高考物理专题复习一------力、重力、弹力-旧人教

高考物理专题复习一------力、重力、弹力-旧人教 高考主要考察三类问题： （一）摩擦力 （二）物体平衡 （三）共点的两个力的合成 正确解决本章问题，必须做到： （1）在明确重力、弹力、摩擦力的产生条件及其三要素的基础上对物体正确的受力 分析 （2）利用力的合成及分解的手段，以物体的平衡条件为工具，判定某力的有、无、 方向及求出某力的大小 （3）理解力矩的定义、 (4)*会用力矩平衡方程求力等问题。 掌握力的概念；重点掌握重力、弹力的产生条件，大小、方向和作用点，会在受力分 析中分析重力和弹力。 力是物体对物体的“作用” 力的作用是相互的（满足牛顿第三定律） 力的“作用”可以是直接接触型的（弹力、摩擦力），也可以是非直接接触型的（各 种场力） 力的作用效果分静力效果（形变）和动力效果（产生加速度满足牛顿第二定律） 力的描述：力的图示和力的示意图 三种力的对比分析 1 种类 产生的方向 作用点 大小 备注 条件 GMm重力 无 C远程力 重心竖直向下G,mg, , 2r弹力 接触、形垂直接触面接触点（不与材料和形变度本质是分子力 变 ,S考虑转动效有关，弹簧特例（或绳子 的收缩方向） 果时可移到F,kx 重心） 摩擦力 接触、形与相对滑动接触点（不滑动摩擦力满足：本质是分子力 变、相对（或相对滑考虑转动效 f,,N 滑动或动的趋势）反果时可移到 求解 F,ma合有相对向 重心） 滑动的 趋势 说明： （1）竖直方向特指与水平面垂直，竖直向下即与水平面垂直向下(也是重锤线的方向) （2）重心可以不在物体上 （3）不论什么场合, 弹力的方向总是垂直于接触面的,“垂直”是几何学中的一个概 念,进行弹力方向的分析,要有一个较好的几何学基础,具体地说:?当点和面接触时,弹力垂直于接触面并通过接触点(例如杆子一端与地面接触)；?当面和面接触时,弹力同时垂直于这两个面(例如物体放在水平地面上)；?当点和曲面接触时,弹力垂直于过该接触点的曲面的切面。 （4）压力与重力不同 概念上的区别：压力属于弹力，重力属于引力。 数值上的区别：压力不总等于重力 。 ?压力大小等于重力的情形必须水平面上的物体没有竖直方向的加速度时才成立 N,mg 2 ?当物体在竖直方向有加速度时将出现超重或失重现象 N,mgN,mg ?斜面上的物体对斜面的压力也不总是等于 N,mgcos, （1）受力分析的意义 物体的运动状态的变化与物体的受到的合力紧密联系在一起的，为了求得合力，必须 弄清物体到底受到几个力，大小和方向，包括作用点如何？学习力学首先必须通过受力分 析关，应不遗余力地训练受力分析，确保受力分析的正确性。 （2）力分析的步骤 ? 确定受力分析对象 ? 先重力、后弹力、再摩擦力的顺序进行分析 ? 画出力的示意图，标好代表力的符号，有多个同种力时，用脚标加以区分 ? 注意复查受力分析的正确性 如果几个力的作用点或作用线相交于一点，这样的几个力称为共点力。 理解作用点共点时一般没有问题，而通过力的作用点的沿着力的方向的线称为力的作 用线，而作用线相交于一点时，是共点力更普遍的情况。 共点力作用下物体的平衡的定义是指：物体处于静止状态或匀速直线运动状态时。 也可以简单认为物体的加速度等于零。 但不能简单认为物体的速度等于零就是平衡，因为物体的速度等于零时，物体的加速 度不一定等于零。例如：作竖直上抛运动的物体到达最高点时，速度等于零而加速度等于 g，并不平衡。再如：作初速度等于零的匀加速直线运动的物体，初始状态时，速度等于 零但加速度不等于零，所以初始状态时，物体并不平衡。 3 由以上物体平衡的定义可知，共点力作用下物体的平衡条件是物体受到的合外力等于 零，写成方程形式为或。如果物体在某一个方向上平衡则这个方向上满F,0F,0,合 足上述方程． 如果物体在两个力作用下平衡则两力的大小相等、方向相反作用在一条直线上称为二 力平衡． 如果一个物体在三个力作用下平衡则这三个力构成的线段一定构成一个封闭的三角 形即必须满足（式中之所以可以取等号是指这三F，F,FF，F,FF，F,F123231321个力在一直线上的特例此时三角形退化为一直线）。 共点力平衡条件的应用主要是计算未知的力，另外也可以计算角度等几何量，或作必 要的力学 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 。应用共点力平衡条件处理问题时，一般需遵循类似于牛顿第二定律所遵循 的解题步骤，即： ? 确定研究对象(质点，结点或整体) ? 进行完整的受力分析 ? 确定正交坐标系 ? 列出平衡方程F,0， F,0yx ? 解方程得结果，必要时对结论进行讨论。 共点力平衡条件是一个方程，而不是一个简单的公式。 初中学习物理时，由于问题的简单性，一般直接代公式就可以解决问题了，高中阶段 研究的物理问题，一般都有一定的难度，同学们要有一个列方程求解的意识，而不能老是 停留在写公式，代入计算的层次。我们以静摩擦力为例来说明这一点。 静摩擦力是没有公式可以直接计算的，一般要利用平衡条件或牛顿第二定律来处理。 例如物体在若干个力的作用下处于静止状态，其中第n个是静摩擦力，根据平衡条件得方程，进一步可以改写成为f，F,0，解此方程得f,,F。 F,0,,ii合i,1...n,1i,1...n,1 4 对于没有公式可以直接计算的力或某些未知力，一般都应该按照上述思路来处理。 1 如图所示，质量为的物体置于水平地面上，受到一个与水平面方向成角的m, 拉力F作用，恰好作匀速直线运动，则物体与水平面间的摩擦系数为 A． Fsin,/(mg,Fsin,) B． Fcos,/(mg,Fsin,) C． (mg,Fsin,)/Fcos, D． Fcos,/mg 由于物体作匀速直线运动，故满足平衡条件，作出物体的受力分析图如图所示， 水平方向的平衡方程为， Fcos,,f？？(1) 竖直方向的平衡方程为N，Fsin,,mg？？(2)， 根据滑动摩擦定律得， f,,N？？(3) 解得,,Fcos,/(mg,Fsin,) 所以本题的正确选项是B． 两根长度相等的轻绳，下端悬挂一质量为的物体，上端分别固定在水平天m花板上的NNSMM、点，、两点的距离为，如图所示，已知两 绳所能经受的最大拉力均为T，问每根绳子的长度至少为多大？ 以质量为m的物体为研究对象，进行完整的受力分析， 见图4-9，设两根绳子与竖直方向的夹角为,，则两根绳子的合力应 竖直向上，大小等于物体的重力，物体才能处于平衡状态． 2Tcos,,mg？？(1) 5 由几何关系可知绳子的长度满足由（1）lsin,,S/2？？(2)可知，角越大，绳中的拉力就越大；由（2）可知，角越大时，,, 绳子的长度越小，即最小的绳子长度对应着最大的绳子拉力，绳子 的最小长度满足： mgSTS2，由（3）得 l1,(),？？(3)l,2222T24T,mg 本题为1993年全国高考题，它以共点力平衡为背景，增添了几何上计算最小 绳子长度的知识，可以说主要是考查了应用物理知识解决问题的能 力，单一地考查共点力平衡的知识是较少的，一般会结合摩擦力、 几何学等进行考查． 用CDCABA和两根绳悬挂一小轻环，、两点在同一水平面上，如图4-10所示，相距为50cm30cm5NCD40cm4NAB，长厘米，最多能承受的拉力，长，最多能承受拉力，问小环下面最多能悬挂多重的物体？ 参考答案：6.25N，提示：对小环进行受力分析，由于两段绳子能够承受的最大拉 力不等，当一根绳子达到最大拉力时，另一根绳子中的拉力应还没有达到最大拉力，这时 对应的物体重力即为最大重力。 如图所示，长5m4m的绳子的两端分别系于竖立在地面上相距为的两杆的顶端 12NAB、．绳子上挂一个光滑的轻质挂钩，其下端连着一个重为的物体，求平衡时绳中的张力（拉力）为多大？ “光滑的挂钩”提示我们：物体挂到绳子上后将沿着绳子滑动，直到找到平 衡位置，最终静止在该位置；由于AOM是同一根绳子，所以各处的拉力大小相等，物体 6 要平衡，两段绳子与竖直方向的夹角必须相等. 如图所示为平衡点AO,COAOB,COB的受力分析图，由对称性可知，，绳长，o sin,,4/5,0.8cos,,0.6， 2Tcos,,GT,10N，所以 答：平衡时绳中的张力为10N。 本题关键在于审题，其中光滑的挂钩隐含着丰富的物理含义，审题过程中要善 于挖掘隐含条件。 如图4-12所示，重为G的均匀链条，两端用等长的轻绳连接，挂在 等高的地方，绳与水平方向成,角，试求：(1)绳子张力；(2)链条最低点的张力。 1参考答案：(1)G/2sin,Gctg, (2)。提示：第一问中取整个链条为对象，应2 用共点力平衡处理，第二问中取左半段或右半段链条为对象，最低点时，链条中的张力沿 着水平方向。 1.水平地面上静置一重为100N的物体，用60N竖直向上的力拉它，此物体受到的合力为 A．0 B．40N C．60N D．160N 2.如图1极限承受力为200牛的细绳AB两端分别固定在两堵墙上.绳上C处固定一重 物P，使AC段处于水平，BC段与竖直墙成60?角.那么重物P的最大重力 A．不能超过100牛 B．不能超过400牛 C．若重力超过允许的最大值，BC段先断 D．若重力超过允许的最大值，AC段先断 3.一根质量不计且不可伸长的绳子，两端固定在等高的A，B两点上.把一个重物P用一小动滑轮挂在绳上，可在绳上作无摩擦的滑动， 7 如图2所示.P处于平衡时绳中拉力为T.现保持A端不动，把B端沿PB方向移至B′，1 且绳长大于AB′的直线距离.当P再次平衡时，绳中拉力为T.则前后二次绳中拉力的关2系有 A．T＜T； B．T＝T； 1212 C．T＞T； D．重新平衡后两边绳的张力不等，不能比较. 12 4.一个水平放置的圆盒底面光滑，侧壁粗糙，在圆盒中心有一竖直轴．把一个物块放 在底面上并紧靠侧壁（如图3）．当物块随圆盒一起绕中心轴匀速转动时（物块 与盒之间相对静止），物块除受重力和底面支持力外，还受 A．侧壁压力 B．侧壁压力和摩擦力，摩擦力与运动方向相同 C．侧壁压力和摩擦力，摩擦力与运动方向相反 D．不受其他的力 5.如图4，物体P、Q用轻绳连接后跨过定滑轮，物体P静止在倾角为37?角的斜放 木板上,Q悬挂着．已知P、Q的质量m 、m 大小的关系为m = 3 m/4 ．今将斜放木板P QQP的倾角从37?增到45?，物体P仍保持静止而没有滑动，若不计滑轮处的摩擦，则下列 说法中正确的是 A．绳子的张力将变大 B．物体P受到的静摩擦力将变小 C．物体对斜板的压力将变小 D．绳子张力和物体P受到的摩擦力均不变 6.用两根等长的轻绳悬挂一个质量为m的小球．两悬点在同一水平面上， 相距为d．若两绳可承受的最大拉力为T．那么两绳的长度都不得小于 ________．参看图5． 7．氢气球重力不计，空气对它的浮力为１６Ｎ，用细线拴住时，由于受 水平风力的作用，细线偏离竖直方向3700角，sin37＝0.6.则细线的拉力是 Ｎ，水平风力是 Ｎ 8 8.如图6，Ｆ的方向竖直向下，大小为２Ｎ，作用在重３Ｎ的木块上，木块静止在倾 0角30的固定斜角上．木块对斜面的静摩擦力大小、方向分别是 . 9．如图7所示，一个重为Ｇ的物体被悬挂以后，再对物体施加一 个大小一定的作用力Ｆ（Ｆ＜Ｇ），使物体在某一位置重新获得平衡， 若不计悬线质量，求悬线与竖直方向的最大夹角θ满足关系 010．轻弹簧ＡＢ长３５cm，Ａ端固定在重５０Ｎ的物体上，该物体放在倾角为30的斜面上，如图8所示，手执Ｂ端，使弹簧与斜面平行，当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时， 弹簧长变为40cm；当弹簧和物体沿斜面匀速上滑时，弹簧长度变为50cm，试求： (1) 弹簧的劲度系数k, （2）物体与斜面间的动摩擦因数μ． 11.一个质量为14克的密度计放在水中，水面在它刻度A处；放在煤油中，油面在它 的刻度B处,如图9.已知煤油的密度ρ=0.8×1033Kg/m，密度计刻度部分的玻璃管外半径 r=0.75cm.试求AB间的距离. 9 1．A 2．AC 3．A 4．A 5．BC Td6． 2224T,mg 7．20；12 8．2．5N平行斜面向下 9．arcsinF/mg 10．250N/m；μ=0．29 11．2cm． 10 如图所示，一根光滑的轻绳子结在墙上的a、b两点，已知绳子的长度等于ao间距的2倍。现用一个光滑的挂钩将质量 为千克的物体挂在绳子上某处，当挂钩静止时，求绳子中的张m 力为多大？ 当重物通过挂钩挂上绳子时，由于在悬挂点物体不一定平衡， 所以挂钩会带动物体一起移动，直至找到平衡点为止。由于同一根绳子中 各处的张力是相等的，所以物体平衡时绳子必须左右对称，以确保水平方 向合力为零，竖直方向上绳子张力的合力应平衡物体的重力。由于=几何分析可知，绳子与竖直方向成30度角，0，所以2Tcos30,mgT,mg/3 一个倾角为的光滑斜面固定在竖直墙壁上，一均匀小球在一水平推力F的作, 用下，静止于墙壁与斜面之间，球与斜面的接触点为P，已知球重为G，球半径为R，推力 大小为F，力的作用线通过球心，则 （A）墙对球的弹力一定小于F （B）斜面对球的弹力大于球的重力 （C）球的重力对P点的力矩等于GR （D）推力F对P点力矩等于FRcos, 正确答案是ABD 水平面上斜辟A的斜面上放有物体B，用水平力F作用于B上，两个物体构成的系统处于静止状态，若水平力F增大一些，整个系统仍然保持静止，则 （A）斜面A对物体B的弹力一定增大 （B）斜面A对物体B的摩擦力一定增大 （C）水平面对斜辟A的弹力一定增大 11 （D）水平面对斜辟A的摩擦力一定增大 正确答案是AD 4 如图，重物Ｐ悬挂于两墙之间，更换绳OA使连接点A向上移，但保持Ｏ的位置不变，则A点向上移时，绳OA的张力 （A） 渐增大 （B）逐渐减小 （C）先增大后小 （D）先减小后增大 本题理论上将可以用代数计算法来处理，考虑到OA的方向在不断的改变，OB 中的拉力也在变化，计算式的讨论可能是比较复杂的，所以，在此我们用图解法处理。 具体作法如图所示， 、的合力大小为物体的重力G，方向竖直向上。最右边的TTAB 图是三角形法则的图，也可以来处理上述问题。 如图用一轻绳把一个小球悬挂在O点，用力水平F拉小球小球处于平衡状态，此时悬线与竖直方向成30度角。保持小球的位置不变，当F沿逆时针转动时，试讨论F的大小变化情况。 , 和共点力平衡条件一样，有固定转动物体的平衡条件也是一个方程，利用它可以计算 未知力或进行力学设计，其一般的解题步骤为： ? 确定研究对象(有固定转轴的物体) ? 分析出转动轴 ? 进行受力分析（转动轴上的力不分析，因为其不产生转动效果） ? 确定各个力的力臂（几何分析） 12 ? 列出平衡方程 M,0, ? 解方程得结果,必要时对结论进行讨论. 如图所示, 一均匀木板长12m200N, 重, 可绕轴o转动, AO长3m400N, 斜端用一最多可承受的拉力的细绳系住, 0使木板呈水平状态且细绳与水平木板的夹角,,60，现有一重为600N的人在板上行走, 为了保证安全, 此人在板上行走的范 围是多大? 本题中的“安全”应指木板不发生翻转现象，即人在板上走动时，木板一直处 于静止状态。当人向右走得太多时，可能绳子短裂，导致木板顺时针翻转；当人向左走得 太多时，木板可能逆时针翻转，这两种情况都是不安全的。 现在让我们来计算翻转与不翻转的临界状态时人的位置，设人最多向右距离点为，ox 由力矩平衡得方程： GOC，Gx,TOBsin,？？(1)12 123代入数椐得200，(,3)，600x,400，(12,3)， 22解得x,4.2m 设人最多向左距离y点为，由力矩平衡得方程： o y,1m代入数据得 GOC,Gy？？(2)12 1．如图，一个木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F、F和摩擦力作21用，木块处于静止状态，其中F,10NF,2NF、。若撤去，121则木块在水平方向受到的合力为【 】 （A）10牛，方向向左 （B）6牛，方向向右 13 （C）2牛，方向向左 （D）零 2．A、B、C三个物块质量分别为M、、，作如图所示的联结，绳子不可伸长，mm0 且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可以不计。若B跟随A一起沿水平桌面作匀速运动，则可以判定 【 】 （A）物块A与桌面之间有摩擦力，大小为 mg0 （B）物块A与B之间有摩擦力，大小为 mg0 （C）桌面对A，B对A，都有摩擦力，两者方向相同，合力为 mg0 （D）桌面对A，B对A，都有摩擦力，两者方向相反，合力为 mg0 3．如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动，由此可知，A、B间的滑动摩擦系数,1 和B、C间的滑动摩擦系数有可能是 【 】 ,2 （A）=0，=0 ,,21 （B）=0，0 ,,,21 （C）0，=0 ,,,21 （D）,0，,0 ,,21 4．下列关于物体受静摩擦力作用的叙述，正确的是 【 】 （A）静摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反 （B）摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同 （C）静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直 （D）静止物体所受静摩擦力一定为零 5．如图，在粗糙水平面上放一个三角形木块a，有一滑块b沿木块斜面匀速下滑，则下列说法中正确的是 【 】 14 （A）a保持静止，且没有相对于水平面运动的趋势 （B）a保持静止，但有相对水平面向右运动的趋势 （C）a保持静止，但有相对水平面向左运动的趋势 （D）没有数据，无法通过计算判断 6．如图所示，位于斜面上的物体MF在沿斜面向上的力作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力的 【 】 （A）方向可能沿斜面向上 （B）方向可能沿斜面向下 （C）大小可能等于零 （D）大小可能等于F 7．图中重物的质量为,轻细线AO和BO的A、B端是固定的。平衡时AO时水平的，m BO与水平面的夹角为,。AO的拉力和BO的拉力的大小是 【 】 FF21 （A） F,mgcos,1 （B） F,mgctg,1 （C） F,mgsin,1 （D） F,mg/sin,2 8．两根长度相等的轻绳，下端悬挂以质量为的物体，上端分别固定在m 水平天花板上的NNMM、点，、两点间的距离为，如图所示，已知两s 绳所能经受的最大拉力均为T，则每根绳的长度不得短于_____________。 9．两个物体A和B，质量分别为M和m，用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止于水平地面上，如图所示，不计摩擦，A对绳的作用力大小与地面对A的作用力的大小分别为 【 】 （A）mg(M,m)g， （B）mgMg， 15 （C）， (M,m)gMg （D）， (M，m)g(M,m)g 10．三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c，支点P、Q在同一水平上，a球的重心O位于球心，b球和c球的重心分别位于球心的正上方和球心 的正下方，如图所示，三球处于平衡状态，支点P对a球的弹力，对b球和c球的弹Na力分别为和，则 【 】 NNbc （A）== NNNabc （B）>> NNNbac （C）<< NNNbac （D）>= NNNabc 11．水平横梁的一端插在墙内，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁 0上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为10千克的重物，，CBA,30，如图所示，则滑轮 2受到绳子的作用力为（g9.8m/s取） 【 】 （A）50牛 （B）503牛 （C）100牛 （D） 1003 12．两个半球壳拼成的球形容器内部抽成真空，球形容器的半径为R，大气压强为P，为使两个半赇壳沿图示箭头方向互相分离，应施加的力F至少为 【 】 2（A）4,Rp 2（B）2,Rp 16 2（C） ,Rp 2（D） ,Rp/2 13．长为5米的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4米的两杆的顶端A、B。绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12牛顿的物体。平衡时，绳中的张力T,___________。 14．用轻质细绳把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示，今对小球a持续施加一 00个向左偏下3030的恒力，并对小球b持续施加一个向右偏上的同样大的恒力，最后达到平衡，表示平衡状态的图可能是 【 】 15．三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能够承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重 物，如图所示，其中OB是水平的，A端、B端固定。若逐渐增加C端所挂物体的质量，则最先断的绳是【 】 （A）必定是OA （B）必定是OB （C）必定是OC （D）可能是OB，也可能是OC 16．如图所示，两个木块的质量分别为 m和m，两轻质弹簧的劲度系12 数分别为kk和，上面木块压在上面的弹簧上（但不栓接），整个系统处于12 平衡状态。现缓慢向上提升上面的木块，直到它刚离开上面弹簧，在这个过 程中下面木块移动的距离为 【 】 mgmg12（A） （B） kk11 17 mgmg12（C） （D） kk22 17．如图所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为和的木块1和2，中间用mm12 一原长为l,、劲度系数为K的轻弹簧连结起来，木块于地面间的滑动摩擦因数为。现用 一水平力向右拉木块2，当两木块一起同样匀速运动时两木块之间的距离是 【 】 ,,（A）l，mgl，(m，m)g （B） 112KK ,mm,12（C）l，mg （D） l()g，2KKmm，12 1、（D） 2、（A） 3、（A）（D） 4、（C） 5、（A） 6、（A）（B）（C）（D） 7、（B）（D） 8、 9、（A） 10、（A） 11、（C） 12、（C） 13、10N 14、（A） 15、（A） 16、（A） 17、（A） 18