2022年高二物理《力和物体的平衡》复习教案

2022年高二物理力和物体的平衡复习教案内容要求说明1 力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态发生变化的原因力是矢量力的合成和分解2 万有引力定律重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力重心3 形变和弹力胡克定律4 静摩擦最大静摩擦力5 滑动摩擦，滑动摩擦定律6 共点力作用下物体的平衡IIIIIIIIIII不要求知道静摩擦因数A有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态分析与解学生对一个物体在共点力作用下问题很熟悉，多个相连接物体的平衡问题就涉及到这些连接的条件以及结合这些条件所做的推理判断本题的主要考查目的就是考查学生结合弹簧伸可缩而绳子不能有推力这些条件进行推理的能力题干中说明M、N是两个轻质弹簧，这就告诉我们弹簧M、N的质量比物块a、b、c小得很多，可以不计题干中又说明跨过光滑定滑轮的R是一条轻绳，这告诉我们，R是一条柔软的绳子，与它相连的物块a、弹簧N上端之间的作用力一定是拉力而不能是压力，也就是说R只能拉物块a、弹簧N，而不能压它们当然绳子R拉物块a、弹簧N的拉力大小要依具体情况而定，有可能等于零绳子的质量较之物块a、b、c可以不计，而且绳子与定滑轮之间没有摩擦力，由此可推出绳子R拉物块a的拉力大小一定等于绳子R拉弹簧N的拉力明白了这些之后，就可以判断哪些选项是正确的正确答案A、D例2、如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为=60两小球的质量比为 ABCD分析与解 本题有多种解法，正弦定理、相似三角形、正交分解等，此处用正弦定理受力分析如图，等腰三角OAB中，=60故OAB=OBA=60则有几何关系得：三角形DCA中，CDA=30，DCA=120由正弦定理有：所以：正确选项为A三、重难点分析1、 摩擦力 摩擦力是滑动摩擦力与静摩擦力的统称，常见的题目中很少明确说明，因此必须根据题意及物体运动情况来确定而不少同学往往把摩擦力都当作滑动摩擦力来理解，造成用来分析静摩擦 静摩擦力随物体的受力情况和运动状态而变化的特点，使得不少涉及静摩擦的物理问题变得较为复杂 摩擦力是动力还是阻力的问题，摩擦力的方向问题，也常使一些同学上当例3、长直木板的上表面的一端放有一个铁块，木板由水平位置缓慢向上转动（即木板与水平面的夹角变大），另一端不动，则铁块受到的摩擦力f随角度的变化图线是图中的（ ）分析与解对铁块进行受力分析如图所示，铁块在未滑动前，受静摩擦力的作用，由平衡条件得（f按正弦规律变化）当滑块滑动时，受滑动摩擦力作用，有（f按余弦规律变化）一般说来，最大静摩擦力略比滑动摩擦力大正确选项为C例4、在原来静止的升降机的水平地板上放一物体A，右侧连接一形变的轻弹簧而静止不动，若使升降机匀加速下降，则关于物体A的运动状态及受到的摩擦力的说法，正确的是：（ ）A 物体A可能相对于升降机保持不动，它所受摩擦力大小保持不变B 物体A可能相对于升降机向左运动，它所受的摩擦力方向向左，大小比升降机静止时要大C 物体A可能相对于升降机向左运动，它所受的摩擦力方向向右，大小比升降机静止时要小D 物体A可能相对于升降机向右运动，它所受的摩擦力方向向左，大小比升降机静止时要小分析与解首先，对题中的已知条件要有正确的认识当升降机静止时，物A在水平方向处于二力平衡，静摩擦力大小等于弹簧的弹力：但因弹簧是伸长或是压缩并未告知，所以物A受到的摩擦力的方向可能水平向左，也可能水平向右另外，物A是否处于将要动的临界状态也不能肯定对于这些不确定因素，一定要有清醒的认识当升降机匀加速下降时，物A处于推倒重来状态，地板对它的挤压力减小，可以判断物A跟升降机地板的最大静摩擦力将减小物体A的运动状态及受到的摩擦力的大小可能为： （1）升降机静止时，若摩擦力为非最大值当升降机匀加速下降时，虽最大静摩擦力变小，但若仍然不小于弹力F的数值时，物体仍可保持不动由于在水平方向无加速度，在该水平方仍保持平衡状态，所以：保持不变（2）升降机加速下降使物体所受挤压力N减小，使最大静摩擦力小于弹簧弹力F，物体相对于地板滑动，它所受到的摩擦力变为滑动摩擦力，且将随N的减小而减小所以升降机加速下降时，物体受到的摩擦力要比升降机静止时小（3）物体A所受摩擦力f方向取决于弹簧的初始状态，若弹簧开始处于伸长状态，f方向水平向左；开始为压缩状态，f方向水平向右综上所述，选项A、C、D正确例5、一质量为m的木块，放在倾角为的传送带上，随带一起向下做匀加速运动，加速度为a，试求物体所按的摩擦力f分析与解 静摩擦力会随着物体的运动状态发生变化本题有三种情况：若agsin，木块受到的摩擦力方向沿斜面向上，大小为f=mgsinma；若a=gsin，f=0；若agsin，木块受到的静摩擦力的方向沿斜面向下，大小为f=mamgsin2、 动态平衡问题（1）、三力平衡问题中判断变力大小的变化趋势时，可利用平行四边形定则将其中大小和方向均不变的一个力，分别向两个已知方向分解，从而可从图中判断出变力大小变化趋势，作图时应使三力作用点O的位置保持不变（2）、一个物体受到三个力而平衡，其中一个力的大小和方向是确定的，另一个力的方向始终不改变，而第三个力的大小和方向都可改变，问第三个力取什么方向这个力有最小值，当第三个力的方向与第二个力垂直时有最小值，这个规律掌握后，运用作图法或计算法就比较容易了例6、 如图所示，当绳子的悬点A缓慢向右移到A点时，关于绳子AO和BO的张力的合力的变化，正确的是( )A数值不变，方向变化B数值变大，方向不变C数值不变，方向不变D数值不变，方向变化分析与解：向右移时，AO和BO的夹角不但变化，而且两绳的拉力也在变，因此不能直接用力的合成来判断，对结点O受力分析，如图，其中可推知，的合力必与等大反向，因此，的合力大小和方向均不变故C正确例7、如图，电灯悬挂于两干墙之间，要换绳OA，使连接点A上移，但保持O点位置不变，则在A点向上移动的过程中，绳OA的拉力如何变化？分析与解 用力的平行四边形定则得拉力F1、F2的合力F竖直向上，大小不变，总等于G，拉力F2方向不变，F1与水平方向的夹角逐渐增大，如图，由平行四边形定则作出的图示很容易看出：F1先变小，后变大，F2逐渐减小3、 平衡问题的处理方法：正确分析物体受力情况是解决力学问题的前提和关键之一对物体进行受力分析的步骤是：a、选择研究对象：把要研究的物体从相互作用的物体群中隔离出来b、进行受力分析：（1）把已知力图示出来；（2）分析场力（重力、电场力、磁场力）；（3）分析接触力（先考虑是否有弹力然后分析是否有摩擦力）注意事项：（1）物体所受的力都有其施力物体，否则该力不存在；（2）受力分析时，只考虑根据性质命名的力；（3）合力与分力是等效的，不能同时考虑；（4）对于摩擦力应充分考虑物体与接触面是否有相对运动或相对运动趋势；（5）合理隔离研究对象，整体法、隔离法合理选用，可使问题变得简单(6)注意正交分解法和相似三角形方法的灵活选用例8、将重为G的物体A放在倾角为30的斜面上，A与斜面间的摩擦系数为0.1，那么对A施加一个可能多大的水平力，可使物A保持平衡？（设A物体受的最大静摩擦力跟滑动摩擦力大小相等如图甲所示分析与解：物体所处平衡状态有两种可能：向上匀速（或向上滑的趋势）；向下匀速或向下滑的趋势，当F最大时，物体沿斜面向上匀速运动如图乙（1）所示当F最小时，物体沿斜面向下匀速运动，如图乙（2）所示：尽管物体静止，但要分析，判断物体的运动趋势的可能性，以便确定摩擦力的方向例9、如图所示，一轻杆两端固结两个小球A、B，mA=4mB，跨过定滑轮连接A、B的轻绳长为L，求平衡时OA、OB分别为多长？分析与解：采用隔离法分别以小球A、B为研究对象并对它们进行受力分析（如图所示）可以看出如果用正交分解法列方程求解时要已知各力的方向，求解麻烦此时采用相似三角形法就相当简单AOE（力）AOC（几何）T是绳子对小球的拉力4mg/T=x/L1（1）BPQ（力）OCB（几何）mg/T=X/L2（2） 由（1）（2）解得：L1=L/5；L2=4L/5例10、如图甲：弹簧1内套一个弹簧2，弹簧1比弹簧2长0.2m它们一端固定，另一端自由当压缩组合弹簧时测得力与压缩量之间的关系图线如图所示，求这两个弹簧的倔强系数分别为多大？分析与解 此物理过程，弹簧压缩测得的力大小就等于弹簧的弹力，并遵守胡克定律据题意，当压缩量只有0.2m的过程只弹簧1发生形变从图中读出，（图线的斜率就是K1）弹簧组合形变量为0.3m时，弹簧1的形变量为弹簧2的形变量，就有例11、如图所示，三角形劈块放在粗糙的水平面上，劈块上放一个质量为m的物块，物块和劈块切处于静止状态，则粗糙水平面对三角形劈块：A有摩擦力作用，方向向左；B有摩擦力作用，方向向右；C没有摩擦力作用；D条件不足，无法判定分析与解：此题用“整体法”（把整个系统当做一个研究对象来分析的方法）分析因为物块和劈块均处于静止状态，因此把物块和劈块看作是一个整体，由于劈块对地面无相对运动趋势，故没有摩擦力存在(试讨论当物块加速下滑和加速上滑时地面与劈块之间的摩擦力情况？)四、设计性习题举例例12、鸵鸟是当今世界上最大的鸟，有人说它不会飞是因为翅膀退化了，如果鸵鸟长了一副与身体大小成比例的翅膀，它是否就能飞起来呢？这是一个令人极感兴趣的问题，试阅读下列材料并填写其中的空白处飞翔的必要条件是空气的上举力f至少与体重平衡，鸟扇动翅膀获得上举的力可表示为，式中S为翅膀的面积，v为鸟飞行的速度，c是恒量，鸟类能起飞的条件是，即，取等号时的速率为临界速率我们作一个简单的几何相似性假设，设鸟的几何线度为l，质量m体积l3，Sl2，于是起飞的临界速度，燕子的滑翔速度最小大约为20km/h，而鸵鸟的体长大约是燕子的25倍，从而跑动起飞的临界速度为km/h，而实际上鸵鸟的奔跑速度大约只有40km/h，可见，鸵鸟是飞不起来的，我们生活中还可以看到，像麻雀这样的小鸟，只需从枝头跳到空中，用翅膀拍打一两下，就可以飞起来，而像天鹅这样大的飞禽，则首先要沿着地面或水面奔跑一段，这是因为小鸟的而天鹅的分析与解 飞翔的必要条件是空气的上举力f至少与体重平衡上举力跟鸟相对空气的速度有关，速度越大，上举力也越大，当升力增加到与鸟所受重力相等时，鸟类能起飞cSv2mg，故燕子最小的滑翔速率约为20km/h，而鸵鸟的体长l大约是燕子的25倍，因，故鸵鸟起飞的临界速度为100km/h，而实际上鸵鸟速度约40km/h，可见鸵鸟是飞不起来的，生活中麻雀这样的小鸟临界速率小，所以用翅膀拍打一两下就可起飞，而天鹅的起飞临界速率大，则首先要沿着地面或水面奔跑一段才能起飞例13、在日常生活中有时会碰到这种情况：当载重卡车陷于泥坑中时，汽车驾驶员按如图所示的方法，用钢索把载重卡车和大树拴紧，在钢索的中央用较小的垂直于钢索的侧向拉力就可以将载重卡车拉出泥坑，你能否用学过的知识对这一做法作出解释分析与解设侧向力F作用于钢索O点，则O点将沿力的方向发生很小的移动，因此AOB不在一直线上，成一个非常接近180的角度，而且钢索也被拉紧，这样钢索在B端对卡车有一个沿BO方向的拉力FB，根据对侧向力F的实际效果分析，可将F分解成沿AO和BO方向上的两个力F1和F2，其中侧向力F沿BO方向的分力F2在数值上等于FB，由于AOB是同一根钢索，故F1=F2，根据平行四边形定则画出如图的受力情况，由于AOB趋近于80，故即使F较小，F2也非常大，即FB非常大，故能将卡车拉出泥坑五、复习建议参看各类高三第一轮复习资料，对本章的复习都是相对独立地复习高一各知识点的基础上加深了题目的难度和灵活性建议联系高中阶段所学的所有关于力和平衡的知识，系统地进行比较，这样有利于学生在更高一个层次认识力的概念比如可以按下表系统比较各类力，再设计一些相关例题的练习重力弹力滑动摩擦力静摩擦力分子力电场力安培力洛仑洛力产生原因大小的影响因素方向的影响因素做功与能量转化的关系力和物体平衡练习1、如图所示，物体A与B相对静止，共同沿斜面匀速下滑，则()AA、B间无静摩擦力BB受滑动摩擦力，大小为CB与斜面间的动摩擦因数D斜面受B施加的滑动摩擦力的作用，方向沿斜面向下2、如图所示，物体放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力作用，即F1、F2和摩擦力作用，物块处于静止状态，其中F110N，F22N若撤去F1，则物块受到的摩擦力是()A8N，方向向右B8N，方向向左C2N，方向向右D2N，方向向左3、如图，在粗糙的水平面上放一三角形木块a，若物体b在a的斜面上匀速下滑，则()Aa保持静止，而且没有相对于水平面运动的趋势Ba保持静止，但有相对于水平面向右运动的趋势Ca保持静止，但有相对于水平面向左运动的趋势D因未给出所需数据，无法对a是否运动或有无运动趋势作出判断4、用一个水平推力F=Kt（K为恒量，t为时间）把一重为G的物体压在竖直的足够高的平整墙上，如图所示，从t=0开始物体所受的摩擦力f随时间t变化关系是下图中的哪一个 （ ）5、如图所示，物体受水平力F作用，物体和放在水平面上的斜面都处于静止，若水平力F增大一些，整个装置仍处于静止，则( )A斜面对物体的弹力一定增大；B斜面与物体间的摩擦力一定增大；C水平面对斜面的摩擦力不一定增大；D水平面对斜面的弹力一定增大；6、小船用绳牵引，设水平阻力不变，在小船匀速靠岸的过程中则 ( )A绳子的拉力不断增大 B绳子的拉力不变C船所受浮力增大 D船所受浮力不变 7、两块相同的竖直木板A、B间有质量均为m的四块相同的木块，用两个大小均为F的水平力压木板，使木板均处于平衡，如图所示设所有接触面间的动摩擦因数均为.则第2块对第3块的摩擦力大小为()A. 0B. mgC. FD. mg/28、小球m卡在墙壁与一厚板间处于静止状态，试分析小球的受力状况9、如图所示，细绳AB、CB下悬挂着重20N的重物P，细绳AC与CB垂直，细绳CD呈水平，AB与竖直方向成30角，AC与AB之间也是30角这时细绳CD所受到的拉力大小是多少？10、如图所示，质量为15kg的物体用两根细绳AO、BO吊挂在天花板下处于平衡状态，两根绳子与竖直方向的夹角分别为37、53 求两绳的拉力大小(g取10m/s2)11、如图所示，AB两球用轻绳相连静止在光滑半圆柱面上，若A的质量为m，则B的质量为多少？（sin37=0.6）12、一个底面粗糙，质量为m的劈放在水平面上，劈的斜面光滑且倾角为30，如图所示现用一端固定的轻绳系一质量也为m的小球绳与斜面夹角为30，求：（1）当劈静止时绳子拉力为多大？（2）若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈的支持力的K倍，为使整个系统静止，K值心须满足什么条件？13、如图所示，重8N的木块静止在倾角为30的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向大小等于3N的力F推木块，木块仍静止，则木块受到的摩擦力大小为多少？方向怎样？14、如图所示，小圆环重G，固定的竖直大环半径为R，轻弹簧原长为L（LR）其倔强系数为K，接触面光滑，求小环静止时弹簧与竖直方向的夹角？15、如图所示，光滑的金属球B放在纵截面为等腰三角形的物体A与竖直墙壁之间，恰好匀速下滑，已知物体A的重力是B的重力的6倍，不计球跟斜面和墙壁之间摩擦，问：物体A与水平面之间的动摩擦因数是多少？参考答案：1CD 2C 3A 4B 5A 6A 7A 8略 9 (N) 10TAO=120N、TBO=90N 11mB=3m/4 12 K13 5N、与F夹角127斜向上 14 15