2019版高考物理二轮复习专题一力与运动第1讲力与物体的平衡课件.ppt

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1、专题一 力与运动,专题复习研究 本专题考纲有10个级考点,分别是位移、速度和加速度,匀变速直线运动及其公式、图象,力的合成和分解,共点力的平衡,牛顿运动定律及其应用,运动的合成与分解,抛体运动,匀速圆周运动的向心力,万有引力定律及其应用,环绕速度。有9个级考点,分别是参考系、质点,滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力,形变、弹性、胡克定律,矢量和标量,超重和失重,匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度,离心现象,第二宇宙速度和第三宇宙速度,经典时空观和相对论时空观。,近五年高考命题点主要集中在:1.物体的受力分析及静态平衡(3次)。2.共点力作用下物体的动态平衡(3次)。3.运动学及动力学图象的

2、理解及应用(5次)。4.“滑块滑板”模型(3次)。5.弹簧类问题(3次)。6.平抛运动的规律及其应用(4次)。7.圆周运动问题(4次)。8.万有引力定律及天体质量和密度的求解(4次)。9.卫星运行参量的分析(5次)。 通过考题和考点的对照来看,命题者特别重视级考点的考查。本专题命题点较多,题型多变,在复习备考时要舍得花时间,复习时要做到级考点面面俱到的复习 说明:统计分析近五年高考全国卷命题规律,对考查频率较高的题型标注字母H,中等的标注M,考查较少的标注L。,第1讲 力与物体的平衡,-9-,网络构建,要点必备,-10-,网络构建,要点必备,1.共点力作用下物体的平衡条件是合力为 。 2.三个

3、共点力平衡:如果物体仅受三个共点力作用而处于平衡状态,则其中任意两个力的合力与第三个力大小 、方向 。表示这三个力的有向线段可以组成一个封闭的 。 3.多个共点力平衡:任一方向上合力为 。建立直角坐标系后,两个坐标轴上的合力均为 ,即Fx=0,Fy=0。或者物体受N个力作用而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余N-1个力的合力 。 4.动态平衡:物体在 移动过程中,可认为其所受 为零,物体处于平衡状态。 5.带电粒子在复合场中除了受到重力、弹力和摩擦力外,还涉及电磁学中的 、 和洛伦兹力。电磁场中的平衡问题也遵循 为零这一规律。,零,相等,相反,三角形,零,零,等大反向,缓慢,合力,电场力,安

4、培力,合力,-11-,1,2,3,1.(2016全国卷)如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为( ),考点定位:共点力平衡条件的应用 命题能力点:侧重考查理解能力 物理学科素养点:物理观念、科学思维 解题思路与方法:确定圆弧的圆心,利用几何关系分析悬挂点的角度是解题关键。,C,-12-,1,2,3,解析 由几何关系知,Oab为等边三角形,故AaO=1=30;设细线中的张力为FT,同一根绳子中的张力大小处处相等,故FT=mg,对a处

5、受力分析知,1=2=30,则3=30,故=60,对结点C分析可知, 2FTcos =m物g,解得m物=m,选项C正确。,-13-,1,2,3,2.(多选)(2017全国卷)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N,初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为( )。现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中( ) A.MN上的张力逐渐增大 B.MN上的张力先增大后减小 C.OM上的张力逐渐增大 D.OM上的张力先增大后减小 考点定位:动态平衡的图解法 命题能力点:侧重考查理解能力和分析综合能力 物理学科素养点:科学思维 解

6、题思路与方法:以重物为研究对象,所受三个力的合力始终为零,画出矢量三角形是解题的突破口。,AD,-14-,1,2,3,解析 方法一:受力分析如图。设OM与竖直方向夹角为, M点绕O点做圆周运动, 沿切线方向:FMNcos(-90)=mgsin , 沿半径方向:FOM=FMNsin(-90)+mgcos ,当=-90时存在极大值,故FOM先增大再减小,D项正确。,-15-,1,2,3,方法二:利用矢量圆,如图重力保持不变,是矢量圆的一条弦,FOM与FMN夹角即圆心角保持不变, 由图知FMN一直增大到最大,FOM先增大再减小,当OM与竖直夹角为=-90时FOM最大。,-16-,1,2,3,3.(多

7、选)(2016全国卷)如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态。若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则( ) A.绳OO的张力也在一定范围内变化 B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化 C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 考点定位:共点力作用下物体的平衡、力的动态分析 命题能力点:侧重考查理解能力 物理学科素养点:科学思维 解题思路与方法:当有多个物体相互作用而平衡时,应注意灵活选择研究对象,可以让题

8、目变得更简洁明晰。,BD,-17-,1,2,3,解析 物块b始终保持静止,物块a也始终保持静止,绳子对a的拉力等于a的重力,绳子的夹角也保持不变,OO绳的拉力也保持不变,选项A、C错误。选b为研究对象,在y轴方向有FTcos +Fcos +FN=mbg,由于FT不变,F变化,所以FN也变化,选项B正确。FT和F在x轴方向的分力和桌面对b的摩擦力的合力为零,由于F在一定范围内变化,则摩擦力也在一定范围内变化,选项D正确。,-18-,1,2,3,【命题规律研究及预测】 分析近年的高考试题可以看出,高考命题突出受力分析、力的合成与分解的考查,也有将受力分析与牛顿运动定律、电磁场、功能关系进行综合考查

9、。题型一般为选择题和计算题。 在2019年的备考过程中要尤其注重多个物体静态平衡和动态平衡的复习。,-19-,考点一,考点二,物体的受力分析及静态平衡 题型1 整体与隔离法的应用(H) 规律方法 整体与隔离两大思维方法对比,-20-,考点一,考点二,【典例1】(多选)(2018河南濮阳三模)如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动,m1在地面上,m2在空中。此时力F与水平方向成角,弹簧中弹力大小为F1,弹簧轴线与水平方向的夹角为,m1受地面的摩擦力大小为Ff,则下列说法正确的是( )A.一定大于 B.可能等于 C.F一定大于F1 D.F

10、一定大于Ff,ACD,-21-,考点一,考点二,思维点拨先用隔离法对m2受力分析,根据平衡条件列出方程,从而判断F与F1、与的大小关系。再利用整体法对m1、m2整体受力分析,根据平衡条件列出方程,从而判断F与Ff的大小关系。,-22-,考点一,考点二,1.(2018河南中原名校六模)如图所示,一小孩将一气球通过细线系于放在水平地面上的小石块上。如果水平风力突然增大(空气密度保持不变)( )A.气球受到的浮力将变大 B.细线的拉力保持不变 C.气球可能被吹离地面 D.气球可能会使小石块沿水平地面滑动,D,-23-,考点一,考点二,解析 气球所受浮力等于排开空气的重力,由于空气密度不变,所受的浮力

11、就不变,A错误;当水平风力不够大时,气球仍处于静止状态,细线的拉力沿竖直方向的分力等于气球所受重力与浮力的合力,保持不变,水平分力随风力变大,所以细线的拉力变大,B错误;以气球和小石块为整体分析可知,竖直方向重力、浮力都不变,所以地面对小石块仍有支持力,小石块不会离开地面,C错误;当水平风力大于地面对小石块的最大静摩擦力时,小石块会沿水平地面滑动,D正确。故选D。,-24-,考点一,考点二,2.(2018山东青岛二中二模)一质量为m的长木板静止在倾角为的斜面上,长木板上一人用力推长木板上的物块,使物块与长木板间的摩擦力刚好为零,已知人、物块的质量均为m,均保持静止,人、物块与长木板间的动摩擦因

12、数为1,长木板与斜面间的动摩擦因数为2,则下列说法正确的是( ) A.斜面对长木板的摩擦力为mgsin B.斜面对长木板的摩擦力为32mgcos C.长木板对人的摩擦力为21mgcos D.长木板对人的摩擦力为2mgsin ,D,解析 对人、物块、长木板三者整体研究,斜面对它们的摩擦力为静摩擦力,其大小为Ff=3mgsin ,故A、B错误;对人、物块整体研究,由于物块与长木板间的摩擦力刚好为零,因此长木板对人的静摩擦力大小为Ff=2mgsin ,故C错误,D正确。,-25-,考点一,考点二,3.(2018安徽芜湖期末)如图所示,在粗糙水平面上静止放置一个截面为三角形的斜劈,其质量为M。两个质量

13、分别为m1和m2的小物块恰好能沿两侧面匀速下滑。若现在对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力F1和F2,且F1F2,如图所示。则在两个小物块沿斜面下滑的过程中,下列说法正确的是( )A.斜劈可能向左运动 B.斜劈受到地面向右的摩擦力作用 C.斜劈对地面的压力大小等于(M+m1+m2)g D.斜劈对地面的压力大小等于(M+m1+m2)g+F1sin +F2sin ,C,-26-,考点一,考点二,解析 在未施加力之前,三个物体都处于平衡状态,故可以对三个物体的整体受力分析,受重力和支持力,故支持力为(M+m1+m2)g,没有摩擦力;施加力之后,两个物体对斜劈的压力和摩擦力不变,故斜劈受力情况不

14、变,故斜劈仍保持静止,斜劈对地面的压力大小等于(M+m1+m2)g,与地面间没有摩擦力,C正确。,-27-,考点一,考点二,题型2 受力分析及共点力平衡条件的应用(M) 规律方法 1.受力分析的一般步骤,-28-,考点一,考点二,2.处理平衡问题的基本思路,-29-,考点一,考点二,【典例2】 (2018四川雅安雅安中学模拟)如图所示,AO是具有一定质量的均匀细杆,可绕O轴在竖直平面内自由转动。细杆上的P点与放在水平桌面上的圆柱体接触,圆柱体靠在竖直的挡板上而保持平衡。已知杆的倾角=60,球的重力大小为G,竖直挡板对球的压力大小为 G,各处的摩擦都不计,试回答下列问题:(1)作出圆柱体的受力分

15、析图; (2)通过计算求出圆柱体对均匀细杆AO的作用力的大小和水平地面对圆柱体作用力的大小。,-30-,考点一,考点二,思维点拨(1)按步骤作出受力分析图。(2)根据平衡条件求解细杆对圆柱体的压力和地面对圆柱体的作用力,再由牛顿第三定律求解圆柱体对均匀细杆AO的作用力的大小。,-31-,考点一,考点二,答案 (1)如图所示(2)圆柱体对均匀细杆AO的作用力的大小是4G,水平地面对圆柱体作用力的大小是3G。,-32-,考点一,考点二,解析 (1)圆柱体受到重力、挡板的弹力、杆的压力和地面的支持力,作出受力分析图,如图。(2)竖直挡板对球的压力大小FN2= G,根据平衡条件得 FN3sin =FN

16、2,解得FN3=4G 由牛顿第三定律知,柱体对均匀细杆AO的作用力的大小为FN3=FN3=4G。由竖直方向平衡得,FN1=G+FN3cos =3G。,-33-,考点一,考点二,4. (2018河南中原九校联考)如图所示,重8 N的木块静止在倾角=30的斜面上,若用平行于斜面沿水平方向、大小等于3 N的力F推木块,木块仍能保持静止,则木块所受的摩擦力大小是( )A.3 N B.4 N C.5 N D.6 N,C,-34-,考点一,考点二,解析 对木块受力分析,受推力F、重力G、支持力FN和静摩擦力Ff,将重力按照作用效果分解为沿斜面向下的分力F=Gsin =4 N和垂直斜面向下的分力Gcos ,

17、在与斜面平行的平面内,如图所示,摩擦力大小 ,故C正确。,-35-,考点一,考点二,5. (2018福建三明期末)某电视台每周都有棋类节目,铁质的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上,不计棋子之间的相互作用力,下列说法正确的是( ) A.小棋子共受三个力作用 B.棋子对棋盘的压力大小等于重力 C.磁性越强的棋子所受的摩擦力越大 D.质量不同的棋子所受的摩擦力大小不同,D,-36-,考点一,考点二,解析 小棋子受到重力G、棋盘面的吸引力F、弹力FN和静摩擦力Ff,共四个力作用。重力竖直向下,摩擦力竖直向上,且重力和摩擦力是一对平衡力;支持力和吸引力为一对平衡力;棋子掉不下来是因为受

18、到棋盘对它向上的摩擦力和它的重力大小相等,即棋子受棋盘的摩擦力与棋子的重力是一对平衡力,故选项D正确。,-37-,考点一,考点二,6. (多选)(2018广东广州4月模拟)质量为m的通电细杆ab置于倾角为的光滑的平行导轨上,在磁场的作用下,ab恰好在导轨上静止,如图所示。下图是从b端观察时的四个平面图,其中通电细杆ab可能保持静止的是( ),AB,-38-,考点一,考点二,解析 A.杆受到向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面的支持力的作用,在这三个力的作用下,可以处于平衡状态,A正确;B.杆受重力、竖直向上的安培力,在这两个力的作用下,可以处于平衡状态,B正确;C.杆受到的重力竖直向下,安

19、培力竖直向下,支持力垂直于斜面向上,在这三个力的作用下,不可能处于平衡状态,C错误;D.杆受到的重力竖直向下,安培力水平向左,支持力垂直于斜面向上,在这三个力的作用下,不可能处于平衡状态,D错误。故选AB。,-39-,考点一,考点二,共点力作用下物体的动态平衡(H) 规律方法,-40-,考点一,考点二,【典例3】如图所示,小球用细绳系住,细绳的另一端固定于O点。现用水平力F缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于伸直状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力FN以及细绳对小球的拉力FT的变化情况是 ( )A.FN先减小后增大 B.FN不断减小 C.FT

20、不断增大 D.FT先减小后增大,D,-41-,考点一,考点二,思维点拨(1)用水平力缓慢推动斜面体时,小球在斜面上处于动态平衡状态,要注意对关键词“缓慢”的理解。 (2)小球在斜面上无摩擦滑动过程中,小球受重力、斜面支持力、细绳拉力;其中重力大小和方向不变,支持力FN方向不变,拉力FT大小和方向均变化。,-42-,考点一,考点二,解析 (方法一)解析法,甲 先对小球进行受力分析,如图甲,小球受到重力mg、支持力FN、拉力FT的作用,设细绳与水平方向的夹角为,斜面的倾角为,由平衡条件得:FNcos +FTsin =mg,FNsin -FTcos =0,联立解得: 。用水平力F缓慢推动斜面体,一直

21、减小直至接近0。由题图易知,起始时刻,当=时,cos(-)=1,FT最小,所以FT先减小后增大。一直减小直至接近0,tan 不断减小,FN不断增大,选项D正确。,-43-,考点一,考点二,(方法二)图解法乙 由于用水平力F缓慢推动斜面体,故小球处于动态平衡状态。小球受到大小方向均不变的重力、方向不变的斜面支持力、方向大小均变化的细绳的拉力,三个力构成封闭的三角形,画出小球受力示意图如图乙所示。当细绳与斜面平行时,细绳拉力FT2与支持力方向垂直,细绳拉力最小。当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,细绳拉力为FT4,所以FT先减小后增大,而此过程中斜面对小球的支持力FN一直增大,选项D正确。,-4

22、4-,考点一,考点二,7. (多选)(2018四川攀枝花一模)如图所示,表面光滑的半球形物体固定在水平面上,光滑小环D固定在半球形物体球心O的正上方,轻质弹簧一端用轻质细绳固定在A点,另一端用轻质细绳穿过小环D与放在半球形物体上的小球P相连,DA水平。现将细绳固定点A向右缓慢平移的过程中(小球P未到达半球最高点前),下列说法正确的是( ) A.弹簧变短 B.弹簧变长 C.小球对半球的压力不变 D.小球对半球的压力变大,AC,-45-,考点一,考点二,-46-,考点一,考点二,8. (多选)(2018广东五校协作体联考)如图所示,物体A、B用细绳与轻弹簧连接后跨过滑轮。物体A静止在倾角为45的粗

23、糙斜面上,物体B悬挂着。已知质量mA=3mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45减小到30,那么下列说法中正确的是( ) A.弹簧的弹力将增大 B.物体A对斜面的压力将增大 C.物体A受到的静摩擦力将减小 D.物体A可能被拉动,BC,-47-,考点一,考点二,解析 对物体B受力分析,受重力和拉力,由二力平衡得到:FT=mBg,则知弹簧的弹力不变,故A错误;当斜面倾角为45时有3mBgsin 45-mBg=Ff1,当斜面倾角为30时有3mBgsin 30-mBgFf1,可见物体A并未被拉动,而且受到的静摩擦力将减小,故D错误,C正确;物体A对斜面的压力为FN=mAgcos ,减小,FN将增大,故B

24、正确。,-48-,考点一,考点二,9. (2018吉林二调)如图所示,半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上,光滑的小球P在水平外力的作用下处于静止状态,P与圆心O的连线与水平面的夹角为,将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90,框架与小球始终保持静止状态。在此过程中下列说法正确的是( ) A.框架对小球的支持力先减小后增大 B.拉力F的最小值为mgcos C.地面对框架的摩擦力先减小后增大 D.框架对地面的压力先增大后减小,B,-49-,考点一,考点二,解析 以小球为研究对象,分析受力情况,作出受力示意图,如图所示。,根据几何关系可知,将力F顺时针转动至竖直向上之前,支持力FN逐渐减小,F先减小后增大,当F的方向沿圆的切线方向向上时,F最小,此时:F=mgcos ,故A错误,B正确;以框架与小球组成的整体为研究对象,整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用;由图可知,F在顺时针方向转动的过程中,F沿水平方向的分力逐渐减小,所以地面对框架的摩擦力始终在减小,故C错误;以框架与小球组成的整体为研究对象,整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用;由图可知,F在顺时针方向转动的过程中,F沿竖直方向的分力逐渐增大,所以地面对框架的支持力始终在减小,故D错误。故选B。,