1. 共点力作用下物体的平衡教案1

课标卷高考命题分析

年份

2015年

Ⅰ卷

题号·题型·分值

24题·计算题·12分

模型·情景

磁场中的平衡

题眼分析

两根弹簧、弹簧伸长量增加

难度

中

19题·选择题·6分

Ⅰ卷

2016年

Ⅱ卷

Ⅲ卷

Ⅰ卷

2017年

Ⅲ卷

学习目标：

1、掌握各种性质力的特点与计算方法。

2、熟练掌握共点力作用下平衡条件的应用。

17题·选择题·6分

Ⅱ卷

14题·选择题·6分

17题·选择题·6分

21题·选择题·6分

16题·选择题·6分

24题·计算题·14分

多物体动态平衡

水平与竖直方向力的制约关系

右斜面上存在匀强磁场、金属棒ab匀速下滑

水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O 几何关系

矢量三角形法

正交分解法

绳长随绳与竖直方向的夹角而改变

易

电磁感应、多物体匀速运动

中

单物体动态平衡

多物体静态平衡

单物体动态平衡

物体的平衡

胡克定律；物体的平衡

中

中

中

易

中

3、掌握几种常见的思想及方法：（1）整体法与隔离法；（2）假设法；（3）正交分解法；（4）平行四边形法则（矢量三角形法）；（5）相似三角形法；(6)图解法；（7）等效思想与分解思想

网络构建：

一、课前自学：（知识回扣）

1．弹力

(1)大小：弹簧在弹性限度内，弹力的大小可由胡克定律---------计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可由--------或牛顿运动定律来求解．

(2)方向：一般---------于接触面(或切面)指向------------的方向；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向．

2．摩擦力

(1)大小：滑动摩擦力Ff＝--------与接触面的-------无关；静摩擦力的增大有一个限度，具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求．

(2)方向：沿接触面的--------方向，并且跟物体的相对运动或相对----------的方向相反．

3．电场力

(1)大小：F＝qE.若为匀强电场，电场力则为--------；若为非匀强电场，电场力则与电荷所处的位置有关．点电荷间的库仑力F＝--------. (2)方向：正电荷所受电场力方向与场强方向-------，负电荷所受电场力方向与场强方向----------. 4．安培力

(1)大小：F＝-------，此式只适用于B⊥I的情况，且L是导线的有效长度，当B∥I时F＝----- (2)方向：用--------定则判断，安培力垂直于B、I决定的平面．

5．洛伦兹力

(1)大小：F＝qvB，此式只适用于B⊥v的情况．当B∥v时F＝------. (2)方向：用----------------定则判断，洛伦兹力垂直于B、v决定的平面，洛伦兹力不做功．

6．共点力的平衡

(1)平衡状态：物体静止或做----------- (2)平衡条件：F合＝----或Fx＝----，Fy＝----. (3)常用推论

①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小-------、方向------

②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个--------三角形．

二、课前自学（规律方法）

1．处理共点力平衡问题的基本思路：确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论．

2．常用的方法

(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们的方向时常用-------．

(2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量--------法、正交分解法、相似三角形法、------法等．

3．带电体的平衡问题仍然满足平衡条件，只是要注意准确分析场力——电场力、安培力或洛伦兹力．

4．如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动，则一定是------------------，因为F洛⊥v.题型1 受力分析

整体法与隔离法的应用

例1

(2017·贵州凯里市模拟)如图1所示，形状相同的物块A、B，其截面为直角三角形，相对排放在粗糙水平地面上，光滑球体C架在两物块的斜面上，系统处于静止状态．已知物块A、B的质量都为M，θ＝60°，光滑球C的质量为m，则下列说法正确的是(

)

图1 A．地面对物块A的摩擦力大小为零

1B．地面对物块A的摩擦力大小为mg

2C．物块A对物体C的弹力大小为3mg

21D．物块A对地面的压力大小为Mg＋mg

2

对点拓展练习

1、将重为4mg的均匀长方体物块切成相等的A、B两部分，切面与边面夹角为45°，如图1所示叠放并置于水平地面上，现用弹簧秤竖直向上拉物块A的上端，弹簧秤示数为mg，整个装置保持静止，则(

) A.地面与物块间可能存在静摩擦力

B.物块对地面的压力大于3mg C.A对B的压力大小为mg D.A、B之间静摩擦力大小为

图2 1．在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析．

2．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．

3．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22

mg

该物体的受力，此法叫“转移研究对象法”．

题型2 物体的动态平衡

例题2、(2016·全国卷Ⅱ，14)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图3所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中(

)

A．F逐渐变大，T逐渐变大

B．F逐渐变大，T逐渐变小

图3

C．F逐渐变小，T逐渐变大

D．F逐渐变小，T逐渐变小

对点拓展练习2 如图4所示，一光滑小球静置在光滑半球面上，被竖直放置的光滑挡板挡住，现水平向右缓慢地移动挡板，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面且球面始终静止)，挡板对小球的推力F、半球面对小球的支持力FN的变化情况是(

)

A．F增大，FN减小

B．F增大，FN增大

图4

C．F减小，FN减小

D．F减小，FN增大

总结：这类题的特点是三个共点力平衡，通常其中一个力大小、方向均不变，另一个力方向不变，大小变，第三个力大小、方向均改变。还有时是一个力大小、方向不变，另一个力大小不变，方向变，第三个力大小、方向都改变。（图解法）

题型3 电学中的平衡问题

例3

如图5所示，物体P、Q可视为点电荷，电荷量相同．倾角为θ、质量为M的斜面体放在粗糙水平面上，将质量为m的物体P放在粗糙的斜面体上．当物体Q放在与P等高(PQ连线水平)且与物体P相距为r的右侧位置时，P静止且受斜面体的摩擦力为0，斜面体保持静止，静电力常量为k，则下列说法正确的是(

)

图5 A．P、Q所带电荷量为mgktan θ

B．P对斜面体的压力为0 r2C．斜面体受到地面的摩擦力为0

D．斜面体对地面的压力为(M＋m)g

1．点电荷间的作用力大小要用库仑定律．

2．安培力方向的判断要先判断磁场方向、电流方向，再用左手定则，同时注意立体图转化为平面图．

3．电场力或安培力的出现，可能会对压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使用．

对点拓展练习3 3．如图6所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根直导体棒，在导体棒中通有垂直纸面向里的电流，图中a点在导体棒正下方，b点与导体棒的连线与斜面垂直，c点在a点左侧，d点在b点右侧，现欲使导体棒静止在斜面上，下列措施可行的是(

)

图6 A．在a处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒

B．在b处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒

C．在c处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒

D．在d处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒

4．(多选)(2017·辽宁葫芦岛市模拟)如图7所示装置，两倾斜放置彼此平行的光滑金属导轨，与水平方向成α角，置于方向竖直向上的匀强磁场中，现将电阻为R的金属杆横跨在导体杆上正好处于静止状态，为使金属杆能向下滑动，可行的办法是(

) B

图7 A．使可变电阻R3的滑动触头向右滑动

B．使可变电阻R3的滑动触头向左滑动

C．减小磁场的磁感应强度

D．增大磁场的磁感应强度

高考题精选精练

1．(多选)(2016·全国卷Ⅰ·19)如图8所示，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态．若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则(

)

图8 A．绳OO′的张力也在一定范围内变化

B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

2．(2016·海南卷·2)如图9，在水平桌面上放置一斜面体P，两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，整个系统处于静止状态．若将a和b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示．则(

)

图9

A．f1＝0，f2≠0，f3≠0

C．f1≠0，f2≠0，f3＝0

B．f1≠0，f2＝0，f3＝0 D．f1≠0，f2≠0，f3≠0 3．(2015·全国卷Ⅰ，24)如图10所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。

图10

4．(2014·山东理综·14)如图11，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千．某次维修时将两轻绳剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变．木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后(

)

图11 A．F1不变，F2变大

C．F1变大，F2变大

课堂总结：

B．F1不变，F2变小

D．F1变小，F2变小

1平衡问题的解题思路：

内力与外力确定平研究对象受力分析判断待求作衡状态→受力平衡的→→系统外力：整体法

用力是内力a＝0物体或系统系统内力：隔离法还是外力

2．带电体的平衡问题仍然满足平衡条件，只是要注意准确分析场力——电场力、安培力或洛伦兹力。

(1)

3．处理电学问题中的平衡问题的方法：

与纯力学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化。

方法选取研究对象――→“整体法”或“隔离法”

电场力F＝Eq或安培力F＝BIl多了受力分析――→

或洛伦兹力F＝qvB列平衡方程―→F合＝0或Fx＝0，Fy＝0

4.总结：①回归课本夯实基础，仔细看书把书本中的知识点掌握到位

②练习为主提升技能，做各种类型的习题，在做题中强化知识

③整理归纳举一反三，对易错知识点、易错题反复巩固

④掌握力与物体的平衡常用解题思路与技巧方法

5.作业布置：练习题1