2019高考物理二轮第一部分力学学案.doc
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1、1第一部分 力学第 1 讲 Error!考法学法平衡问题是历年高考的重点,高考既可能在选择题中单独考查平衡问题,也可能在计算题中综合考查平衡问题。考查的内容主要包括:对各种性质的力的理解;共点力作用下平衡条件的应用。该部分内容主要解决的是选择题中的受力分析和共点力平衡问题。用到的思想方法有:整体法和隔离法;假设法;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。提 能 点 一 根 据 不 同 力 的 特 点 , 正 确 进 行 受 力 分 析 基 础 保 分 类 考 点练 练 就 能 过 关 知能全通受力分析是整个高中阶段物理知识的基础,能正确进行受力分析是解答力学问题的关
2、键。1受力分析的一般步骤2分析三种典型力的注意事项(1)弹力:弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直,且指向受力物体。(2)静摩擦力:两物体接触处有无静摩擦力,要根据物体间有无相对运动趋势或根据平衡条件进行判断。(3)滑动摩擦力:利用公式求解滑动摩擦力时,一定要注意分析接触面间的实际压力,不能简单地代入重力求解。题点全练21.多选(2018湖北中学调研)如图所示,顶角为 的光滑圆锥体固定在水平面上,一质量为 m 的匀质圆环套在圆锥体上处于静止状态,重力加速度大小为 g,下列判断正确的是( )A圆锥体对圆环的作用力方向垂直于圆锥的侧面B圆锥体对圆环的作用力方向竖直向上C圆环的张力不为零D圆环的
3、张力方向指向圆环的圆心解析:选 BC 由题意知圆环受重力和圆锥体对圆环的作用力处于平衡状态,则圆锥体对圆环的作用力与圆环所受的重力等大反向,即圆锥体对圆环的作用力方向竖直向上,故A 错误,B 正确;质量为 m 的匀质圆环套在圆锥体上,圆环有被撑开的趋势,所以圆环的张力不为零,故 C 正确;圆环的张力方向沿圆环的切线方向,故 D 错误。2.如图所示,小明在水平桌面上将三个形状不规则的石块成功叠放在一起,下列说法正确的是( )A石块 a 一定只受两个力B石块 b 对 a 的支持力与 a 受到的重力是一对相互作用力C石块 c 受到水平桌面向左的摩擦力D水平桌面对石块 c 的支持力等于三个石块受到的重
4、力之和解析:选 D 石块 a 与 b 的接触面不一定沿水平方向,可能还受到摩擦力,故 A 错误;石块 b 对 a 的支持力与 a 受到的重力性质不同,作用在一个物体上,不是一对相互作用力,故 B 错误;对 a、 b、 c 整体受力分析,受重力和水平桌面的支持力而平衡,即石块 c 与水平桌面之间无摩擦力,故 C 错误;对 a、 b、 c 整体,由平衡条件得:水平桌面对石块 c 的支持力等于三个石块受到的重力之和,故 D 正确。3(2018淄博实验中学一诊)如图所示,一质量均匀的实心圆球被直径 AB 所在的平面一分为二,先后以 AB 沿水平和竖直两种不同方向放置在光滑支架上,处于静止状态,两半球间
5、的作用力分别为 F 和 F,已知支架间的距离为 AB 长度的一半,则 等于( )FFA. B.332C. D.233 33解析:选 A 设两半球的总质量为 m,当球以 AB 沿水平方向放置,可知 F mg;当球以 AB 沿竖直方向放置,单独对右半球受力分析如图12所示,可得: F tan ,根据支架间的距离为 AB 的一半,可得:mg23 30,则 ,则 A 正确。FF 1tan 3提 能 点 二 灵 活 应 用 “整 体 法 、 隔 离 法 ”, 巧 选 研 究 对 象 基 础 保 分 类 考 点练 练 就 能 过 关 知能全通1整体法和隔离法对比原则只涉及系统外力,不涉及系统内部物体之间的
6、相互作用条件 系统内的物体具有相同的运动状态整体法优、缺点 利用此法解题一般比较简单,但不能求系统内力原则 分析系统内某个物体的受力情况隔离法优点 系统内物体受到的内力、外力均能求2.整体法、隔离法的应用技巧(1)不涉及系统内力时,优先考虑应用整体法,即“能整体、不隔离” 。(2)需要应用“隔离法”的,也要先隔离“简单”的物体,即待求量少或受力少或处于边缘处的物体。(3)各“隔离体”间的关联力,表现为作用力与反作用力,对于系统则表现为内力。(4)实际问题通常需要交叉应用整体法、隔离法。(5)在某些特殊情形中,研究对象可以是物体的一部分,如绳子的结点、力的作用点等。题点全练1多选如图所示,截面为
7、三角形的木块 a 上放置一铁块 b,木块 a 的竖直边靠在竖直且粗糙的墙面上,现用竖直向上的推力 F,推动 a、 b 一起向上匀速运动,运动过程中 a、 b 始终保持相对静止,则下列说法正确的是( )A a 受到 6 个力的作用B a 受到 4 个力的作用C b 受到 3 个力的作用D b 受到 2 个力的作用解析:选 BC 先对 a、 b 整体受力分析,受到重力和推力,二力平衡,整体不受墙面的弹力和摩擦力,再对 b 受力分析,受到重力、支持力和静摩擦力,三力平衡,即 b 受到3 个力的作用,故 C 正确,D 错误;再对 a 受力分析,受到重力、推力、 b 对 a 的压力和静摩擦力,故 a 受
8、到 4 个力的作用,故 A 错误,B 正确。42.(2019 届高三珠海一中模拟)如图所示,水平固定且倾角为37的光滑斜面上有两个质量均为 m1 kg 的小球 A、 B,它们用劲度系数为 k200 N/m 的轻质弹簧连接,弹簧的原长为 l020 cm,现对 B 施加一水平向左的推力 F,使 A、 B 均在斜面上以加速度 a4 m/s2 向上做匀加速运动,此时弹簧的长度 l 和推力 F 的大小分别为(sin 370.6,cos 370.8, g10 m/s 2)( )A0.15 m,25 N B0.25 m,25 NC0.15 m,12.5 N D0.25 m,12.5 N解析:选 B 以整体为
9、研究对象,受力分析如图所示,沿斜面方向有: Fcos 372 mgsin 372 ma,以 A 为研究对象,沿斜面方向有:kx mgsin 37 ma, x l l0,解得 F25 N, l0.25 m,故 B 正确,A、C、D 错误。3多选(2018凯里模拟)如图所示,形状相同的物块A、 B,其截面为直角三角形,相对排放在粗糙水平地面上,光滑球体C 架在两物块的斜面上,系统处于静止状态。已知物块 A、 B 的质量都为 M, 60,球体 C 的质量为 m,则以下说法正确的是( )A地面对 A 的摩擦力大小为 mg12B地面对 A 的摩擦力大小为 mg32C A 对 C 的弹力大小为 mg32D
10、 A 对地面的压力大小为 Mg mg12解析:选 BD 以 C 为研究对象,受力分析如图所示, C 受重力和斜向上的两个弹力作用,把两个弹力合成,合力竖直向上,大小等于 mg,由数学知识可知, A 对 C 的弹力大小为 mg,C 错误;再以 A 为研究对象,C 对 A 的正压力大小为 mg,其在水平方向上的分力大小等于地面对 A 的摩擦力大小,由此可知地面对 A 的摩擦力大小为 mgcos 30 mg,A32错误,B 正确;以 A、 B、 C 整体为研究对象,所受重力为 2Mg mg,地面对整体的支持力大小为 2Mg mg,由对称性可知 A 受到地面的支持力大小为 Mg ,由牛顿第三定律可知,
11、mg2A 对地面的压力大小为 Mg mg,D 正确。125提 能 点 三 “程 序 法 ”破 解 “静 态 平 衡 ”问 题 重 难 增 分 类 考 点讲 练 结 合 过 关 研一题多选如图所示,质量为 M 的斜面体放在粗糙水平面上,用轻绳拴住质量为 m 的小球置于斜面上,整个系统处于静止状态,已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为 30。不计小球与斜面间的摩擦,则( )A轻绳对小球的作用力大小为 mg33B斜面对小球的作用力大小为 mg2C斜面体对水平面的压力大小为( M m)gD斜面体与水平面间的摩擦力大小为 mg36解析 以小球为研究对象,受力分析如图甲所示,由几何关系知 30,根据受力平
12、衡可得 FT FN mg;以斜面体为研究对象,受力分析如图乙所示,由受力平衡33得 FN1 Mg FNcos ,由牛顿第三定律得 FN FN,解得 FN1 Mg mg,由牛顿第三定12律可知,斜面体对水平面的压力大小为 Mg mg, Ff FNsin mg,故 B、C 错误,12 36A、D 正确。答案 AD悟一法1破解“静态平衡”问题的一般程序62处理平衡问题的常用方法方法 解 读合成法物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力等大、反向分解法三力平衡时,还可以将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力分别平衡正交分解法物体受三个或三个以上力的作用时,将所有力分解为相
13、互垂直的两组,每组力分别平衡通一类1(2019 届高三唐山六校联考)如图所示,物块 A 和滑环 B 用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接,滑环 B 套在与竖直方向夹角为 37的粗细均匀的固定杆上,连接滑环 B 的绳与杆垂直并在同一竖直平面内, B 恰好不能下滑, B 和杆间的动摩擦因数为 0.4,设B 和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则 A 和 B 的质量之比为(sin 370.6,cos 370.8)( )A. B.75 57C. D.135 513解析:选 C 设 A 和 B 的质量分别为 m1、 m2,若杆对 B 的弹力垂直于杆向下,因 B 恰好不能下滑,则由平衡条件有 m2gcos
14、 (m1g m2gsin ),解得 ;若杆对 B 的m1m2 135弹力垂直于杆向上,因 B 恰好不能下滑,则由平衡条件有 m2gcos (m2gsin m1g),解得 (舍去)。综上分析可知,C 正确。m1m2 752.如图所示,某工地上起重机将重为 G 的正方形工件缓缓吊起。四根7等长的钢绳(质量不计),一端分别固定在正方形工件的四个角上,另一端汇聚于一处挂在挂钩上,钢绳端汇聚处到每个角的距离均与正方形的对角线长度相等。则每根钢绳的受力大小为( )A. G B. G14 24C. G D. G12 36解析:选 D 设每根钢绳的受力大小为 F,由平衡条件有 4Fcos G( 为钢绳与竖直方
15、向的夹角),由数学知识知 sin , 30,则 F G,选项 D 正确。12 36提 能 点 四 多 法 并 进 , 破 解 “动 态 平 衡 ”问 题 多 维 探 究 类 考 点精 细 精 研 过 关 点点探明方法 1 图解法破解“动态平衡”问题如果物体受到三个力的作用,已知其中一个力的大小、方向均不变,另一个力的方向不变,此时可用图解法,画出不同状态下力的矢量图,判断各个力的变化情况。例 1 质量为 m 的物体用轻绳 AB 悬挂于天花板上。用水平向左的力F 缓慢拉动绳的中点 O,如图所示。用 T 表示绳 OA 段拉力的大小,在 O 点向左移动的过程中( )A F 逐渐变大, T 逐渐变大B
16、 F 逐渐变大, T 逐渐变小C F 逐渐变小, T 逐渐变大D F 逐渐变小, T 逐渐变小解析 以 O 点为研究对象,受力分析如图所示,当用水平向左的力缓慢拉动 O 点时,绳 OA 与竖直方向的夹角变大,由共点力的平衡条件知 F 逐渐变大, T 逐渐变大,选项 A 正确。答案 A方法 2 解析法破解“动态平衡”问题如果把物体受到的多个力合成、分解后,能够找到力的边角关系,则应选择解析法,建立平衡方程,根据自变量的变化 一般都要用到三角函数 确定因变量的变化。例 2 (2018开封模拟)如图所示,一铁架台放在水平地面上,其上用轻质细线悬挂一小球,开始时细线竖直。现将水平力 F 作用于小球上,
17、使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置,铁架台始终保持静止。则在这一过程中( )8A水平力 F 变小B细线的拉力不变C铁架台对地面的压力变大D铁架台所受地面的摩擦力变大解析 如图所示,对小球受力分析,受细线的拉力、重力、水平力F,根据平衡条件有 F mgtan , 逐渐增大,则 F 逐渐增大,故 A 错误;由图可知,细线的拉力 T , 增大, T 增大,故 B 错误;以铁架mgcos 台、小球整体为研究对象,根据平衡条件得 Ff F,则 Ff逐渐增大, FN( M m)g, FN保持不变,故 C 错误,D 正确。答案 D方法 3 相似三角形法破解“动态平衡”问题此法是图解法的特例,一般研究对象受绳
18、 杆 或其他物体的约束,且物体受到三个力的作用,其中的一个力大小、方向均不变,另外两个力的方向都发生变化,可以用力三角形与几何三角形相似的方法求解。例 3 (2018宝鸡质检)如图所示,轻杆 A 端用铰链固定,滑轮在 A 点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计),轻杆 B 端吊一重物,现将轻绳的一端拴在杆的 B 端,用拉力 F 将 B 端缓慢上拉(均未断),在轻杆达到竖直前,以下分析正确的是( )A轻绳的拉力越来越大B轻绳的拉力越来越小C轻杆的弹力越来越大D轻杆的弹力越来越小解析 以 B 点为研究对象,它受三个力的作用而处于动态平衡状态,其中一个是轻杆的弹力 T,一个是轻绳斜向上的拉力 F,一个是轻
19、绳竖直向下的拉力 F(大小等于重物所受的重力),如图所示,根据相似三角形法,可得 ,由于 OA 和 AB 不变, OB 逐渐减小,因此轻杆的弹力大FOA TAB FOB小不变,而轻绳的拉力越来越小,故选项 B 正确,A、C、D 错误。答案 B题题过关1.多选城市中的路灯、无轨电车的供电线路等,经常用三角形的结构悬挂,如图是这一类结构的简化模型。图中杆 OB 可以绕过 B 点且垂直于纸面的轴自由转动,钢索 OA 和杆 OB 的质量都可以忽略不计,设悬挂物所受的重力为 G,稳定时 ABO90, ABOB。某次产品质量检测和性能测9试中保持 A、 B 两点不动,只改变钢索 OA 的长度,关于钢索 O
20、A 的拉力 F1和杆 OB 上的支持力 F2的变化情况,下列说法正确的有( )A从图示位置开始缩短钢索 OA,钢索 OA 的拉力 F1先减小后增大B从图示位置开始缩短钢索 OA,杆 OB 上的支持力 F2大小不变C从图示位置开始伸长钢索 OA,钢索 OA 的拉力 F1增大D从图示位置开始伸长钢索 OA,杆 OB 上的支持力 F2先减小后增大解析:选 BC 设钢索 OA 的长度为 L,杆 OB 的长度为 R, A、 B 两点间的距离为 H,根据相似三角形知识可知 ,从题图所示位置开始缩短钢索 OA,钢索 OA 的拉力 F1减GH F1L F2R小,杆 OB 上的支持力 F2大小不变,选项 A 错
21、误,B 正确;从题图所示位置开始伸长钢索OA,钢索 OA 的拉力 F1增大,杆 OB 上的支持力 F2大小不变,选项 C 正确,D 错误。2.如图所示,上表面为四分之一光滑圆弧的物体 A 静止在粗糙的水平地面上,一小物块 B 从圆弧底端受到水平外力 F 的作用缓慢沿圆弧向上移动一小段距离,在此过程, A 始终处于静止状态。下列说法正确的是( )A水平外力 F 保持不变B地面对 A 的摩擦力逐渐增大C A 对 B 的支持力逐渐减小D地面对 A 的支持力逐渐减小解析:选 B 设 A 对 B 的支持力与竖直方向的夹角为 ,对 B 由平衡条件知,水平外力 F mgtan 、支持力 FN1 , B 沿圆
22、弧上移,夹角 变大,则水平外力 F 和支持mgcos 力 FN1均增大,选项 A、C 错误;对 A、 B 整体,地面对 A 的摩擦力 Ff F,随水平外力 F 增大而增大,地面对 A 的支持力 FN2( M m)g 保持不变,选项 B 正确,D 错误。提 能 点 五 平 衡 中 的 “临 界 、 极 值 ”问 题 基 础 保 分 类 考 点练 练 就 能 过 关 知能全通1临界问题与极值问题临界问题当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体的平衡“恰好出现”或“恰好不出现” ,即处于临界状态,在问题的描述中常用“刚好” “刚能”“恰好”等字眼极值问题平衡问题的极值,一般指在力的变
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