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专题一　力与运动

专题一　力与运动. 第 1 讲　力与物体的平衡. 思考研讨 思考 1 如何确定弹力的方向？杆的弹力一定沿杆吗？怎样计算弹簧的弹力及一般物体间弹力的大小？ 研讨： 弹力方向与接触面垂直指向被支持或被挤压物体．杆的弹力不一定沿杆．弹簧的弹力由胡克定律 F ＝ kx 计算，一般物体间弹力大小按物体受力分析和运动状态求解．. 思考 2 如何判断摩擦力的方向？怎样计算摩擦力的大小？ 研讨： 摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对滑动趋势或相对滑动方向相反．静摩擦力的大小由物体受力的运动状态决定，用动力学方法求解．滑动摩擦力的大小由公式 F ＝ μF N 求解．

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专题一　力与运动

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Presentation Transcript

  1. 专题一　力与运动

  2. 第1讲　力与物体的平衡

  3. 思考研讨 • 思考1如何确定弹力的方向？杆的弹力一定沿杆吗？怎样计算弹簧的弹力及一般物体间弹力的大小？ • 研讨：弹力方向与接触面垂直指向被支持或被挤压物体．杆的弹力不一定沿杆．弹簧的弹力由胡克定律F＝kx计算，一般物体间弹力大小按物体受力分析和运动状态求解．

  4. 思考2如何判断摩擦力的方向？怎样计算摩擦力的大小？思考2如何判断摩擦力的方向？怎样计算摩擦力的大小？ • 研讨：摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对滑动趋势或相对滑动方向相反．静摩擦力的大小由物体受力的运动状态决定，用动力学方法求解．滑动摩擦力的大小由公式F＝μFN求解． • 思考3合力与分力的关系是怎样的？力的运算法则是什么？ • 研讨：合力与分力的关系是等效替代关系，它们之间遵守平行四边形定则．

  5. 思考4电场力的方向如何确定？大小的计算方法？思考4电场力的方向如何确定？大小的计算方法？ • 研讨：正电荷在电场中受力方向与该点场强方向相同．负电荷在电场中受力方向与该点场强方向相反，大小由F＝qE计算． • 思考5安培力、洛伦兹力的方向如何判断？大小如何计算？二者的区别？ • 研讨：二者方向均由左手定则判定，安培力大小由公式F＝IlB(l⊥B)计算，洛伦兹力大小由公式F＝qvB(v⊥B)计算，洛伦兹力对电荷不做功，安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功． • 思考6解决平衡问题常用的方法？ • 研讨：合成法、正交分解法、三角形法、相似三角形法等．

  6. 真题体验 • 1．(2013·新课标全国Ⅱ，15)(单选)如图1－1－1，在固定斜面上的一物块受到一外力的作用，F平行于斜面向上．若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2＞0)．由此可求出 • ()． 图1－1－1

  7. 2．(2013·重庆卷，1)(单选)如图1－1－2所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ.若此人所受重力为G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为2．(2013·重庆卷，1)(单选)如图1－1－2所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ.若此人所受重力为G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为 • ()． 图1－1－2

  8. A．G B．Gsin θ • C．Gcos θ D．Gtan θ • 解析　椅子各部分对人的作用力的合力与重力G是平衡力．因此选项A正确． • 答案　A

  9. 3．(2013·山东卷，15)(单选)如图1－1－3所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为3．(2013·山东卷，15)(单选)如图1－1－3所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为 • ()． 图1－1－3

  10. 4．(2013·北京卷，16)(单选)如图1－1－4所示，倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是 ()．4．(2013·北京卷，16)(单选)如图1－1－4所示，倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是 ()． • A．木块受到的摩擦力大小是mgcos α • B．木块对斜面体的压力大小是mgsin α • C．桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsin αcos α • D．桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)g 图1－1－4

  11. 解析　对木块m受力分析如图甲所示，由平衡条件可知：FN1＝mgcos α，Ff＝mgsin α，由牛顿第三定律可知，木块对斜面的压力大小为FN1′＝mgcos α，故选项A、B均错误；选M、m整体为研究对象，受力分析如图乙所示，由平衡条件得：FN2＝(M＋m)g，选项D正确，C错误． • 甲　　　　　　　　　　　乙 • 答案D

  12. 5．(2012·新课标全国，16)(单选)如图1－1－5，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中 ()．5．(2012·新课标全国，16)(单选)如图1－1－5，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中 ()． • A．N1始终减小，N2始终增大 • B．N1始终减小，N2始终减小 • C．N1先增大后减小，N2始终减小 • D．N1先增大后减小，N2先减小后增大 图1－1－5

  13. 解析　取小球为研究对象，小球受到重力G、竖直墙面对小球的压力N1和木板对小球的支持力N2′(大小等于N2)三个力作用，如图所示，N1和N2′的合力为G′，G′＝G，则G′恒定不变，当木板向下转动时，N1、N2′变化如图所示，则N1、N2′都减小，即N1、N2都减小，所以正确选项为B.解析　取小球为研究对象，小球受到重力G、竖直墙面对小球的压力N1和木板对小球的支持力N2′(大小等于N2)三个力作用，如图所示，N1和N2′的合力为G′，G′＝G，则G′恒定不变，当木板向下转动时，N1、N2′变化如图所示，则N1、N2′都减小，即N1、N2都减小，所以正确选项为B. • 答案　B

  14. 视角一　共点力作用下的静态平衡问题 • 命题角度

  15. 【典例1】(2012·浙江卷，14)如图1－1－6所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m＝1.0 kg的物体．细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连．物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9 N．关于物体受力的判断(取g＝9.8 m/s2)，下列说法正确的是 • ()． 图1－1－6

  16. 选斜面上的物体为研究对象 • 解题指导 自己完成哟！

  17. 规范解答　选斜面上的物体为研究对象，设摩擦力的方向沿斜面向上，受力分析如图所示：规范解答　选斜面上的物体为研究对象，设摩擦力的方向沿斜面向上，受力分析如图所示： • 由平衡条件得： • F＋Ff－mgsin 30°＝0① • FN－mgcos 30°＝0② • 代入数据由①②得：Ff＝0，FN＝4.9 N • 支持力的方向垂直斜面向上． • 故选项A正确． • 答案　A

  18. 应考策略 • 1．求解共点力平衡问题“四步”走 受力分析 求解或讨论

  19. 2．解平衡问题常用的方法 • 3．受力分析的顺序 • 一般按照“一重、二弹、三摩擦，再其他外力”的程序，结合整体法与隔离法分析物体的受力情况．

  20. 应考组训 • 1. (单选)如图1－1－7所示，斜面体A静止在水平地面上，质量为m的物体B在水平外力F的作用下沿斜面向下做匀速运动，此时斜面体仍保持静止，则下列说法中正确的是 • ()． 图1－1－7

  21. A．地面对A的摩擦力方向向左 • B．地面对A的摩擦力方向向右 • C．若撤去力F，物体B仍沿斜面向下匀速运动 • D．若撤去力F，物体B沿斜面向下减速运动

  22. 解析　对A、B整体进行受力分析，在水平方向上，受到水平向右的拉力F，静止的斜面体必然受到地面水平向左的摩擦力作用，A正确，B错误；撤去外力F前，设斜面与水平面夹角为θ，沿斜面方向：Fcos θ＋μ(mgcos θ＋Fsin θ)＝mgsin θ，若撤去外力F，物体B受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，沿斜面方向有μmgcos θ<mgsin θ，故物体B将沿斜面向下加速运动，C、D错误． • 答案　A

  23. 2. (单选)如图1－1－8所示，建筑工人用恒力F推着运料车在水平地面上匀速前进，F与水平方向成30°角，运料车和材料的总重为G，下列说法正确的是2. (单选)如图1－1－8所示，建筑工人用恒力F推着运料车在水平地面上匀速前进，F与水平方向成30°角，运料车和材料的总重为G，下列说法正确的是 • ()． 图1－1－8

  24. 3．(2013·佛山模拟)(单选)如图1－1－9所示，放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B，A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧．物体A、B均处于静止状态，下列说法中正确的是3．(2013·佛山模拟)(单选)如图1－1－9所示，放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B，A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧．物体A、B均处于静止状态，下列说法中正确的是 • ()． • A．B受到向左的摩擦力 • B．B对A的摩擦力向右 • C．地面对A的摩擦力向右 • D．地面对A没有摩擦力 图1－1－9

  25. 解析　对物体B进行受力分析知B受到水平向右的摩擦力，由牛顿第三定律知B对A的摩擦力方向向左，故选项A、B错．以A、B和弹簧整体为研究对象，进行受力分析知地面对A无摩擦力．选项C错，D正确．解析　对物体B进行受力分析知B受到水平向右的摩擦力，由牛顿第三定律知B对A的摩擦力方向向左，故选项A、B错．以A、B和弹簧整体为研究对象，进行受力分析知地面对A无摩擦力．选项C错，D正确． • 答案　D

  26. 视角二　物体的动态平衡问题 • 命题角度

  27. 【典例2】(2013·天津卷，5)如图1－1－10所示，小球用细绳系住，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，细绳始终处于直线状态，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以及绳对小球的拉力FT的变化情况是【典例2】(2013·天津卷，5)如图1－1－10所示，小球用细绳系住，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，细绳始终处于直线状态，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以及绳对小球的拉力FT的变化情况是 • ()． 图1－1－10

  28. A．FN保持不变，FT不断增大 • B．FN不断增大，FT不断减小 • C．FN保持不变，FT先增大后减小 • D．FN不断增大，FT先减小后增大

  29. 解析　对小球受力分析如图所示(重力mg、弹力FN，绳的拉力FT)．当小球在斜面上滑动升到接近斜面顶端的过程中，θ减小．画出一簇平行四边形如图所示，当FT方向与斜面平行时，FT最小，所以FT先减小后增大，FN一直增大，只有选项D正确．解析　对小球受力分析如图所示(重力mg、弹力FN，绳的拉力FT)．当小球在斜面上滑动升到接近斜面顶端的过程中，θ减小．画出一簇平行四边形如图所示，当FT方向与斜面平行时，FT最小，所以FT先减小后增大，FN一直增大，只有选项D正确． • 答案　D

  30. 应考策略 • 1．基本思想：化“动”为“静”，“静”中求“动”． • 2．基本方法：(1)解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出因变参量与自变量的一般函数式，然后根据自变量的变化确定因变参量的变化． • (2)图解法

  31. 应考组训 • 4. (单选)如图1－1－11所示，用一根细线系住重力为G、半径为R的球，其与倾角为α的光滑斜面劈接触，处于静止状态，球与斜面的接触面非常小，细线悬点O固定不动，在斜面劈从图示位置缓慢水平向左移动直至绳子与斜面平行的过程中，下述正确的是 • ()． 图1－1－11

  32. A．细绳对球的拉力先减小后增大 • B．细绳对球的拉力先增大后减小 • C．细绳对球的拉力保持不变 • D．细绳对球的拉力最小值等于Gsin α

  33. 解析　以小球为研究对象，对其受力分析如图所示，因题中“缓慢”移动，故小球处于动态平衡，由图知在题设的过程中，FT一直减小，当绳子与斜面平行时，FT与FN垂直，FT有最小值，且FTmin＝Gsin α，故选项D正确． • 答案　D

  34. 5. (单选)如图1－1－12所示，轻绳的一端系在质量为m的物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套在粗糙水平杆MN上．现用水平力F拉绳上一点，使物体处于图中实线位置，然后改变F的大小使其缓慢下降到图1－1－12中虚线位置，圆环仍在原来的位置不动．在这一过程中，水平拉力F、环与杆的摩擦力F摩和环对杆的压力FN的变化情况是5. (单选)如图1－1－12所示，轻绳的一端系在质量为m的物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套在粗糙水平杆MN上．现用水平力F拉绳上一点，使物体处于图中实线位置，然后改变F的大小使其缓慢下降到图1－1－12中虚线位置，圆环仍在原来的位置不动．在这一过程中，水平拉力F、环与杆的摩擦力F摩和环对杆的压力FN的变化情况是 • ()． 图1－1－12

  35. A．F逐渐增大，F摩保持不变，FN逐渐增大 • B．F逐渐增大，F摩逐渐增大，FN保持不变 • C．F逐渐减小，F摩逐渐增大，FN逐渐减小 • D．F逐渐减小，F摩逐渐减小，FN保持不变

  36. 解析　物体在3个力的作用下处于平衡状态，画出力的矢量三角形，如图所示．其中，重力的大小和方向不变，力F的方向不变，绳子的拉力FT与竖直方向的夹角θ减小，由图可以看出，F随之减小，FT也随之减小．对轻质圆环受力分析知F摩＝FTsin θ逐渐减小．对整体受力分析知FN＝mg保持不变，D正确． • 答案　D

  37. 6.(单选)如图1－1－13所示，两根等长的绳子AB和BC吊一重物静止，两根绳子与水平方向的夹角均为60°.现保持绳子AB与水平方向的夹角不变，将绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水平方向，在这一过程中，绳子BC的拉力变化情况是6.(单选)如图1－1－13所示，两根等长的绳子AB和BC吊一重物静止，两根绳子与水平方向的夹角均为60°.现保持绳子AB与水平方向的夹角不变，将绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水平方向，在这一过程中，绳子BC的拉力变化情况是 • ()． • A．增大 B．先减小后增大 • C．减小 D．先增大后减小 图1－1－13

  38. 答案　B

  39. 视角三　电磁学中的平衡问题 • 命题角度

  40. 【典例3】(2012·天津卷，2)如图1－1－14所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是 ()． • A．棒中的电流变大，θ角变大 • B．两悬线等长变短，θ角变小 • C．金属棒质量变大，θ角变大 • D．磁感应强度变大，θ角变小 图1－1－14

  41. 应考策略 • 1．解决安培力作用下导体平衡问题的一般思路

  42. 2．解决安培力相关问题的“两大关键” • (1)要正确画出通电导体受力的平面图，电流方向和磁场方向表示要正确． • (2)受力分析时安培力的方向必须用左手定则正确判定，注意安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直，又和电流方向垂直．

  43. 应考组训 • 7．(2013·杭州模拟)(单选)在两个倾角均为α的光滑斜面上，放有两个相同的金属棒，分别通有电流I1和I2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图1－1－15所示，两金属棒均处于平衡状态．则两种情况下的电流之比I1∶I2为 • ()． 图1－1－15

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