第1课时 力与物体的平衡-（配套课件）2022新高考物理【步步高】大二轮专题复习与增分策略（津鲁琼辽鄂）

专题一　力与运动 知识体系 第1课时　力与物体的平衡 命题规律 1.命题角度：(1)物体的受力分析、静态平衡、动态平衡； (2)静电力、安培力、洛伦兹力作用下的平衡. 2.常考题型：选择题. 内容索引 NEIRONGSUOYIN 高考题型1　静态平衡问题 高考题型2　动态平衡问题 专题强化练 高考预测 4 1.研究对象的选取：整体法和隔离法. 2.受力分析的方法 (1)假设法. (2)转换研究对象法：根据牛顿第三定律，如图1. 高考题型1 静态平衡问题 图1 (3)动力学分析法：根据牛顿第二定律，由加速度方向判定合力的方向，从而确定某一个力的方向，如图2. 图2 3.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 例1　(2020·全国卷Ⅲ·17)如图3，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连.甲、乙两物体质量相等.系统平衡时， O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β.若α＝ 70°，则β等于 A.45° B.55° C.60° D.70° √ 考向一　合成法 图3 解析　取O点为研究对象，在三力的作用下O点处于平衡状态，对其受力分析如图所示，根据几何关系可得β＝55°，故选B. 例2　如图4所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ，ab静止于宽为L的水平导轨上.下列说法正确的是 A.金属棒受到的安培力大小为F＝BILsin θ B.金属棒受到的摩擦力大小为Ff＝BILcos θ C.若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大 D.若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大 √ 考向二　正交分解法 图4 解析　金属棒受到的安培力大小F＝BIL，故A错误； 电流方向从a到b，受力分析如图所示，根据平衡条件有Ff＝Fsin θ＝BILsin θ，FN＝G－Fcos θ＝G－BILcos θ，若只增大磁感应强度B后，导轨对金属棒的支持力减小，所以金属棒对导轨的压力减小，故B、D错误； 若只改变电流方向，安培力方向将变为斜向右下，安培力在竖直方向上的分力竖直向下，所以金属棒对导轨的压力将增大，故C正确. (1)静电场、磁场中的平衡问题，受力分析时要注意静电力、磁场力方向的判断，再结合平衡条件分析求解. (2)涉及安培力的平衡问题，画受力示意图时要注意将立体图转化为平面图. 总结提升 例3　(2021·辽宁省1月适应性测试·7)如图5所示，用轻绳系住一质量为2m的匀质大球，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球，各接触面均光滑.系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为α， 两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β，则α、β应 满足 A.tan α＝3cot β B.2tan α＝3cot β C.3tan α＝tan(α＋β) D.3tan α＝2tan(α＋β) √ 考向三　整体法与隔离法在平衡中的应用 图5 解析　设绳子拉力为FT，墙壁支持力为FN，两球之间的压力为F，将两个球作为一个整体进行受力分析，可得FTcos α＝3mg，FTsin α＝FN 对小球进行受力分析，可得Fcos (α＋β)＝mg， Fsin (α＋β)＝FN，联立得3tan α＝tan (α＋β) 故选C. 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 高考题型2 动态平衡问题 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6，qE<mg，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. 图6 如图7，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.(tan θ＝μ) 图7 (2)对于一般的四力平衡及多力平衡，可采用正交分解法. 例4　(2021·山东潍坊市昌乐一中高三期末)如图8所示，斜面体A放在粗糙水平面上，小球B用轻绳拴住置于斜面上，轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上，不计小球与斜面间的摩擦.现用水平向左的力缓慢拉动斜面体，小球始终未脱离斜面.下列说法正确的是 A.轻绳的拉力先变小后变大 B.斜面对小球的支持力不变 C.水平面对斜