第1講　力與物體的平衡（含解析）--2024年高考物理大二輪復(fù)習(xí)講義-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

第1講力與物體的平衡
目標(biāo)要求
1.會分析物體的靜態(tài)平衡問題，會選擇合適的方法處理靜態(tài)平衡問題。
2.會分析動態(tài)平衡問題，掌握常見的處理動態(tài)平衡問題的方法，并會處理動態(tài)平衡的臨界與極值問題。
考點一靜態(tài)平衡問題
1．對物體進行受力分析
2．處理平衡問題常用的四種方法
例1 (2020·全國卷Ⅲ·17)如圖，懸掛甲物體的細(xì)線拴牢在一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩上O點處；繩的一端固定在墻上，另一端通過光滑定滑輪與物體乙相連。甲、乙兩物體質(zhì)量相等。系統(tǒng)平衡時，O點兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為α和β。若α＝70°，則β等于( )
A．45° B．55° C．60° D．70°
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例2 (2023·江蘇徐州市模擬)質(zhì)量為m粗細(xì)均勻的麻繩如圖所示懸掛，懸點處切線與豎直方向夾角分別為37°和53°，P點為最低點，sin 37°＝0.6，重力加速度為g，則( )
A．左側(cè)懸點對麻繩拉力為0.6mg
B．右側(cè)懸點對麻繩拉力為0.8mg
C．最低點P處張力為0.3mg
D．P點右側(cè)麻繩質(zhì)量為0.36m
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例3 如圖所示，傾角為α的斜面固定在水平面上，在斜面和固定的豎直擋板之間有兩個勻質(zhì)球P、Q，P球質(zhì)量是Q球質(zhì)量的三倍，各接觸面均光滑，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，P、Q兩球的球心連線與豎直方向的夾角為β，下列說法正確的是( )
A．4tan α＝tan β B．3tan α＝tan β
C．2tan α＝tan β D．tan α＝tan β
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整體法、隔離法的運用
在處理共點力平衡的問題時，若出現(xiàn)了兩個或多個物體，一般會使用整體法或隔離法，可以使用“整體法＋隔離法”或“隔離法＋隔離法”，可根據(jù)具體題目靈活應(yīng)用。
例4 如圖所示，與水平面夾角均為θ＝37°的兩金屬導(dǎo)軌平行放置，間距為1 m，金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E＝3 V、內(nèi)阻r＝1 Ω的直流電源，另一端接有定值電阻R＝4 Ω。將質(zhì)量為0.025 kg的導(dǎo)體棒ab垂直放在金屬導(dǎo)軌上，整個裝置處在垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中。當(dāng)開關(guān)S斷開時，導(dǎo)體棒剛好不上滑，當(dāng)開關(guān)S閉合時，導(dǎo)體棒剛好不下滑。已知導(dǎo)體棒接入電路的電阻R0＝4 Ω，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，金屬導(dǎo)軌電阻不計，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度取g＝10 m/s2。則導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為( )
A.eq \f(1,44) B.eq \f(3,44) C.eq \f(1,22) D.eq \f(3,11)
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1．對于靜電場、磁場中的平衡問題，受力分析時要注意靜電力、磁場力方向的判斷，再結(jié)合平衡條件分析求解。
2．涉及安培力的平衡問題，畫受力示意圖時要注意將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖。
考點二動態(tài)平衡問題
化“動”為“靜”，將多個狀態(tài)下的“靜”態(tài)進行對比，通過矢量三角形圖解法、動態(tài)圓法、正弦定理、三角函數(shù)、極值法等分析各力的變化或極值。
例5 (2023·海南卷·3)如圖所示，工人利用滑輪組將重物緩慢提起，下列說法正確的是( )
A．工人受到的重力和支持力是一對平衡力
B．工人對繩的拉力和繩對工人的拉力是一對作用力與反作用力
C．重物緩慢拉起過程，繩子拉力變小
D．重物緩慢拉起過程，繩子拉力不變
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例6 (2021·湖南卷·5)質(zhì)量為M的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)壁為半圓柱面，截面如圖所示，A為半圓的最低點，B為半圓水平直徑的端點．凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為m的小滑塊，用推力F推動小滑塊由A點向B點緩慢移動，力F的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中所有摩擦均可忽略，下列說法正確的是( )
A．推力F先增大后減小
B．凹槽對滑塊的支持力先減小后增大
C．墻面對凹槽的壓力先增大后減小
D．水平地面對凹槽的支持力先減小后增大
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例7 質(zhì)量為M的木楔傾角為θ，在水平面上保持靜止，當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時，它正好勻速下滑。如果用與木楔斜面成α角的力F拉著木塊勻速上升，如圖所示(已知木楔在整個過程中始終靜止，重力加速度為g)。
(1)當(dāng)α變化時，求拉力F的最小值；
(2)F取最小值時，求木楔對水平面的摩擦力是多少。
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1.三力作用下的動態(tài)平衡
2．四力作用下的動態(tài)平衡
(1)在四力平衡中，如果有兩個力為恒力，或這兩個力的合力方向恒定，為了簡便可用這兩個力的合力代替這兩個力，轉(zhuǎn)化為三力平衡，例如：如圖所示，qEeq \f(mg,4)，由此可知R越大，則FN越小，故選D。]
合成法
物體受三個共點力的作用而平衡，則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等，方向相反
分解法
按效果分解：物體受三個共點力的作用而平衡，將某一個力按力的作用效果分解，則其分力和其他兩個力分別滿足平衡條件
正交分解法：物體受到三個或三個以上力的作用時，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件
矢量三
角形法
對受三個共點力作用而平衡的物體，將力的矢量圖平移，使三個力組成一個首尾依次相接的矢量三角形，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識求解未知力