2020版高考物理总复习第二章专题探究二共点力的平衡课件.ppt
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- 2020 高考 物理 复习 第二 专题 探究 二共点力 平衡 课件
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1、专题探究二共点力的平衡专题探究二共点力的平衡考点研析考点研析素养提升素养提升考点研析考点研析 核心探究核心探究重难突破重难突破考点一平衡条件的应用考点一平衡条件的应用1.1.共点力的平衡共点力的平衡2.2.静态平衡问题的解题静态平衡问题的解题“五步骤五步骤”【典例典例1 1】 (2017(2017全国全国卷卷,17),17)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距上相距80 cm80 cm的两点上的两点上, ,弹性绳的原长也为弹性绳的原长也为80 cm.80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点将一钩码挂在弹性绳的中点, ,平衡时弹性绳的总长度为平衡时弹
2、性绳的总长度为100 cm;100 cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点点, ,则弹性绳的总长度变为则弹性绳的总长度变为( (弹性绳的伸长始终处于弹性限度内弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()( ) )A.86 cmA.86 cmB.92 cmB.92 cmC.98 cmC.98 cmD.104 cmD.104 cmB B【针对训练针对训练】 (2019(2019江苏盐城调研江苏盐城调研) )如图所示如图所示, ,一只半径为一只半径为R R的半球形碗倒扣在的半球形碗倒扣在水平桌面上水平桌面上, ,处于静止状态处于静止状态. .一质量为一质量为m
3、m的蚂蚁的蚂蚁( (未画出未画出) )在离桌面高度为在离桌面高度为 R R时恰时恰能停在碗的外壁上能停在碗的外壁上, ,则蚂蚁受到的最大静摩擦力大小为则蚂蚁受到的最大静摩擦力大小为( ( ) )A.0.6mgA.0.6mgB.0.8mgB.0.8mgC.0.4mgC.0.4mgD.0.75mgD.0.75mgA A45考点二考点二“死结死结”与与“活结活结”“”“动杆动杆”与与“定杆定杆”模型模型1.1.解题的基本思路解题的基本思路模模型型概概述述1.1.“死结死结”: :理解为绳子的结点是固定的理解为绳子的结点是固定的, ,“死结死结”两侧是两根独立的两侧是两根独立的绳绳, ,两个弹力不一定
4、相等两个弹力不一定相等. .2.2.“活结活结”: :理解为绳子的结点可以移动理解为绳子的结点可以移动, ,一般是由绳跨过滑轮或者一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的绳上挂一光滑挂钩而形成的. .“活结活结”两侧的两个弹力一定相等两侧的两个弹力一定相等, ,它它们合力的方向一定沿两绳的角平分线们合力的方向一定沿两绳的角平分线. .3.3.“动杆动杆”: :是可以绕轴自由转动的轻杆是可以绕轴自由转动的轻杆. .当杆处于平衡状态时当杆处于平衡状态时, ,杆所杆所受到的弹力方向一定沿着杆受到的弹力方向一定沿着杆. .4.4.“定杆定杆”: :被固定了的不发生转动的轻杆被固定了的不发生转动的
5、轻杆. .杆所受到的弹力方向可杆所受到的弹力方向可以沿着杆以沿着杆, ,也可以不沿杆也可以不沿杆. .常常见见情情形形常常见见情情形形高高考考示示例例( (20172017天津卷天津卷,8,8) )改变绳右端高度、两竖直杆距离、改变绳右端高度、两竖直杆距离、绳两端高度差、所挂衣服质量绳两端高度差、所挂衣服质量, ,分析分析绳子拉力大小及悬挂点位置的变化绳子拉力大小及悬挂点位置的变化( (20162016全国全国卷卷,19,19) )系统保持静止系统保持静止, ,外力外力F F方向不变、方向不变、大小改变大小改变, ,分析分析OOOO绳张力、连接绳张力、连接a a和和b b的绳张力、物块的绳张力
6、、物块b b所受支持力所受支持力和摩擦力是否变化和摩擦力是否变化高高考考示示例例( (20162016全国全国卷卷,14,14) )用水平向左用水平向左的力的力F F缓慢拉动结点缓慢拉动结点O,O,分析分析F F和和OAOA段段绳子拉力的变化绳子拉力的变化 ( (20162016全国全国卷卷,17,17) )已知两小已知两小球质量和平衡时球质量和平衡时a,ba,b间的距离间的距离, ,求求小物块的质量小物块的质量 【典例典例2 2】 (2019(2019河北石家庄模拟河北石家庄模拟) )如图如图( (甲甲) )所示所示, ,轻绳轻绳ADAD跨过固定在水平横梁跨过固定在水平横梁BCBC右端的定滑
7、轮挂住一个质量为右端的定滑轮挂住一个质量为M M1 1的物体的物体,ACB=30,ACB=30; ;如图如图( (乙乙) )中轻杆中轻杆HGHG一端一端用铰链固定在竖直墙上用铰链固定在竖直墙上, ,另一端另一端G G通过轻绳通过轻绳EGEG拉住拉住,EG,EG与水平方向也成与水平方向也成3030, ,轻杆轻杆的的G G点用轻绳点用轻绳GFGF拉住一个质量为拉住一个质量为M M2 2的物体的物体, ,求求: :(1)(1)轻绳轻绳ACAC段的张力段的张力T TACAC与轻绳与轻绳EGEG的张力的张力T TEGEG之比之比; ;解析解析: :(1)(1)图图( (甲甲) )中轻绳中轻绳ADAD跨过
8、定滑轮拉住质量为跨过定滑轮拉住质量为M M1 1的物体的物体, ,物体处于平衡状物体处于平衡状态态, ,绳绳ACAC段的拉力段的拉力T TACAC=T=TCDCD=M=M1 1g;g;图图( (乙乙) )中由于中由于T TEGEGsin 30sin 30=M=M2 2g g得得T TEGEG=2M=2M2 2g,g,所以所以得得T TACACTTEGEG=M=M1 12M2M2 2. .答案答案: :(1)M(1)M1 12M2M2 2(2)(2)轻杆轻杆BCBC对对C C端的支持力端的支持力; ;(3)(3)轻杆轻杆HGHG对对G G端的支持力端的支持力. .解析解析: :(2)(2)图图(
9、 (甲甲) )中中, ,根据平衡条件和平行四边形定则可得根据平衡条件和平行四边形定则可得,N,NC C=T=TACAC=M=M1 1g,g,方向和方向和水平方向成水平方向成3030角斜向右上方角斜向右上方; ;题组训练题组训练1.1.“定杆定杆”与与“动杆动杆”问题问题 如图所示如图所示, ,直杆直杆BCBC的一端用铰链固定于竖直墙壁的一端用铰链固定于竖直墙壁, ,另一端固定一个小滑轮另一端固定一个小滑轮C,C,细绳下端挂一重物细绳下端挂一重物, ,细绳的细绳的ACAC段水平段水平. .不计直杆、滑轮不计直杆、滑轮及细绳的质量及细绳的质量, ,忽略所有摩擦忽略所有摩擦. .若将细绳的端点若将细
10、绳的端点A A稍向下移至稍向下移至AA点点, ,使之重新平使之重新平衡衡, ,则此时滑轮则此时滑轮C C的位置的位置( ( ) )A.A.在在A A点之上点之上B.B.与与AA点等高点等高C.C.在在AA点之下点之下D.D.在在AAAA之间之间A A解析解析: :由于杆处于平衡状态由于杆处于平衡状态, ,两段细绳拉力的合力沿杆向下两段细绳拉力的合力沿杆向下, ,又由于同一根绳又由于同一根绳子的张力大小处处相等子的张力大小处处相等, ,而且两细绳的拉力大小相等且等于重物的重力而且两细绳的拉力大小相等且等于重物的重力G,G,根根据平行四边形定则据平行四边形定则, ,合力一定在两绳拉力夹角的角平分线
11、上合力一定在两绳拉力夹角的角平分线上. .细绳的细绳的ACAC段水段水平时平时,ACB=45,ACB=45; ;将细绳的端点将细绳的端点A A稍向下移到稍向下移到AA点点, ,杆再次平衡杆再次平衡时时,ACB45,ACBkk1 1) )的另一轻弹簧的另一轻弹簧, ,在其他条件不变的情况下仍使系统平衡在其他条件不变的情况下仍使系统平衡, ,此此时绳子所受的拉力为时绳子所受的拉力为F FT2T2, ,弹簧的弹力为弹簧的弹力为F F2 2. .下列关于下列关于F FT1T1与与F FT2T2,F,F1 1与与F F2 2大小之间的大小之间的关系关系, ,正确的是正确的是( ( ) )A.FA.FT1
12、T1FFT2T2B.FB.FT1T1=F=FT2T2C.FC.F1 1FF2 2D.FD.F1 1=F=F2 2BCBC考点四平衡中的临界极值问题考点四平衡中的临界极值问题1.“1.“临界状态临界状态”: :可理解为可理解为“恰好出现恰好出现”和和“恰好不出现恰好不出现”某种现象的状态某种现象的状态. .2.2.三种临界条件三种临界条件(1)(1)两接触物体脱离与不脱离的临界条件为相互作用力为两接触物体脱离与不脱离的临界条件为相互作用力为0(0(主要体现为两物体主要体现为两物体间的弹力为间的弹力为0).0).(2)(2)绳子断与不断的临界条件为绳中的张力达到最大值绳子断与不断的临界条件为绳中的
13、张力达到最大值; ;绳子绷紧与松弛的临界绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中的张力为条件为绳中的张力为0.0.(3)(3)存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大静摩擦力力达到最大静摩擦力. .3.3.突破临界和极值问题的三种方法突破临界和极值问题的三种方法(1)(1)极限法极限法: :首先要正确地进行受力分析和变化过程分析首先要正确地进行受力分析和变化过程分析, ,找出平衡的临界点和找出平衡的临界点和极值点极值点; ;临界条件必须在变化中去寻找临界条件必须在变化中去寻找, ,不能停留在一个状态来研究临
14、界问题不能停留在一个状态来研究临界问题, ,而要把某个物理量推向极端而要把某个物理量推向极端, ,即极大和极小即极大和极小. .(2)(2)数学分析法数学分析法: :通过对问题的分析通过对问题的分析, ,依据物体的平衡条件写出物理量之间的函依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系数关系( (画出函数图像画出函数图像),),用数学方法求极值用数学方法求极值( (如求二次函数极值、公式极值、三如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值角函数极值).).(3)(3)物理分析方法物理分析方法: :根据物体的平衡条件根据物体的平衡条件, ,作出力的矢量图作出力的矢量图, ,通过对物理过程的分通过对物理过
15、程的分析析, ,利用平行四边形定则进行动态分析利用平行四边形定则进行动态分析, ,确定最大值与最小值确定最大值与最小值. .A A方法总结方法总结解决临界解决临界( (极值极值) )问题的基本思路问题的基本思路 题组训练题组训练1.1.相对滑动的临界问题相对滑动的临界问题 (2019(2019河南平顶山统考河南平顶山统考)()(多选多选) )有一堆沙子在水平面上有一堆沙子在水平面上堆成圆锥形堆成圆锥形, ,稳定时底角为稳定时底角为,如图所示如图所示. .如果视每粒沙子完全相同如果视每粒沙子完全相同, ,沙子与沙子沙子与沙子之间之间, ,沙子与地面之间的动摩擦因数均为沙子与地面之间的动摩擦因数均
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