高考物理二轮复习专题一力与运动第1讲力与物体的平衡课件（44页PPT）

(共44张PPT)
[复习目标]
1.会进行物体受力分析,分析处理静态平衡问题、动态平衡问题及平衡中的临界与极值问题。
2.熟练掌握平行四边形定则(三角形定则)、整体法与隔离法、正交分解法、图解法、相似三角形法等的应用。
1.解答静态平衡问题的“四法”
(1)合成法:物体受三个共点力的作用而平衡时,任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反。
(2)分解法:物体受三个共点力的作用而平衡时,将某一个力按作用效果分解,则分力与其他两个力分别平衡。
(3)正交分解法:物体受到三个或三个以上力的作用时,将所有力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件。
(4)矢量三角形法:对受三个共点力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。
2.解答静态平衡问题的“四步骤”
[例1]　(2024·河北卷)如图,弹簧测力计下端挂有一质量为0.20 kg的光滑均匀球体,球体静止于带有固定挡板的斜面上,斜面倾角为30°,挡板与斜面夹角为60°。若弹簧测力计位于竖直方向,读数为1.0 N,g取10 m/s2,挡板对球体支持力的大小为(　　)
A
[例2]　(2025·安徽芜湖二模)边长为L且各边完全相同的硬质正三角形导线框abc固定于竖直平面内,ab边水平,一重物通过绝缘细线悬挂于框下端c点,匀强磁场磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。现将a、b接在恒定电流的正负极上,当ab边的电流为I时,重物恰好对地面无压力,则重物重力的大小为(　　)
B
[例3]　如图所示为某电视台的元宵晚会舞蹈表演,此时甲、乙两人托起丙同时丙做旋转运动,下列说法正确的是(　　)
D
整体法、隔离法的运用
在处理共点力平衡的问题时,若出现了两个或多个物体,一般会使用整体法或隔离法,也可以使用“整体法+隔离法”或“隔离法+隔离法”,可根据具体题目灵活应用。
考向1　解答动态平衡问题的方法选择
[例4]　(2025·河南郑州一模)如图所示,重型自卸车能利用液压装置使
车厢缓慢倾斜,车厢内的货物包会自动滑下。已知货物包重力为G,与
车厢底板间的静摩擦因数为0.75(静摩擦因数是最大静摩擦力与正压
力的比值),动摩擦因数为0.70。下列四个图像中的曲线都是正弦或余弦曲线,其中的实曲线能正确描述货物包所受摩擦力Ff随车厢倾角θ变化关系的是(　　)
B
[例5]　(2025·山东烟台统考)一竖直放置的轻质圆环静止于水平面上,质量为m的物体用轻绳系于圆环边缘上的A、B两点,结点恰位于圆环的圆心О点。已知物体静止时,AO绳水平,BO绳与AO绳的夹角为150°。现使圆环沿顺时针方向缓慢滚动,在AO绳由水平转动至竖直的过程中(　　)
A.AO绳中的拉力一直增大
B.AO绳中最大拉力为2mg
C.BO绳中的拉力先减小后增大
D.BO绳中最小拉力为mg
B
考向2　平衡中的临界极值问题
解题思路 解决此类问题重在形成清晰的物理情境,分析清楚物理过程,从而找出临界条件或达到极值的条件。要特别注意可能出现的多种情况
解题方法 解析法 根据物体的平衡条件列出平衡方程,在解方程时采用数学方法求极值
图解法 此种方法通常适用于物体只在三个力作用下的动态平衡中的极值问题
极限法 极限法是一种处理极值问题的有效方法,它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题推向极端(如“极大”“极小”等),从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来,快速求解
B
D
[基础巩固练]
1.(2025·北京卷)如图所示,长方体物块A、B叠放在斜面上,
B受到一个沿斜面方向的拉力F,两物块保持静止。B受力
的个数为 (　　)
A. 4 B. 5
C. 6 D. 7
解析　根据题意,对A受力分析可知,受重力、B的支持力,由于A静止,则A还受B沿斜面向上的静摩擦力,对B受力分析可知,受重力、斜面的支持力、A的压力、拉力F,B还受A沿斜面向下的静摩擦力,由于B静止,则受沿斜面向上的静摩擦力,即B受6个力作用。故选C。
C
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2.(2024·广西卷)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3,则(　　)
A.Ff1C.Ff1=Ff3解析　根据滑动摩擦力的公式Ff=μFN可知,滑动摩擦力的大小与接触面积无关,只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同,压力大小也相同,故摩擦力相同,即Ff1=Ff2=Ff3,故选D。
D
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解析　对钢管受力分析,如图所示,若钢管受到地面的摩擦力,则钢管水平方向受力不平衡,钢管不可能处于静止状态,故地面对钢管左端的摩擦力大小为零。A、B、C错误,D正确。
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4.(2025·河南郑州二模)如图所示,水平面内有相距为l=1.0 m的两平行固定金属导轨,导轨左端接有电动势E=4 V、内阻r=1 Ω的电源,金属棒ab跨接在金属导轨上,与两金属导轨垂直并与导轨接触良好,棒ab接入电路部分的电阻R=1 Ω,金属导轨电阻不计,整个装置处于磁感应强度大小B=1 T的匀强磁场中,磁场方向与棒ab垂直且与水平面成θ=30°角斜向右上方,棒ab始终静止于导轨上。下列说法正确的是(　　)
A.棒ab所受摩擦力水平向左
B.棒ab所受安培力大小为1 N
C.棒ab受到的支持力比重力小1 N
D.棒ab所受摩擦力大小为1 N
D
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5.(2025·福建卷)山崖上有一个风动石,无风时地面对风动石的作用力是F1,当受到一个水平风力时,风动石依然静止,地面对风动石的作用力是F2,以下说法正确的是(　　)
A.F2大于F1 B.F1大于F2
C.F1等于F2 D.大小关系与风力大小有关
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A
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[能力提升练]
6.(2025·福建漳州模拟)如图,一只红嘴相思鸟双爪抓住竖直的竹子休息。若一阵微风拂过,竹子和相思鸟一起缓慢向右倾斜,则此过程中(　　)
A.相思鸟受弹力是因爪形变引起的
B.相思鸟所受的合力逐渐增大
C.相思鸟所受的摩擦力逐渐增大
D.竹子对相思鸟的作用力不变
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D
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解析　相思鸟受弹力是因竹子形变引起的,故A错误;相思鸟缓慢倾斜,处于动态平衡状态,所受合力为零,故B错误;设竹子与相思鸟缓慢向右倾斜与水平方向的夹角为θ,相思鸟所受的摩擦力大小Ff=mgsin θ,则相思鸟所受的摩擦力随θ减小而减小,故C错误;竹子对相思鸟的作用力是指竹子对相思鸟的弹力和摩擦力的合力,与重力平衡,所以竹子对相思鸟的作用力不变,故D正确。
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7.(2025·山东济南一模)如图所示,光滑定滑轮固定在天花板上,轻绳绕过定滑轮,一端竖直悬挂质量为2m的小球P,另一端连接质量为m的圆环Q,圆环Q套在粗糙水平杆上。一水平向左的力F作用在圆环上,使轻绳和杆之间夹角为30°,整个系统保持静止状态。已知重力加速度为g,下列说法正确的是(　　)
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9.(2025·贵州毕节一模)两半圆柱体甲和乙平行放置于水平地面,光滑圆柱体丙放置其上,三者质量相等,均保持静止状态,其截面如图所示。a、b为相切点,半径Oa与竖直方向的夹角为60°,半径Ob与竖直方向的夹角为30°。设甲受地面的摩擦力和支持力大小分别为Ff1和FN1,乙受地面的摩擦力和支持力大小分别为Ff2和FN2,则(　　)
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B
A.FN1>FN2 B.FN1C.Ff1>Ff2 D.Ff11
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C
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11.(2025·河北沧州一模)在古代,人们关上门后从内部用一根结实的木棍抵住门,以保障安全,这种木棍被称为“顶门杠”,如图甲所示。图乙是其简化示意图,顶门杠可绕其下端与地面的接触点O自由转动,杠下端与水平地面之间的动摩擦因数为μ,杠的重力忽略不计,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。为保证门受到再大的外来推力都不能使杠的下端与地面间发生滑动,则杠与水平地面的夹角α应满足的条件为(　　)
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[拓展培优练]
12.(多选)(2025·安徽巢湖二模)倾角为30°的斜面体C固定,斜面上有一物块B通过一根轻绳绕过光滑定滑轮与小球A相连,B与滑轮间的细绳与斜面平行,O与滑轮间的细绳水平,A、B的质量均为m,初始时α=135°,如图所示,现将作用于O点的拉力F逆时针缓慢转动至竖直方向,此过程中B始终保持静止。已知重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)
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CD
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A.初状态物块B受到的摩擦力方向沿斜面向上
B.OB绳拉力先变小后变大
C.B、C间的摩擦力先减小后增大
D.拉力F一直减小
解析　α=135°时,对结点O的受力分析如图甲所示,由图可知FT=mgtan 45°=mg,物块B的受力情况如图乙所示,则根据平衡条件有FT=mgsin 30°+Ff,可知摩擦力方向沿斜面向下,故A错误;画出结点所受三个力的矢量三角形,如图丙所示,由图丙可知,OB绳拉力一直减小,拉力F一直减小,故B错误,D正确;OB绳拉力由mg减小为0,根据平衡条件可知,B、C间的摩擦力先减小后反向增大,故C正确。
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