(diǎn)精練1彈力 摩擦力熱點(diǎn)精練2受力分析欄目索引熱點(diǎn)精練3物體靜態(tài)平衡熱點(diǎn)精練4物體動(dòng)態(tài)平衡熱點(diǎn)精練1彈力 摩擦力知識(shí)方法鏈接1.彈力彈力(1)彈力有無(wú)的判斷“三法”條件法：根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來(lái)判斷是否存在彈力.此方法多用來(lái)判斷形變較明顯的情況.假設(shè)法：對(duì)形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個(gè)物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定有彈力.狀態(tài)法：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點(diǎn)力平衡條件判斷彈力是否存在.(2)彈力方向的判斷方法根據(jù)物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相

2、反判斷.根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向.2.摩擦力摩擦力(1)摩擦力的有無(wú)及方向的判斷方法假設(shè)法狀態(tài)法根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律，判斷靜摩擦力的方向.牛頓第三定律法先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向.(2)摩擦力大小的計(jì)算方法求摩擦力大小時(shí)首先要明確未知力是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，因?yàn)檫@兩種摩擦力的大小遵循完全不同的規(guī)律.滑動(dòng)摩擦力的大小a.公式法：FFN，其中FN是兩物體間的正壓力，其大小不一定等于重力；為動(dòng)摩擦因數(shù)，與材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與接觸面積和相對(duì)速度無(wú)關(guān).b.狀態(tài)法：若未知，可結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和其

3、他受力情況，利用平衡條件或牛頓第二定律求解滑動(dòng)摩擦力的大小.靜摩擦力的大小通常認(rèn)為最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力，而靜摩擦力只能應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解.真題模擬精練答案解析1.(2016江蘇單科1)一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8 cm，在4 N的拉力作用下伸長(zhǎng)了2 cm，彈簧未超出彈性限度，則該彈簧的勁度系數(shù)為A.40 m/N B.40 N/m C.200 m/N D.200 N/m2312.物塊靜止在固定的斜面上，分別按圖示的方向?qū)ξ飰K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豎直向上，D中F豎直向下，施力后物塊仍然靜止，則物塊所受的靜摩擦力一定增大的是答案解析231

4、解析解析加上F后，A、B兩種情況物塊仍處于平衡，則在沿斜面方向上重力沿斜面向下的分力不變，故摩擦力不變；故A、B錯(cuò)誤；加向上的F后C中摩擦力將變小，加向下的力F后D中摩擦力增大，故C錯(cuò)誤，D正確.2313.質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的斜面上，如圖1所示.當(dāng)用一與斜面平行、也與水平面平行的力F推物體時(shí)，物體恰能在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)，則摩擦力的方向A.沿斜面向上 B.沿斜面向下C.與F方向相反 D.向斜面左上方答案解析231圖1解析解析在沿斜面所在平面上，物體受到重力沿斜面向下的分力mgsin 、推力F、摩擦力，三力合力為零，故摩擦力的方向與F和mgsin 的合力的方向反向，故向斜面左上方，D正確.2

5、31熱點(diǎn)精練2受力分析知識(shí)方法鏈接1.受力分析的兩個(gè)順序受力分析的兩個(gè)順序(1)先場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)后接觸力(先彈力后摩擦力).(2)先分析“確定的力”，再由“確定的力”判斷“不確定的力”.2.受力分析的三個(gè)檢驗(yàn)角度受力分析的三個(gè)檢驗(yàn)角度(1)明確各力的施力物體和受力物體，找不到施力物體的力是不存在的.(2)判斷物體能否保持原狀態(tài).(3)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象(隔離整體或整體隔離)再做受力分析，判斷是否吻合.3.受力分析的常用方法受力分析的常用方法整體法與隔離法：研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力時(shí)用整體法；研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力時(shí)用隔離法.遇到多物體平衡時(shí)一般整體法與隔離法結(jié)合著用，

6、一般先整體后隔離.真題模擬精練答案解析4.(2017連云港市東?？h調(diào)研)如圖2所示，一物體在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是A.物體可能只受兩個(gè)力作用B.物體可能受三個(gè)力作用C.物體可能不受摩擦力作用D.物體一定受四個(gè)力作用564圖2564解析解析物體受到豎直向下的重力、地面的支持力、恒定拉力F和地面的摩擦力，四個(gè)力作用，缺少一個(gè)，則物體受到的合力不能為零，所以物體一定受四個(gè)力作用，D正確.5.(2017南通市啟東中學(xué)期中)如圖3所示，A、B兩物體緊靠著放在粗糙水平面上.A、B間接觸面光滑.在水平推力F作用下兩物體一起加速運(yùn)動(dòng)，物體A恰好不離開地面，則

7、關(guān)于A、B兩物體的受力個(gè)數(shù)，下列說(shuō)法正確的是A.A受3個(gè)力，B受4個(gè)力B.A受4個(gè)力，B受3個(gè)力C.A受3個(gè)力，B受3個(gè)力D.A受4 個(gè)力，B受4個(gè)力答案解析564圖3解析解析對(duì)于A物體：由題，物體A恰好不離開地面，地面對(duì)A沒(méi)有支持力，也沒(méi)有摩擦力，則A受到重力、F和B對(duì)A的支持力共3個(gè)力作用.對(duì)于B物體：受到重力、A對(duì)B的壓力、地面的支持力和摩擦力，共4個(gè)力作用.5646.(多選)如圖4所示，頂角為的光滑圓錐體固定在水平面上，一質(zhì)量為m的均質(zhì)圓環(huán)套在圓錐體上，重力加速度大小為g，下列判斷正確的是A.圓錐體對(duì)圓環(huán)的彈力方向垂直于圓錐的側(cè)面B.圓錐體對(duì)圓環(huán)的彈力方向豎直向上C.圓環(huán)的張力不為零D

8、.圓環(huán)的張力方向指向圓環(huán)的圓心答案解析564圖4解析解析因?yàn)閳A環(huán)受重力和圓錐體對(duì)圓環(huán)的作用力處于平衡，則圓錐體對(duì)圓環(huán)的作用力大小等于圓環(huán)的重力，即Fmg，方向與重力的方向相反，即圓錐體對(duì)圓環(huán)的彈力方向豎直向上.故A錯(cuò)誤，B正確；質(zhì)量為m的均質(zhì)圓環(huán)套在圓錐體上，圓環(huán)有被撐開的趨勢(shì)，所以圓環(huán)的張力不能為零，故C正確；圓環(huán)的張力方向沿圓環(huán)的切線方向，故D錯(cuò)誤.564熱點(diǎn)精練3物體靜態(tài)平衡知識(shí)方法鏈接共點(diǎn)力平衡常用方法共點(diǎn)力平衡常用方法(1)合成法：一般三力平衡時(shí)(或多力平衡轉(zhuǎn)化成三力平衡后)用合成法：由平行四邊形定則合成任意兩力(一般為非重力的那兩個(gè)力)，該合力與第三個(gè)力平衡，在由力的示意圖所圍成的

9、三角形中解決問(wèn)題.將力的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成三角形問(wèn)題，再由三角函數(shù)、勾股定理、圖解法、相似三角形法等求解.(2)正交分解法：一般受三個(gè)以上共點(diǎn)力平衡時(shí)用正交分解法：把物體受到的各力分解到相互垂直的兩個(gè)方向上，然后分別列出兩個(gè)方向上的平衡方程.真題模擬精練答案7.(2017南京市、鹽城市一模)如圖5所示，高空走鋼絲的表演中，若表演者走到鋼絲中點(diǎn)時(shí)，使原來(lái)水平的鋼絲下垂與水平面成角，此時(shí)鋼絲上的彈力應(yīng)是表演者和平衡桿重力的897圖58.(2017泰興中學(xué)檢測(cè))如圖所示，a、b兩個(gè)質(zhì)量相同的球用線連接，a球用線掛在天花板上，b球放在光滑斜面上，系統(tǒng)保持靜止，以下圖示哪個(gè)是正確的答案897解析897解析解析對(duì)

10、b球受力分析，受重力、垂直斜面向上的支持力和細(xì)線的拉力，由于三力平衡時(shí)三個(gè)力中任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等值、反向、共線，故細(xì)線拉力向右上方，故A圖錯(cuò)誤；再對(duì)a、b兩個(gè)球整體受力分析，受總重力、垂直斜面向上的支持力和上面細(xì)線的拉力，再次根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件判斷上面的細(xì)線的拉力方向斜向右上方，故C、D圖均錯(cuò)誤，故選B.9.條形磁鐵靜止在斜面上，固定在磁鐵中心的豎直上方的水平導(dǎo)線中通有垂直紙面向里的恒定電流，如圖6所示，若將磁鐵的N極位置與S極位置對(duì)調(diào)后，仍放在斜面上原來(lái)的位置，則磁鐵對(duì)斜面的壓力F和摩擦力Ff的變化情況分別是A.F與Ff都增大 B.F減小，F(xiàn)f增大 C.F增大，F(xiàn)f減小 D.F與F

11、f都減小答案897圖6熱點(diǎn)精練4物體動(dòng)態(tài)平衡知識(shí)方法鏈接1.圖解法圖解法物體受三個(gè)力平衡：一個(gè)力恒定、另一個(gè)力的方向恒定時(shí)可用此法.例：擋板P由豎直位置繞O點(diǎn)向水平位置逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí)小球受力的變化.(如圖7)圖7特點(diǎn)：一個(gè)力為恒力，另一個(gè)力的方向不變.2.相似三角形法相似三角形法物體受三個(gè)力平衡：一個(gè)力恒定、另外兩個(gè)力的方向同時(shí)變化，當(dāng)所作矢量三角形與空間的某個(gè)幾何三角形總相似時(shí)用此法.(如圖8)特點(diǎn)：一個(gè)力為恒力，另兩個(gè)力的方向都在變.圖83.解析法：解析法：如果物體受到多個(gè)力的作用，可進(jìn)行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化.4.平行四邊形定則：平行四邊形

12、定則：若合力不變，兩等大分力夾角變大，則分力變大.真題模擬精練答案解析10.(2017蘇北四市期中)如圖9所示，用兩根細(xì)線AC和BD懸掛一薄板.下列說(shuō)法正確的是A.薄板的重心一定在AC和BD的延長(zhǎng)線交點(diǎn)處B.BD的拉力大于AC的拉力C.剪斷BD瞬間，薄板的加速度方向一定沿BD斜向下D.若保持AC位置不變，緩慢移動(dòng)BD至豎直方向，則AC的拉力一直減小111210圖9解析解析重心不一定在AC和BD的延長(zhǎng)線交點(diǎn)處，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；BD的拉力與AC拉力在水平方向分力大小相等，F(xiàn)TACsin 45FTBDsin 60，所以AC上的拉力大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；剪斷BD瞬間，薄板的加速度應(yīng)沿垂直于AC的方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤

13、；緩慢移動(dòng)BD，薄板仍處于平衡狀態(tài)，根據(jù)力的三角形定則，AC上的力一直減小，BD上的力先減小后增加，選項(xiàng)D正確.綜上本題選D.11121011.如圖10所示，質(zhì)量為m的光滑小球放在斜面和豎直擋板之間，當(dāng)擋板從豎直位置逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置的過(guò)程中，斜面和擋板對(duì)小球的彈力大小的變化是A.斜面的彈力逐漸變大B.斜面的彈力先變小后變大C.擋板的彈力先變小后變大D.擋板的彈力逐漸變大答案解析圖10111210解析解析小球受力如圖甲所示，因擋板是緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，所以小球處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，此三力(重力、斜面支持力、擋板彈力)組成矢量三角形的變化情況如圖乙所示(重力大小、方向均不變，斜面對(duì)其支持力

14、方向始終不變)，由圖可知此過(guò)程中斜面對(duì)小球的支持力不斷減小，擋板對(duì)小球的彈力先減小后增大.11121012.(2017江蘇單科14)如圖11所示，兩個(gè)半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上，其上有一光滑圓柱C，三者半徑均為R.C的質(zhì)量為m，A、B的質(zhì)量都為 ，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為.現(xiàn)用答案解析圖11水平向右的力拉A，使A緩慢移動(dòng)，直至C恰好降到地面.整個(gè)過(guò)程中B保持靜止.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g.求：(1)未拉A時(shí)，C受到B作用力的大小F；111210根據(jù)平衡條件，有2Fcos 30mg解析解析對(duì)C受力分析，如圖甲所示甲111210(2)動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值min；答案解析解析解析C恰好降到地面時(shí)，B受C壓力的水平分力最大，如圖乙所示根據(jù)題意，B保持靜止，則有FfminFxmax，乙111210(3)A移動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，拉力做的功W.答案解析111210根據(jù)動(dòng)能定理WWfmgh00，