2021新高考物理二轮总复习课件：专题一 第一讲　力与物体的平衡 63页

第一讲　力与物体的平衡 专题一 内容索引 02 03 04 体系构建 真题感悟 高频 考点 能力 突破 素养提升 微课堂 01 价值 引领 备考 定向 价值引领 备考定向 核 心 要 求 核心价值   本专题包含整个高中物理动力学的全部知识 , 是后面能量、动量和电学知识的基础 , 也是高考考查的重点 , 高考可能会从以下两个层面考查 : 一是通过古代建筑与发明中的力学现象和现代航天事业、探月工程巨大成就提升民族自豪感 ; 二是在生活中文明行车、防止交通事故的发生 , 严防高空坠物造成生命、财产的损失 , 提高社会 责任感    学科素养 物理观念方面主要考查运动与相互作用观念 ; 科学思维方面主要考查质点、轻杆、轻绳、轻弹簧、活结、死结、斜面、连接体、传送带、板块等模型建构 , 以及相应的科学推理和科学论证素养 ; 科学探究、科学态度与责任方面主要通过本专题的实验进行 考查   核 心 要 求 关键 能力 理解能力、模型建构能力、逻辑推理能力、分析综合能力、信息加工能力、实验探究 能力   必备知识 匀变速直线运动的规律、各种性质力、力的合成与分解、物体的平衡、牛顿运动定律的应用、运动的合成与分解、平抛运动和圆周运动的规律、万有引力与 航天   试题情境 以生活常识、体育运动、交通运输、卫星的发射与回收、探月工程为背景的动力学 问题   考查方式 单一知识点的考查常以选择题的形式出现 ; 综合考查多个知识点的题目可以以选择题的形式出现 , 也可以以计算题的形式出现 ; 力学实验出自本专题的可能性 较大   考向预测 预计本专题考查的热点有物体的平衡、万有引力与航天、匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律的应用、曲线运动等知识点 , 既可以单独命题也可以与能量观点、动量观点综合 命题   体系构建 真题感悟 【 网络构建 】 【 高考真题 】 1 . (2020 全国 Ⅲ 卷 ) 如图所示 , 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 ° 答案 B 解析 本题以细绳为背景 , 意在考查共点力平衡。 O 点受力如图所示 , 甲、乙两物体的质量相等 , 连接物体的绳子的拉力与物体的重力相等 , 所以 F 甲 =F 乙 ; O 点受三个力处于平衡状态 , 拉力 F 与另两个力的合力等大反向 , 所以与墙相连一侧的细绳的延长线是力 F 甲 和力 F 乙 夹角的角平分线 , 根据几何关系知 , θ = β ,2 θ + α = 180°, 解得 β = 55°, 选项 B 正确。 情境剖析 本题属于基础性题目 , 以 “ 定滑轮、细线悬挂重物 ” 为素材创设学习探索类情境。 素养能力 本题通过 “ 活结与死结 ” 模型下物体的平衡状态考查 “ 相互作用 ” 这一物理观念 , 对考生的理解能力、模型建构能力和逻辑分析能力有一定要求。 2 . (2020 山东卷 ) 如图所示 , 一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上 , 质量分别为 m 和 2 m 的物块 A 、 B , 通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接 , A 、 B 间的接触面和轻绳均与木板平行。 A 与 B 间、 B 与木板间的动摩擦因数均为 μ , 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为 45 ° 时 , 物块 A 、 B 刚好要滑动 , 则 μ 的值为 ( 　　 ) 答案 C 解析 物体 A 、 B 刚好要滑动 , 说明两者间为最大静摩擦力 , B 与木板之间也为最大静摩擦力 , 对 A 有 , 绳子拉力 F T =mg sin 45° +F f BA =mg sin 45° + μ mg cos 45°, 对 B 有 ,2 mg sin 45° =F T +F f AB +F f 板 B , 又 F f 板 B = 3 μ mg cos 45°, 联立得 μ = , 选项 A 、 B 、 D 错误 , 选项 C 正确。 情境剖析 本题属于应用性题目 , 以 “ 滑轮斜面约束物体 ” 为素材创设学习探索类情境。 素养能力 本题通过分析摩擦力和斜面上物体的平衡考查 “ 相互作用 ” 这一物理观念 , 对考生的理解能力、逻辑推理能力和分析综合能力有一定要求。 3 . ( 多选 )(2019 全国 Ⅰ 卷 ) 如图 , 一粗糙斜面固定在地面上 , 斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮 , 其一端悬挂物块 N , 另一端与斜面上的物块 M 相连 , 系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动 N , 直至悬挂 N 的细绳与竖直方向成 45 ° 。已知 M 始终保持静止 , 则在此过程中 ( 　　 ) A. 水平拉力的大小可能保持不变 B. M 所受细绳的拉力大小一定一直增加 C. M 所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D. M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 答案 BD 解析 对物块 N 进行受力分析 , 如图所示。 F=mg tan β , 随着 β 的增大 , F 增大 ,A 错误。 F T = , 随着 β 的增大 , F T 增大 ,B 正确。由于物块 M 和 N 的质量关系、斜面倾角的大小均未知 , 不能确定物块 M 所受斜面摩擦力的方向 ; 当物块 M 所受斜面摩擦力的方向沿斜面向上时 , F T 增大 , 物块 M 所受斜面摩擦力可能先减小为 0, 后沿斜面向下增加 ,C 错误 ,D 正确。 情境剖析 本题属于应用性题目 , 以 “ 滑轮、斜面模型 ” 为素材创设学习探索类情境。 素养能力 绳子绕过光滑定滑轮属于 “ 活结 ” 模型 , 考查 “ 模型建构、科学推理 ” 等科学思维 , 对考生的模型建构能力和分析综合能力有较高要求。 4 . ( 多选 )(2017 全国 Ⅰ 卷 ) 如图 , 柔软轻绳 ON 的一端 O 固定 , 其中间某点 M 拴一重物 , 用手拉住绳的另一端 N , 初始时 , OM 竖直且 MN 被拉直 , OM 与 MN 之间的夹角为 α ( α > ) 。现将重物向右上方缓慢拉起 , 并保持夹角 α 不变。在 OM 由竖直被拉到水平的过程中 ( 　　 ) A. MN 上的张力逐渐增大 B. MN 上的张力先增大后减小 C. OM 上的张力逐渐增大 D. OM 上的张力先增大后减小 答案 AD 解析 方法 一 : 受力分析如图。设 OM 与竖直方向夹角为 θ , M 点绕 O 点做圆周运动 , 沿切线方向 : F MN cos( α - 90 °) =mg sin θ , 沿半径方向 : F OM =F MN sin( α - 90 °) +mg cos θ , 方法二 : 利用矢量圆 , 如 图 重力保持不变 , 是矢量圆的一条弦 , F OM 与 F MN 夹角即圆周角保持不变 , 由图知 F MN 一直增大到最大 , F OM 先增大再减小 , 当 OM 与竖直夹角为 θ = α - 90° 时 F OM 最大。 情境剖析 本题属于创新性题目 , 以常见绳拉物体缓慢运动为素材建构 “ 三力中二力方向夹角不变模型 ”, 创设学习探索类问题情境。 素养能力 本题通过三力动态平衡问题考查 “ 相互作用 ” 物理观念 , 对考生的逻辑推理能力和分析综合能力有较高要求。解答时应注意各力的大小、方向的变化与否 , 应用正弦定理或矢量圆的方法求解比较简单。 高频 考点 能力 突破 考点一 物体的受力分析及静态平衡 考法 1 　 整体法与隔离法的应用 ( H )   规律方法 　 整体与隔离两大思维方法对比 【典例 1 】 ( 2020 山东济宁高三检测 ) 如图所示 , 完全相同的两个光滑小球 A 、 B 放在一置于水平桌面上的圆柱形容器中 , 两球的质量均为 m , 两球心的连线与竖直方向成 30 ° 角 , 整个装置处于静止状态。则下列说法中正确的是 ( 　　 ) 答案 A 解题指导 审题 读取题干 获取信息 完全相同的两个光滑小球 两球之间、两球与容器内壁之间均没有摩擦力 球心的连线与竖直方向成 30 ° 角 两球间弹力方向与竖直方向成 30 ° 角 整个装置处于静止状态 系统整体、每个小球都处于平衡状态 , 都受平衡力 破题 采用整体法、隔离法受力分析 , 注意球与器壁间弹力垂直于器壁 , 两球间弹力沿球心连线。 方法技巧 1 . 求解共点力平衡问题常用的方法 : 先选择研究对象 ( 整体法或隔离法 ), 然后用力的合成法或正交分解法列出方程 , 根据方程中各物理量之间的关系分析求解。 2 . 应用整体法时 , 无论研究对象是运动还是静止 , 只要是处于平衡状态 , 就可以看成一个整体。 【 类题演练 】 1 . ( 2020 陕西西安高三第二次模拟 ) 小朋友队和大人队拔河比赛 , 小朋友队人数多 , 重心低 , 手握绳的 位置 低 , A 、 B 两点间绳倾斜 , 其余绳不一定水平 , 此问题可以简化为如图所示的模型。相持阶段两队都静止 , 两队的总质量相等 , 脚与地面的动摩擦因数相同 , 最大静摩擦力等于滑动摩擦力。各队员手紧握绳不滑动 , 绳结实且质量不计。以下说法正确的是 ( 　　 ) A. 相持阶段小朋友队和大人队所受地面的摩擦力大小不等 B. 无论相持还是胜败 , 两队脚与地面的摩擦力大小永远相等 C. 绳上拉力增大时 , 大人队会先败 D. 绳上 A 点对 B 点的拉力 , 其大小一定等于 B 点对 A 点的拉力 答案 D 解析 把两支队伍看成一个整体去处理 , 这样两队之间的绳是否水平就没有影响了 , 相持阶段小朋友队和大人队脚下受静摩擦力且平衡 , 大小相等 , 选项 A 错误 ; 当倾斜的绳上拉力增大时 , 大人队对地面的压力增大 , 最大静摩擦力也增大 , 而小朋友队和地面之间的压力变小 , 脚下静摩擦力变为滑动摩擦力后 , 两队摩擦力大小不再相等 , 平衡被打破 , 小朋友队败 , 选项 B 、 C 错误 ; 作用力与反作用力永远相等 , 无论拔河的哪个阶段 , 绳上 A 点对 B 点的拉力 , 其大小一定等于 B 点对 A 点的拉力 , 选项 D 正确。 2 . ( 多选 )(2020 河北衡水高三月考 ) 如图所示 , 质量为 m 的木块 A 放在质量为 M 的三角形斜面体 B 上 , 现用大小不相等、方向相反的水平力 F 1 、 F 2 分别推 A 和 B , 它们均静止不动 , 且 F 1