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【高考解码】2016届高三物理二轮复习教学案提升练习:专题一物体的受力与平衡[来源:学优高考网1413120]选编
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受力分析问题与物体的平衡问题是力学的基本问题,在近几年的高考中频频出现,主要考查力的产生条件、力的大小方向的判断、力的合成与分解、平衡条件的应用、动态平衡问题的分析、连结体问题的分析,涉及的思想方法有:整体法与隔离法、假设法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等.预计2016年仍将对这些知识点进行考查,题型主要是选择题,难度不大,但也要引起高度重视.同时在有关计算题中也会有所涉及.
体系构建
一、弹力
1.方向
(1)支持面的弹力方向垂直于支持面且指向受力物体.
(2)绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向;轻质弹簧的弹力总是沿着弹簧的轴线方向.
(3)“活杆(不固定的杆,可以绕其一端转动)”的弹力必沿杆方向;“死杆(固定的杆,既不能转动,也不能弯曲的理想杆)”的弹力方向不一定沿杆的方向,要根据物体的具体状态来确定.
2.大小
(1)弹簧类弹力(在弹性限度内)可用胡克定律求解,即F=kx,k为弹簧的劲度系数,由弹簧本身性质决定.
(2)非弹簧类弹力(如桌面支持力)可依据物体的运动情况和受力情况,利用平衡条件或动力学规律求解.
二、摩擦力
1.方向
总是与物体的相对运动(或相对运动趋势)方向相反,可充当动力,也可充当阻力.
2.大小
(1)静摩擦力的大小是随着外力的变化而变化的,与正压力无关(但正压力不能为0),要计算静摩擦力就要根据物体的运动状态,由平衡条件或动力学规律求解,其变化范围为0<F静≤Fmax,最大静摩擦力Fmax要比同等条件下的滑动摩擦力略大,通常认为两者相等.
(2)滑动摩擦力的大小与正压力成正比,即Ff=μFN,其中FN表示正压力,不一定等于物体重力的大小,μ为动摩擦因数,与接触面的粗糙程度、材料等有关;滑动摩擦力的大小也可根据物体的运动情况,利用平衡条件或动力学规律求解.
【注意】 (1)摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同、相反,还可能成任意角度.
(2)一对相互作用的物体之间存在摩擦力时一定同时存在弹力,但存在弹力时不一定同时存在摩擦力.
3.力的合成与分解
(1)运算法则
①平行四边形定则
②三角形定则
(2)常用方法
①合成法 ②分解法 ③正交分解法
(3)合力与分力的关系是等效替代
4.共点力的平衡
(1)平衡状态,是指物体处于静止或匀速直线运动的状态.
(2)平衡条件是物体所受合力为零即F合=0或Fx=0 Fy=0.
1.(2015·广东高考)如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直紧压在地面上,若三条绳长度不同,下列说法正确的有( )
A.三条绳中的张力都相等
B.杆对地面的压力大于自身重力
C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D.绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
答案 BC
解析 杆静止在水平地面上,则杆受到重力、三条绳子的拉力和地面对它的支持力.根据平衡条件,则三条绳的拉力的合力竖直向下,故绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零.杆对地面的压力大小等于杆的重力与三条绳的拉力的合力之和,选项B、C正确.由于三条绳长度不同,即三条绳与竖直方向的夹角不同,所以三条绳上的张力不相等,选项A错误.绳子拉力的合力与杆的重力方向相同,因此两者不是一对平衡力,选项D错误.
知识:力的合成与分解、共点力的平衡.能力:对力的合成与分解、共点力的平衡的理解能力和推理能力.试题难度:中等.
2.(2015·山东高考)如图,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑.已知A与B间的动摩擦因数为μ1,A与地面间的动摩擦因数为μ2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.A与B的质量之比为( )
A.1μ1μ2 B.1-μ1μ2μ1μ2
C.1+μ1μ2μ1μ2 D.2+μ1μ2μ1μ2
答案 B
解析 滑块B刚好不下滑,根据平衡条件得mBg=μ1F;滑块A恰好不滑动,则滑块A与地面之间的摩擦力等于最大静摩擦力,把A、B看成一个整体,根据平衡条件得F=μ2(mA+mB)g,解得mAmB=1-μ1μ2μ1μ2.选项B正确.
知识:受力分析、共点力的平衡、摩擦力大小的计算公式、整体法与隔离法的应用.能力:主要考查对物体受力分析的理解能力和推理能力.试题难度:中等.
3.(2014·上海高考)如图,光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内,A端与水平面相切.穿在轨道上的小球在拉力F作用下,缓慢地由A向B运动,F始终沿轨道的切线方向,轨道对球的弹力为N.在运动过程中( )
A.F增大,N减小 B.F减小,N减小
C.F增大,N增大 D.F减小,N增大
答案 A
解析 设小球受到的弹力N与竖直方向的夹角为α,则在小球运动的过程中α增大.小球受三个力:重力、拉力F和弹力N
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