2022年高考物理一轮复习夯实核心素养-受力分析和共点力平衡（原卷版）

2.4受力分析和共点力平衡

必备知识清单

一、受力分析

1.受力分析的定义

把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受

力,这个过程就是受力分析.

2.受力分析的一般步骤

二、共点力的平衡

1.平衡状态

物体处于状态或状态.

2.平衡条件：

产合=0或者Error!

如图，小球静止不动，物块匀速运动.

贝!I：小球尸合=.

物块".=，F、,=.

3.平衡条件的推论

(1)二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定

方向—

(2)三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力

与大小相等，方向相反.

（3）多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力

与大小相等，方向相反.

命题点精析（一）受力分析

1.受力分析的四种方法

将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进

整体法

行受力分析

将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行

隔离法

受力分析

在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其

假设法作出存在的假设，然后分析该力存在对物体运动状态

的影响来判断该力是否存在

对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定

动力学分析法

律进行分析求解

典型例题

【例1】“阶下儿童仰面时，清明妆点正堪宜.游丝一断浑无力，莫向东风怨别离.”这是

《红楼梦》中咏风筝的诗，风筝在风力尸、线的拉力户r以及重力G的作用下，能够高高地

飞在蓝天上.关于风筝在空中的受力可能正确的是（A）

【练1】如图所示，水平面上的P、。两物块的接触面水平，二者叠在一起在作用于。上

的水平恒定拉力厂的作用下向右做匀速运动，某时刻撤动力尸后，二者仍能不发生相对滑

动。关于撤去尸前后。的受力个数的说法正确的是（）

A.撤去产前6个，撤去F后瞬间5个

B.撤去尸前5个，撤去F后瞬间5个口

Q

C.撤去产前5个，撤去尸后瞬间4个

D.撤去尸前4个，撤去尸后瞬间4个

【练2】如图所示，用轻绳系住一质量为2〃z的匀质大球，大球和墙壁之间放置

一质量为用的匀质小球，各接触面均光滑。系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的

夹角为a,两球心连线。。2与轻绳之间的夹角为夕，则a、夕应满足（）

1

A.tana=3------

tan8

B.2tana=3------

tan£

C.3tana=tan(a+/?)

D.3tana=2tan(a+g)

命题点精析（二）静态平衡问题

1.静态平衡问题的解题步骤

1（选择研究对象H鳖二常吃di物体或系统，也可以

-T-——J［是结点）作为研究对象

（画受力示意图H对研究对象进行受力分析，画出受力示意图）

（明确解题策略H合成法、分解法、正交分解法、力的三角形法）

（列方】求解H根据平衡条件列出平衡方程，解方程、讨论结果）

2.处理静态平衡问题的常用方法

（1）合成法：物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大

小相等、方向相反。

（2）分解法：物体受三个共点力的作用而平衡，将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。

（3）正交分解法：物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相

互垂直的两组，每组力都满足平衡条件。

（4）力的三角形法：对受三个力作用而平衡的物体，将力平移使三个力组成一个首尾依

次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。

【例2】如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，。点为其球心，碗的内表面

及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为g和m2的小球.当它

们处于平衡状态时，质量为的的小球与O点的连线与水平线的夹角为a=90。，质量为m2

的小球位于水平地面上，设此时质量为m2的小球对地面压力大小为尺，细线的拉力大小

为员,则（）

o

。加2

777777777,

A.FN=（加2—阳l）g

B.FN=m2g

c.FT=­m{g

_［也

D.Fy=\in2—―m\

【练3】某同学参加“筷子夹玻璃珠”游戏。如图所示，夹起玻璃珠后，左侧

筷子与竖直方向的夹角。为锐角，右侧筷子竖直，且两筷子始终在同一竖直平

面内。保持玻璃珠静止，忽略筷子与玻璃珠间的摩擦。下列说法正确的是

A.两侧筷子对玻璃珠的合力比重力大

B.两侧筷子对玻璃珠的合力比重力小

C.左侧筷子对玻璃珠的弹力一定比玻璃珠的重力大

D.右侧筷子对玻璃珠的弹力一定比玻璃珠的重力大

【练4】一根细线上端固定，下端系着一个质量为用的小球。给小球施加拉力

F,使小球平衡后细线跟竖直方向的夹角为仇如图所示。则拉力内）

A.方向可能在图中I区内

B.方向可能在图中n区内

C.最小值为mgcos0

D.最小值为mgtan0

命题点精析（三）动态平衡问题

1.动态平衡：“动态平衡”是指物体所受的力中有些是变力，是动态力,

力的大小和方向均要发生变化，但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状

态，所以叫作动态平衡。

2.分析动态平衡问题的常用方法：

(1)解析法

①列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式；

②根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况。

⑵图解法

①根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化；

②确定未知量大小、方向的变化。

(3)相似三角形法

①根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形，

确定对应边，利用三角形相似知识列出比例式；

②确定未知量大小的变化情况。

【例3】如图所示，用一轻绳将光滑小球P系于竖直墙壁上的。点，在墙壁和球P之间

夹有一长方体物块0，P、。均处于静止状态，现有一铅笔紧贴墙壁从O点开始缓慢下

移，则在铅笔缓慢下移的过程中()

A.细绳的拉力逐渐变小

B.0受到墙壁的弹力逐渐变大

C.0受到墙壁的摩擦力逐渐变大

D.。将从墙壁和小球之间滑落

【练5】(多选)如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的0、6

两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态.如果只人为改变一个条

件，当衣架静止时，下列说法正确的是()

M

/〃〃//，///////，

A.绳的右端上移到》,绳子拉力不变

B.将杆N向右移一些，绳子拉力变大

C.绳的两端高度差越小，绳子拉力越小

D.若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移

mg

【练6】如图所示，垂直墙角有一个截面为半圆的光滑柱体，用细线拉住的小

球静止靠在接近半圆底端的M点。通过细线将小球从"点缓慢向上拉至半圆

最高点的过程中，细线始终保持在小球处与半圆相切。下列说法正确的是

()

A.细线对小球的拉力先增大后减小

B.小球对柱体的压力先减小后增大

C.柱体受到水平地面的支持力逐渐减小

D.柱体对竖直墙面的压力先增大后减小

核心素养大提升

平衡中的临界极值问题

1.问题特点

当某物理量变化时，会引起其他物理量的变化，从而使物体

临界问题所处的平衡状态能够“恰好出现”或“恰好不出现”。在问

题描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述

极值问题一般是指在力的变化过程中出现最大值和最小值问题

2.突破临界问题的三种方法

根据平衡条件列方程，用二次函数、讨论分析、三角函数以

解析法

及几何法等求极值

若只受三个力，则这三个力构成封闭矢量三角形，然后根据

图解法

矢量图进行动态分析

选取某个变化的物理量将问题推向极端（“极大”“极小”

极限法

等），从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来

【例4】如图所示，质量为m=lkg的物块放在倾角为6=37。的斜面体上，斜面体质量为

M=2kg,斜面体与物块间的动摩擦因数为〃=0.2,地面光滑，现