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,专 题 一,力与场内物体的平衡,本专题解决的是受力分析和共点力平衡问题.,高考对本专题内容的考察主要有：,对各种性质力特点的理解；,共点力作用下平衡条件的应用.,考察的主要物理方法和思想有：,整体法和隔离法；假设法；合成法；正交分解法；,矢量三角形法；等效思想；分解思想.,专题定位,深刻理解各种性质力的特点,.,熟练掌握分析共点力平衡问题的各种方法,.,应考策略,知 识 方 法 聚 焦,热 点 考 向 例 析,审题破题 真题演练,栏目索引,(1),平衡条件,(2),垂直 形变恢复,(1),F,N,面积,(2),切线,(1),恒力,(2),一致 相反,(1),BIL,0,(2),左手,(1),q,v,B,0,(2),左手,(1),匀速直线运动,(2),0 0 0,(3),相等 相反,封闭,1.,弹力,2.,摩擦力,3.,电场力,4.,安培力,5.,洛伦兹力,6.,共点力的平衡,知识方法聚焦,知识回扣,1.处理平衡问题的根本思路：确定平衡状态(加速度为 )巧选研究对象(整体法或隔离法)受力分析建立平衡方程求解或作讨论.,2.常用的方法,(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用 法.,(2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量 法、正交分解法、 法等.,零,假设,三角形,图解,知识方法聚焦,规律方法,3.带电体的平衡问题仍然满足 条件，只是要注意准确分析场力电场力、安培力或洛伦兹力.,4.如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动，那么一定是 ，因为F洛v.,平衡,匀速直线运动,热点考向例析,考向,1,共点力作用下的静态平衡问题,例,1,(,单选,),如图,1,所示，质量为,m,的木块,A,放在水平面上的质量为,M,的斜面,B,上，现用大小相等、方向相反的两个水平推力,F,分别作用在,A,、,B,上，,A,、,B,均保持静止不动,.,则,(,),A.,A,与,B,之间一定存在摩擦力,B.,B,与地面之间一定存在摩擦力,C.,B,对,A,的支持力一定等于,mg,D.,地面对,B,的支持力大小一定等于,(,m,M,),g,图,1,解析对A，假设重力、推力、支持力的合力为零时，A、B间没有摩擦力，A错误；,B对A的支持力无法求出，所以C错误；,把A、B视为一个整体，水平方向两推力恰好平衡，故B与地面间没有摩擦力，所以B错误；,地面对B的支持力等于(mM)g，故D正确.,答案,D,审题突破,A,、,C,选项考察物体,A,、,B,之间的受力应选谁为研究对象？,B,、,D,选项考察地面对,B,的作用力必须选,B,为研究对象吗？怎样选研究对象更简单？,1.在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进展分析.,2.采用整体法进展受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该一样.,3.当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此法叫“转移研究对象法.,以题说法,针对训练1 (单项选择)轻质弹簧A的两端分别连,在质量均为m的小球上，两球均可视为,质点.另有两根与A完全一样的轻质弹簧,B、C，且B、C的一端分别与两个小球相连，B的另一端固定在天花板上，C的另一端用手牵住，如图2所示.适当调节手的高度与用力的方向，保持B弹簧轴线跟竖直方向夹角为37不变(sin 370.6，cos 370.8)，当弹簧C的拉力最小时，B、C两弹簧的形变量之比为(),A.11B.35C.43D.54,图,2,答案,C,解析以两球和弹簧A组成的整体为研究对象，受力分析如下图，由合成法知当C弹簧与B弹簧垂直时，弹簧C施加的拉力最小，由几何关系知FTBFTC43.,热点考向例析,考向,2,共点力作用下的动态平衡问题,例,2,(,单选,),(2014,山东,14),如图,3,所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千，某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变,.,木板静止时，,F,1,表示木板所受合力的大小，,F,2,表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后,(,),A.,F,1,不变，,F,2,变大,B.,F,1,不变，,F,2,变小,C.,F,1,变大，,F,2,变大,D.,F,1,变小，,F,2,变小,图,3,审题突破,两轻绳各剪去一小段，两绳之间的夹角如何变化？木板所受合力根据什么判断大小是否变化？,解析,木板静止时，木板受重力,G,以及两根轻绳的拉力,F,2,，根据平衡条件，木板受到的合力,F,1,0,，保持不变,.,两根轻绳的拉力,F,2,的合力大小等于重力,G,，保持不变，当两轻绳剪去一段后，两根轻绳的拉力,F,2,与竖直方向的夹角变大，因其合力不变，故,F,2,变大,.,选项,A,正确，选项,B,、,C,、,D,错误,.,答案,A,动态平衡问题分析的三个常用方法.,1.解析法：一般把力进展正交分解，两个方向上列平衡方程，写出所要分析的力与变化角度的关系，然后判断各力的变化趋势.,2.图解法：能用图解法分析动态变化的问题有三个显著特征：一、物体一般受三个力作用；二、其中有一个大小、方向都不变的力；三、还有一个方向不变的力.,以题说法,3.相似三角形法：物体一般受三个力作用而平衡，系统内一定总存在一个与矢量三角形相似的构造三角形，这种情况下采用相似三角形法解决问题简单快捷.,以题说法,针对训练,2,(,单选,),如图,4,甲，手提电脑散热底座一般设置有四个卡位用来调节角度,.,某同学将电脑放在散热底座上，为了获得更好的舒适度，由原卡位,4,缓慢地调至卡位,1(,如图乙,),，电脑始终静止在底座上，则,(,),A.,电脑受到的支持力变大,B.,电脑受到的摩擦力变小,C.,散热底座对电脑的作用力变大,D.,散热底座对电脑的作用力不变,图,4,答案,D,解析对笔记本电脑受力分析如下图，有：FNmgcos 、Ffmgsin .由原卡位1调至卡位4，减小，静摩擦力Ff减小、支持力FN增加；散热底座对电脑的作用力的合力是支持力和静摩擦力的合力，与重力平衡，始终是不变的，故D正确.,热点考向例析,考向,3,带电体在电场内的平衡问题,例3(2021浙江19)如图5所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，细线与斜面平行.小球A的质量为m、电量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度一样、间距为d.静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷.小球A静止在斜面上，那么(),图,5,审题突破小球A受哪几个力的作用？假设细线上的拉力为,0呢？通过对小球受力分析，斜面对小球A的支持力能为0吗？,解析,根据库仑定律，,A,、,B,球间的库仑力,F,库,，选项,A,正确；,小球A受竖直向下的重力mg，水平向左的库仑力,F库 ，由平衡条件知，当斜面对小球的支持,力FN的大小等于重力与库仑力的合力大小时，,细线上的拉力等于零， 如下图，那么 tan ，,所以 选项C正确，选项B错误；,斜面对小球的支持力,F,N,始终不会等于零，选项,D,错误,.,答案,AC,1.,电场和重力场内的平衡问题，仍然是力学问题,.,力学中用到的图解法和正交分解法仍然可以用在电场和重力场中,.,2.,当涉及多个研究对象时，一般采用整体法和隔离法结合的方法求解,.,当物体受到的力多于三个时，往往采用正交分解法列出分方向的平衡方程,.,以题说法,针对训练3 如图6所示，粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC放置在水平面上，CAB30，斜面内部O点(与斜面无任何连接)固定一个正点电荷，一带负电可视为质点的小物体可以分别静止在M、P、N点，P为MN的中点，OMON，OMAB，那么以下判断正确的选项是(),图6,A.,小物体在,M,、,P,、,N,点静止时一定都是受,4,个力,B.,小物体静止在,P,点时受到的摩擦力最大,C.,小物体静止在,P,点时受到的支持力最大,D.,小物体静止在,M,、,N,点时受到的支持力相等,解析对小物体分别在三处静止时进展受,力分析，如图：结合平衡条件小物体在P、,N两点时一定受四个力的作用，而在M处,不一定，故A错误；,小物体静止在P点时，摩擦力Ffmgsin 30，设小物体静止在M、N点时，库仑力为F，那么小物体静止在N点时Ffmgsin 30Fcos 30，小物体静止在M点时Ffmgsin 30Fcos 30，可见小物体静止在N点时所受摩擦力最大，故B错误；,答案,CD,小物体静止在,P,点时，设库仑力为,F,，受到的支持力,F,N,mg,cos 30,F,，小物体静止在,M,、,N,点时：,F,N,mg,cos 30,F,sin 30,，由库仑定律知,F,F,，故,F,N,F,N,，即小物体静止在,P,点时受到的支持力最大，静止在,M,、,N,点时受到的支持力相等，故,C,、,D,正确,.,例4(18分)如图7(BE左边为侧视图，右边为俯视图)所示，电阻不计的光滑导轨ABC、DEF平行放置，间距为L，BC、EF水平，AB、DE与水平面成角.PQ、PQ是一样的两金属杆，它们与导轨垂直，质量均为m、电阻均为R.平行板电容器的两金属板M、N的板面沿竖直放置，相距为d，并通过导线与导轨ABC、DEF连接.整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中.要使杆PQ静止不动，求：,审题破题 真题演练,1.,应用平衡条件解决电学平衡问题,图,7,(1)杆PQ应沿什么方向运动？速度多大？,(2)从O点入射的带电粒子恰好沿图中虚线通过平行板电容器，那么入射粒子的速度v0多大？,思,维,导,图,答题模板,解析,(1),设杆,PQ,运动速度为,v,，杆,PQ,切割磁感线产生的感应电动势：,E,BL,v,(2,分,),回路电流：,I,(2,分,),P,Q,杆静止，对杆,P,Q,受力分析，有：,mg,tan,BIL,(2,分,),答题模板,联立解得：,v,(2,分,),根据左手定那么与右手定那么可知，PQ应向右运动.(2分),(2),两平行板间的电压：,U,IR,(2,分,),粒子在电场中运动，电场力：,F,qE,(2,分,),粒子沿直线通过平行板电容器，这时粒子所受的电场力和洛伦兹力相互平衡：,答题模板,答案,(1),向右运动,点,睛,之,笔,此题为力电综合问题，考察了力学知识的平衡问题和电磁感应知识.解答此题的思路是先通过PQ静止不动、受力平衡分析PQ的运动方向.PQ运动对PQ和电容器供电，带电粒子在电场、磁场中做匀速直线运动受力平衡.,高 考 现 场 (限时：15分钟，总分值15分),(2021江苏13)如图8所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层.匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直.质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他局部的电阻均不计，重力加速度为g.求：,图,8,(1),导体棒与涂层间的动摩擦因数,；,解析,在绝缘涂层上,导,体棒受力平衡,mg,sin,mg,cos,解得导体棒与涂层间的动摩擦因数,tan,答案,tan,(2),导体棒匀速运动的速度大小,v,；,解析,在光滑导轨上感应电动势：,E,BL,v,安培力：,F,安,BIL,受力平衡的条件是：,F,安,mg,sin,解得导体棒匀速运动的速度,v,答案,(3),整个运动过程中，电阻产生的焦耳热,Q,.,答案,
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