高三物理专题复习攻略 第一部分专题一第1讲 力与平衡课件 新人教版（安徽专用）

专题一力与运动专题一力与运动第一部分第一部分专题突破方略专题突破方略专题一力与运动专题一力与运动专题一力与运动专题一力与运动专题一力与运动专题一力与运动第第1讲力与平衡讲力与平衡重点知识归纳重点知识归纳一、六种常见性质力分析一、六种常见性质力分析力的力的名称名称产生条件产生条件大小大小方向方向说明说明重力重力由于地球由于地球的吸引的吸引(但不是但不是地球对物地球对物体的引力体的引力)Gmg(g与与物体的高物体的高度、纬度度、纬度有关有关)竖直竖直向下向下重力大小重力大小与物体的运与物体的运动状态无关动状态无关在电磁场在电磁场中，基本粒中，基本粒子的重力远子的重力远小于电磁力，小于电磁力，常被忽略常被忽略力的力的名称名称产生产生条件条件大小大小方向方向说明说明弹力弹力接触、接触、弹性形弹性形变变弹性弹性体：体：Fkx与形变与形变方向相方向相反反垂直于接触面，垂直于接触面，指向被支持物体或指向被支持物体或被压物体；被压物体；绳的绳的弹力方向沿绳收缩弹力方向沿绳收缩的方向；的方向；杆的弹力方向不杆的弹力方向不一定沿杆一定沿杆力的力的名称名称产生条件产生条件大小大小方向方向说明说明摩擦力摩擦力两物体之两物体之间有弹力间有弹力接触面粗糙接触面粗糙有相对运有相对运动动(滑动摩滑动摩擦力擦力)或相或相对运动趋势对运动趋势(静摩擦力静摩擦力)滑动摩擦滑动摩擦力：力：FfFN静摩静摩擦力：擦力：0FfFfmax平行于接平行于接触面，与触面，与相对运动相对运动或相对运或相对运动趋势的动趋势的方向相反方向相反对静摩擦对静摩擦力的分析、力的分析、判断，要判断，要结合物体结合物体的运动状的运动状态态力的名称力的名称产生产生条件条件大小大小方向方向说明说明电场力电场力带电带电体在体在电场电场中中FqE(定义式定义式) (适用于真空中适用于真空中点电荷点电荷)正电荷受力正电荷受力方向与方向与E方方向相同，负向相同，负电荷受力方电荷受力方向与向与E方向方向相反相反力的力的名称名称产生产生条件条件大小大小方向方向说明说明安培安培力力通电通电导线导线在磁在磁场中场中做切做切割磁割磁感线感线运动运动FBIL(BI)由左手由左手定则判定则判断断F垂直垂直于于L和和B决定的决定的平面平面闭合回路中的导闭合回路中的导体棒做切割磁感体棒做切割磁感线运动产生感应线运动产生感应电流的同时，导电流的同时，导体棒受到安培力体棒受到安培力作用作用名称名称产生条件产生条件大小大小方向方向说说明明洛伦兹力洛伦兹力电荷运动的方电荷运动的方向与磁场方向向与磁场方向不平行不平行FBqv(Bv)由左手定由左手定则判断则判断洛洛伦伦兹兹力力永永不不做做功功二、共点力平衡的基本思路和方法二、共点力平衡的基本思路和方法1求解共点力平衡问题的思路求解共点力平衡问题的思路2共点力平衡问题的解法共点力平衡问题的解法(1)二力平衡法二力平衡法当物体在两个共点力作用下平衡时，这两个力当物体在两个共点力作用下平衡时，这两个力一定等大反向一定等大反向(2)解三角形法解三角形法该方法主要用来解决三力平衡问题若力三角该方法主要用来解决三力平衡问题若力三角形为直角三角形，则运用勾股定理或三角函数形为直角三角形，则运用勾股定理或三角函数求解；若力三角形为斜三角形，则运用正弦定求解；若力三角形为斜三角形，则运用正弦定理、余弦定理的知识求解理、余弦定理的知识求解(3)正交分解法正交分解法物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，可物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，可以把各力沿两个相互垂直的方向分解，在这两以把各力沿两个相互垂直的方向分解，在这两个方向上分别根据个方向上分别根据Fx0、Fy0列方程并进行讨列方程并进行讨论论(4)相似三角形法相似三角形法通过力三角形与几何三角形相似的方法求未知通过力三角形与几何三角形相似的方法求未知力，这种方法在解斜三角形问题时更显优越力，这种方法在解斜三角形问题时更显优越性性(5)图解法图解法当物体所受的力变化时，通过对几个特殊状态当物体所受的力变化时，通过对几个特殊状态画出受力图画出受力图(在同一图上在同一图上)进行对比分析，使动态进行对比分析，使动态问题静态化，抽象问题形象化，问题将变得易问题静态化，抽象问题形象化，问题将变得易于分析处理于分析处理热点题型示例热点题型示例物体的受力分析物体的受力分析1受力分析的步骤受力分析的步骤(1)明确研究对象，可以是一个结点、一个物明确研究对象，可以是一个结点、一个物体或物体系统等体或物体系统等(2)按顺序找力：一般先分析重力；其次分析按顺序找力：一般先分析重力；其次分析接触力接触力(包括弹力和摩擦力包括弹力和摩擦力)，最后分析电场力、，最后分析电场力、磁场力磁场力(3)画出受力图，标出表示力的字母，并检查画出受力图，标出表示力的字母，并检查以防漏力或多力以防漏力或多力2受力分析的注意事项受力分析的注意事项(1)只分析研究对象受的力只分析研究对象受的力(即研究对象以外的物即研究对象以外的物体给研究对象的力体给研究对象的力)，而不分析研究对象给其他物，而不分析研究对象给其他物体的力体的力(2)只分析性质力，如重力、弹力、摩擦力、电场只分析性质力，如重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等，不分析效果力，如向心力等力、磁场力等，不分析效果力，如向心力等(3)考虑了分力就不能再同时考虑合力，反之亦考虑了分力就不能再同时考虑合力，反之亦然然(4)物体的受力情况与运动情况相对应物体的受力情况与运动情况相对应 (2011年押题卷年押题卷)如图如图111所示，物块所示，物块的质量为的质量为m，在恒力，在恒力F的作用下，紧靠在天花板的作用下，紧靠在天花板上保持静止，若物块与天花板间的动摩擦因数上保持静止，若物块与天花板间的动摩擦因数为为，则，则()图图111A物块可能受到物块可能受到3个力作用个力作用B物块受到的摩擦力的大小一定为物块受到的摩擦力的大小一定为FcosC天花板对物块摩擦力的大小一定为天花板对物块摩擦力的大小一定为FsinD物块对天花板的压力大小为物块对天花板的压力大小为Fmg【自主解答自主解答】进行受力分析，物块受重力进行受力分析，物块受重力mg、外力外力F的作用，然后用的作用，然后用“假设法假设法”判定，它一定受判定，它一定受到静摩擦力到静摩擦力Ff与支持力与支持力FN，物块共受到，物块共受到4个力作个力作用，如图所示用，如图所示A选项错误对物块受力在水平、选项错误对物块受力在水平、竖直方向建立坐标系，正交分解、应用三角函竖直方向建立坐标系，正交分解、应用三角函数，由平衡条件得：水平方向：数，由平衡条件得：水平方向：FcosFf竖直方向：竖直方向：FsinFNmg所以，所以，C、D错误，错误，B正确正确综上分析，正确选项为综上分析，正确选项为B.【答案答案】B强化训练强化训练1如图如图112所示，所示，100个大小相同、个大小相同、质量均为质量均为m且无摩擦的小球，静止放置于两个且无摩擦的小球，静止放置于两个相互垂直且光滑的平面上，已知平面相互垂直且光滑的平面上，已知平面AB与水平与水平面夹角为面夹角为30，则第二个小球，则第二个小球()图图112A共受到三个力的作用共受到三个力的作用B共受到四个力的作用共受到四个力的作用C对第三个小球的作用大小为对第三个小球的作用大小为48mgD对第三个小球的作用大小为对第三个小球的作用大小为47mg解析：选解析：选B.选第二个小球为研究对象，它受到选第二个小球为研究对象，它受到重力、斜面的支持力、第一个小球的弹力和第重力、斜面的支持力、第一个小球的弹力和第三个小球的弹力四个力的作用再选第二个球三个小球的弹力四个力的作用再选第二个球以上以上(包括第三个球包括第三个球)的的98个球为研究对象，它个球为研究对象，它受到重力受到重力98mg、支持力、支持力F1及第二个球对它的沿及第二个球对它的沿斜面向上的弹力斜面向上的弹力F2作用，根据平衡条件可得作用，根据平衡条件可得F298mgsin3049mg.1整体法：整体法：选取几个物体组成的整体为研究对选取几个物体组成的整体为研究对象，进行受力分析的方法用整体方法解题一象，进行受力分析的方法用整体方法解题一般较简单，但整体法不能求内力般较简单，但整体法不能求内力2隔离法：隔离法：把研究对象从周围物体中隔离出来，把研究对象从周围物体中隔离出来，进行受力分析的方法隔离法不仅能求出其他进行受力分析的方法隔离法不仅能求出其他物体对整体的作用力，而且还能求出整体内部物体对整体的作用力，而且还能求出整体内部物体之间的作用力物体之间的作用力整体法、隔离法的应用整体法、隔离法的应用3注意问题注意问题(1)实际问题通常需要交叉应用隔离法与整体法实际问题通常需要交叉应用隔离法与整体法才能求解才能求解(2)对两个以上的物体叠加组成的物体进行受力对两个以上的物体叠加组成的物体进行受力分析时，一般先从受力最简单的物体入手，采分析时，一般先从受力最简单的物体入手，采用隔离法进行分析用隔离法进行分析 如图如图113所示，质量为所示，质量为M的直角三棱的直角三棱柱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为且斜面倾角为.质量为质量为m的光滑球放在三棱柱的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，和光滑竖直墙壁之间，A和和B都处于静止状态，都处于静止状态，求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少？求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少？图图113【自主解答自主解答】选取选取A和和B整体为研究对象，它整体为研究对象，它受到重力受到重力(Mm)g，地面支持力，地面支持力FN，墙壁的弹，墙壁的弹力力F和地面的摩擦力和地面的摩擦力Ff的作用的作用(如图所示如图所示)而处于而处于平衡状态根据平衡条件有：平衡状态根据平衡条件有：FN(Mm)g0FFf再以再以B为研究对象，它受到重力为研究对象，它受到重力mg，三棱柱对，三棱柱对它的支持力它的支持力FNB，墙壁对它的弹力，墙壁对它的弹力F的作用的作用(如图如图所示所示)，而处于平衡状态，根据平衡条件有：，而处于平衡状态，根据平衡条件有：FNBcosmgFNBsinF解得解得Fmgtan所以所以FfFmgtan.【答案答案】(Mm)gmgtan强化训练强化训练2(2011年高考海南卷年高考海南卷)如图如图114，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力则地面对斜劈的摩擦力()图图114A等于零等于零B不为零，方向向右不为零，方向向右C不为零，方向向左不为零，方向向左D不为零，不为零，v0较大时方向向左，较大时方向向左，v0较小时方向较小时方向向右向右解析：选解析：选A.法一：整体法选物块和斜劈为研法一：整体法选物块和斜劈为研究对象，由于系统的加速度等于零，合力等于究对象，由于系统的加速度等于零，合力等于零，故系统在水平方向的合力等于零因此地零，故系统在水平方向的合力等于零因此地面对斜劈的摩擦力等于零故面对斜劈的摩擦力等于零故A正确正确1动态平衡动态平衡所谓动态平衡是指通过控制某些物理量，使物所谓动态平衡是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这一过程中物体体的状态发生缓慢变化，而在这一过程中物体又始终处于一系列的平衡状态又始终处于一系列的平衡状态共点力作用下的动态平衡共点力作用下的动态平衡问题问题2分析动态平衡问题的方法分析动态平衡问题的方法解决此类问题的基本方法有解析法和图解法解决此类问题的基本方法有解析法和图解法(1)解析法：画出研究对象的受力图，根据动态解析法：画出研究对象的受力图，根据动态变化的原因，一般是某一夹角在发生变化，用变化的原因，一般是某一夹角在发生变化，用三角函数表示出各个作用力与变化夹角之间的三角函数表示出各个作用力与变化夹角之间的关系，从而判断各作用力的变化关系，从而判断各作用力的变化(2)图解法：画出研究对象的受力图，作出力的图解法：画出研究对象的受力图，作出力的平行四边形或矢量三角形，依据某一参量的变平行四边形或矢量三角形，依据某一参量的变化，分析各边的长度变化从而确定力的大小及化，分析各边的长度变化从而确定力的大小及方向的变化情况当物体受到一个大小方向不方向的变化情况当物体受到一个大小方向不变、一个方向不变、一个大小方向都变化的三变、一个方向不变、一个大小方向都变化的三个力作用时，且题目只要求定性讨论力的大小个力作用时，且题目只要求定性讨论力的大小而不必进行定量计算时应首先考虑这种方法而不必进行定量计算时应首先考虑这种方法 如图如图115所示，质量为所示，质量为m的物体在三的物体在三根细绳悬吊下处于平衡状态，现用手持绳根细绳悬吊下处于平衡状态，现用手持绳OB的的B端，使端，使B端缓慢向上转动，且始终保持结点端缓慢向上转动，且始终保持结点O的位置不动，则的位置不动，则AO绳拉力绳拉力F1、BO绳拉力绳拉力F2的变的变化情况是化情况是()图图115AF1变小，变小，F2变小变小BF1变小，变小，F2先变小、后变大先变小、后变大CF1变大，变大，F2变小变小DF1变大，变大，F2先变大、后变小先变大、后变小【自主解答自主解答】以结点以结点O 为研究对象，受为研究对象，受OA绳的绳的拉力拉力F1、OB绳的拉力绳的拉力F2、OC绳的拉力绳的拉力(大小等大小等于于mg)作用它始终处于平衡状态，用平行四作用它始终处于平衡状态，用平行四边形定则做出相应的边形定则做出相应的“力三角形力三角形OBD”，它的三，它的三个边长分别表示三个力的大小，如图所示个边长分别表示三个力的大小，如图所示在在OB向上转动的过程中，向上转动的过程中，OC绳的拉力一直等绳的拉力一直等于于mg，其大小、方向均不变；因，其大小、方向均不变；因OA位置不变，位置不变，F1的方向不变当的方向不变当B点向上转动时，从图形的几点向上转动时，从图形的几何特点可以看出，拉力何特点可以看出，拉力F1一直变小，拉力一直变小，拉力F2先变先变小、后变大小、后变大综上分析，正确选项为综上分析，正确选项为B.【答案答案】B强化训练强化训练3 (2011年厦门高三冲刺卷年厦门高三冲刺卷)我国国家大我国国家大剧院外部呈椭球型，假设国家大剧院的屋顶为剧院外部呈椭球型，假设国家大剧院的屋顶为半球型，一警卫员为执行特殊任务，必须冒险半球型，一警卫员为执行特殊任务，必须冒险在半球型屋顶上向上缓慢爬行在半球型屋顶上向上缓慢爬行(如图如图116所所示示)，他在向上爬的过程中，他在向上爬的过程中()图图116屋顶对他的支持力变大屋顶对他的支持力变大屋顶对他的支持力变小屋顶对他的支持力变小屋顶对他的摩擦力变大屋顶对他的摩擦力变大屋顶对他的摩擦力变小屋顶对他的摩擦力变小ABC D解析：选解析：选B.作出人的受力图，如图，受力分析作出人的受力图，如图，受力分析时要注意摩擦力的方向沿着接触面的切线方向，时要注意摩擦力的方向沿着接触面的切线方向，支持力的方向垂直于接触面，即背向圆心支持力的方向垂直于接触面，即背向圆心将人受的摩擦力与支持力合成，其合力与重力将人受的摩擦力与支持力合成，其合力与重力平衡由图得：平衡由图得：Ffmgsin，FNmgcos，随着随着从从90逐渐减小到逐渐减小到0，Ff减小，减小，FN增增大故选大故选B.