专题一 1 力与物体的平衡 导学案.docxVIP

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专题一相互作用与运动

第1讲力与物体的平衡

基本知能：

考点一|力学中的平衡问题

1．研究对象选取的两点技巧

(1)采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同。

(2)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“转换研究对象法”。

2．求解平衡问题的常用方法

二力平衡法、合成法、正交分解法、相似三角形法、正弦定理法、图解法等。

共点力平衡的常用处理方法

适用条件

平衡关系

合成法

三个共点力

任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反

效果分解法

三个共点力

某一个力按力的作用效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件

正交分解法

三个或三个以上共点力

将物体所受的力分解为相互垂直的两组力，每组力都满足平衡条件

物体的静态平衡

[典例1](多选)(2021·山东济南高三检测)如图所示，A、B、C三个完全相同的水泥管道静止叠放在水平地面上，假设每个管道的质量均为m，重力加速度为g，下列说法正确的是()

A．A对B的弹力大小为eq\f(\r(3),3)mg

B．地面对B、C均没有摩擦力作用

C．地面对B的支持力大小为eq\f(\r(3),2)mg

D．地面对B的摩擦力大小为eq\f(\r(3),6)mg

反思感悟：处理静态平衡问题的思路方法

磁场中的平衡问题

[典例2](2021·湖南卷)质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块。用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是()

A．推力F先增大后减小

B．凹槽对滑块的支持力先减小后增大

C．墙面对凹槽的压力先增大后减小

D．水平地面对凹槽的支持力先减小后增大

1．解决动态平衡问题的一般思路

化“动”为“静”，多个状态下“静”态对比，分析各力的变化或极值．

2．三力作用下的动态平衡

3．四力作用下的动态平衡

(1)在四力平衡中，如果有两个力为恒力，或这两个力的合力方向确定，为了简便可用这两个力的合力代替这两个力，转化为三力平衡，例如：

如图，qEmg，把挡板缓慢转至水平的过程中，可以用重力与静电力的合力mg－qE代替重力与静电力．

如图，物体在拉力F作用下做匀速直线运动，改变θ大小，求拉力的最小值，可以用支持力与摩擦力的合力F′代替支持力与摩擦力．(tanθ＝μ)

(2)对于一般的四力平衡及多力平衡，可采用正交分解法．

考点二|电磁场中的平衡问题

1．基本原则

解决电磁学中的平衡问题，要把握“电学搭台，力学唱戏”的破题原则，要结合电磁学的基本规律和力学的受力分析及平衡条件解题。

2．四点注意

(1)求解点电荷间的作用力大小要运用库仑定律。

(2)安培力方向的判断要先明确磁场方向、电流方向，再用左手定则，同时注意将立体图转化为平面图。

(3)电场力或安培力的出现，可能会对弹力或摩擦力产生影响。

(4)涉及电路问题时，要注意闭合电路欧姆定律的应用。

电场中的静态平衡

[典例3](多选)如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过绝缘细绳跨过光滑的定滑轮与带正电小球M连接，定滑轮左侧连接物块b的一段细绳与斜面平行，带负电的小球N用绝缘细线悬挂于P点。设两带电小球在缓慢漏电的过程中，两球心始终处于同一水平面上，并且b、c都处于静止状态，下列说法中正确的是()

A．b对c的摩擦力一定减小

B．地面对c的支持力一定变大

C．地面对c的摩擦力方向一定向左

D．地面对c的摩擦力一定变大

磁场中的平衡问题

[典例4](多选)质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的光滑的平行导轨上，在磁场的作用下，ab恰好在导轨上静止，如图所示。下图是从b端观察时的四个平面图，其中通电细杆ab可能保持静止的是()

AB

CD

反思感悟：电磁学中平衡问题的解题流程与力学问题的解题流程和分析方法一样，把方法和规律进行迁移应用即可：

考点三|新情境探究

近几年高考物理试题中与生活、生产、高科技密切联系的试题在逐渐增多，如以生活、劳动为情境，考查受力分析和共点力平衡等。同学们在解决此类问题时要将所学物理知识与实际情境联系起来，抓住问题实质，将问题转化为熟知的物理模型和物理过程求解。

以矢量发动机为背景考查物体的受力分析

[典例5](2020·7月浙江选考)矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重