2019年高考物理 考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破 專題01 力與物體的平衡教學(xué)案.doc

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專題01 力與物體的平衡【2019年高考考綱解讀】高考命題突出受力分析、力的合成與分解方法的考查，也有將受力分析與牛頓運(yùn)動定律、電磁場、功能關(guān)系進(jìn)行綜合考查。題型一般為選擇題和計(jì)算題。高考對本專題內(nèi)容的考查主要有：對各種性質(zhì)力特點(diǎn)的理解；共點(diǎn)力作用下平衡條件的應(yīng)用考查的主要物理思想和方法有：整體法和隔離法；假設(shè)法；合成法；正交分解法；矢量三角形法；相似三角形法；等效思想；分解思想。高考試題的考查形式主要有兩種，一種是以生活中的靜力學(xué)材料為背景，考查力的合成與分解和共點(diǎn)力的平衡的綜合應(yīng)用；一種是以現(xiàn)實(shí)中可能出現(xiàn)的各種情況，考查力的概念的理解和計(jì)算題型仍延續(xù)選擇題的形式【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】【重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析】一、重力、彈力、摩擦力及受力分析1分析受力的思路(1)先數(shù)研究對象有幾個接觸處，每個接觸處最多有兩個力(彈力和摩擦力)(2)同時注意對場力的分析(3)假設(shè)法是判斷彈力、摩擦力是否存在及其方向的基本方法2整體法與隔離法在分析兩個或兩個以上的物體間的相互作用時，一般采用整體法與隔離法進(jìn)行分析；采用整體法進(jìn)行受力分析時，要注意各個物體的運(yùn)動狀態(tài)應(yīng)該相同 【答案】D【方法技巧】受力分析常用技巧1.轉(zhuǎn)換研究對象法：對于不易判斷的力(如彈力和摩擦力)，可以借助相互接觸物體的受力情況來判定，還可以借助力和運(yùn)動的關(guān)系進(jìn)行分析和判斷2.假設(shè)法：假設(shè)彈力、摩擦力存在，運(yùn)用牛頓第二定律進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，然后再進(jìn)一步分析判斷3.整體法和隔離法：是分析連接體問題的重要方法 【變式探究】 (2016全國卷)如圖,兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上;一細(xì)線穿過兩輕環(huán),其兩端各系一質(zhì)量為m的小球。在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊。平衡時,a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑。不計(jì)所有摩擦。小物塊的質(zhì)量為() A.B.mC.mD.2m【答案】C【解析】由幾何關(guān)系知,Oab為等邊三角形,故AaO=1=30;設(shè)細(xì)線中的張力為FT,同一根繩子中的張力大小處處相等,故FT=mg,對a處受力分析知,1=2=30,則3=30,故=60,對結(jié)點(diǎn)C分析可知, 2FTcos =m物g,解得m物=m,選項(xiàng)C正確。 題型二、靜態(tài)平衡問題例2.如圖所示，重物A被繞過小滑輪P的細(xì)線所懸掛，小滑輪P被一根細(xì)線系于天花板上的O點(diǎn)，B物體放在粗糙的水平桌面上，O是三根線的結(jié)點(diǎn)，bO水平拉著B物體，cO豎直拉著重物 C，aO、bO與cO的夾角如圖所示細(xì)線、小滑輪的重力和細(xì)線與滑輪間的摩擦力均可忽略，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)若懸掛小滑輪的細(xì)線 OP 的張力大小是20 N，則下列說法中正確的是(g10 m/s2)()A重物 A 的質(zhì)量為2 kgB桌面對 B 物體的摩擦力大小為 10 NC重物 C 的質(zhì)量為1 kgDOP 與豎直方向的夾角為60【答案】ABC【方法技巧】求解共點(diǎn)力平衡問題常用的方法1.力的合成法：對研究對象受力分析后，應(yīng)用平行四邊形定則(或三角形定則)求合力的方法力的合成法常用于僅受三個共點(diǎn)力作用且保持平衡的物體 【變式探究】平衡中的臨界與極值問題3如圖所示，三根長度均為l的輕繩分別連接于C、D兩點(diǎn)，A、B兩端被固定在水平天花板上，相距2l.現(xiàn)在C點(diǎn)懸掛一個質(zhì)量為m的重物，為使CD繩保持水平，在D點(diǎn)上可施加力的最小值為()AmgB.mgC.mg D.mg【答案】C【變式探究】如圖6所示，兩根輕彈簧a、b的上端固定在豎直墻壁上，下端連接在小球上當(dāng)小球靜止，彈簧a、b與豎直方向的夾角分別為53和37，已知a、b的勁度系數(shù)分別為k1、k2.sin 530.8，cos 530.6，則a、b兩彈簧的伸長量之比為(彈簧a、b均在彈性限度內(nèi))()圖6A. B. C. D.【答案】B【解析】作出小球的受力分析圖如圖所示：根據(jù)平衡條件得：Fmg，故a彈簧的彈力F1Fcos 53，b彈簧的彈力F2Fcos 37，根據(jù)胡克定律Fkx，得x，則a、b兩彈簧的伸長量之比為，故B正確 (3)如果物體受到三個力的作用，其中一個力的大小、方向均不變，并且還有另一個力的方向不變，此時可用圖解法分析，即可以通過畫出多個平行四邊形來分析力的變化【變式探究】解析法、圖解法的應(yīng)用1.如圖所示，一小球在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮一切摩擦，如果把擋板由豎直位置繞 O 點(diǎn)緩慢轉(zhuǎn)至水平位置，則此過程中球?qū)醢宓膲毫?F1和球?qū)π泵娴膲毫?F2的變化情況是()AF1先增大后減小，F(xiàn)2一直減小BF1先減小后增大，F(xiàn)2一直減小CF1和 F2都一直在增大DF1和 F2都一直在減小【答案】B法二：“解析法”設(shè)斜面傾角為，擋板與豎直方向夾角為，如圖3所示，則由平衡條件可得：F1sin F2cos G，F(xiàn)1cos F2sin ，聯(lián)立解得 F1，F(xiàn)2.擋板緩慢轉(zhuǎn)至水平位置，由0逐漸增大到，當(dāng)時，cos ()1，F(xiàn)1最小，所以 F1先減小后增大；增大過程中 tan 隨之增大，F(xiàn)2不斷減小，故選項(xiàng)B正確 【變式探究】如圖10所示為探究電荷間相互作用力的示意圖，圖中金屬球A帶正電，置于絕緣支架上，帶電小球B懸于絕緣絲線的下端，質(zhì)量為m.當(dāng)懸在P1點(diǎn)，B球靜止時，兩帶電小球剛好在同一高度，此時絕緣絲線與豎直方向的夾角為，重力加速度為g，則()圖10AA、B間的庫侖力為BA、B間的庫侖力為mgsin C將懸點(diǎn)移到P2，平衡時B低于AD將懸點(diǎn)移到P2，平衡時A、B仍在同一高度【答案】C【解析】當(dāng)B球處于平衡狀態(tài)時，剛好與A球在同一水平面上，其受力如圖所示，【變式探究】如圖12所示，用兩根絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、長為l的金屬棒ab懸掛在c、d兩處，置于勻強(qiáng)磁場內(nèi)當(dāng)棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向角而處于平衡狀態(tài)為了使棒平衡在該位置上，所需的磁場的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向?yàn)?)圖12A.tan ，豎直向上 B.tan ，豎直向下C.sin ，平行于懸線向下 D.sin ，平行于懸線向上【答案】D【解析】要求所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，應(yīng)使棒平衡時所受的安培力有最小值由于棒的重力恒定，懸線拉力的方向不變，由畫出的力的三角形可知，安培力與拉力方向垂直時有最小值Fminmgsin ，即IlBminmgsin ，得Bminsin ，方向應(yīng)平行于懸線向上故選D. 題型五平衡中的臨界與極值問題例5、如圖13所示，兩個小球a、b質(zhì)量均為m，用細(xì)線相連并懸掛于O點(diǎn)，現(xiàn)用一輕質(zhì)彈簧給小球a施加一個拉力F，使整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，且Oa與豎直方向夾角為45，已知彈簧的勁度系數(shù)為k，則彈簧形變量不可能是()圖13A. B. C. D.【答案】B【方法技巧】1臨界與極值問題解題流程(1)對物體初始狀態(tài)受力分析，明確所受各力的變化特點(diǎn)(2)由關(guān)鍵詞判斷可能出現(xiàn)的現(xiàn)象或狀態(tài)變化(3)據(jù)初始狀態(tài)與可能發(fā)生的變化間的聯(lián)系，判斷出現(xiàn)變化的臨界條件或可能存在的極值條件(4)選擇合適的方法作圖或列方程求解2解決臨界與極值問題的常用方法(1)解析法：利用物體受力平衡寫出未知量與已知量的關(guān)系表達(dá)式，根據(jù)已知量的變化情況來確定未知量的變化情況，利用臨界條件確定未知量的臨界值(2)圖解法：根據(jù)已知量的變化情況，畫出平行四邊形的邊角變化，確定未知量大小、方向的變化，確定未知量的臨界值【變式探究】如圖14，在水平板的左端有一固定擋板，擋板上連接一輕質(zhì)彈簧緊貼彈簧放一質(zhì)量為m的滑塊，此時彈簧處于自然長度已知滑塊與板間的動摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力現(xiàn)將板的右端緩慢抬起(板與水平面的夾角為)，直到板豎直，此過程中彈簧彈力的大小F隨夾角的變化關(guān)系可能是()圖14【答案】C