高考物理总复习第二章相互作用基础课3共点力的平衡条件和应用市赛课公开课一等奖省名师获奖课

基础课3共点力平衡条件和应用1/53受力分析1.受力分析：把研究对象(指定物体)在特定物理环境中受到全部力都找出来，并画出

过程。2.受力分析普通次序 (1)画出

。 (2)分析场力(

、电场力、磁场力)。 (3)分析

。 (4)分析

。知识排查受力示意图已知力重力弹力摩擦力2/53共点力平衡条件静止匀速直线运动003/53如图甲所表示，小球静止不动，如图乙所表示，物块匀速运动。则：小球F合＝

FNsinθ＝F推，FNcosθ＝mg。物块Fx＝

，Fy＝

。0F1－Ff＝0F2＋FN－mg＝04/531.二力平衡：假如物体在两个共点力作用下处于平衡状态，这两个力必定大小

，方向

。2.三力平衡：假如物体在三个共点力作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余两个力

大小相等，方向相反。3.多力平衡：假如物体在多个共点力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。平衡条件推论相等相反协力其余几个力协力5/531.思索判断小题速练答案(1)×(2)√(3)×(4)√6/532.(·广东六校联考)一个质量为3kg物体，被放置在倾角为α＝30°固定光滑斜面上，在如图1所表示甲、乙、丙三种情况下处于平衡状态是(g＝10m/s2)(

)A.仅甲图 B.仅乙图C.仅丙图 D.甲、乙、丙图答案

B图17/533.(多项选择)如图2所表示，将一充有氢气气球系在一个石块上，风沿水平方向吹，气球受到风力大小为F风＝kSv2(k是阻力系数，S是迎风横截面积)，石块开始静止于水平地面上，则(

) A.若风速逐步增大，气球会连同石块一起离开地面 B.不论风速多大，气球连同石块都不会离开地面 C.若风速逐步增大，气球会连同石块一起沿地面向左滑动 D.不论风速多大，气球连同石块都不会被吹动图28/53解析解析法分析动态改变。如图，整体分析气球与石块。开始时受力平衡，水平风力增大，不改变竖直方向各个力，则石块不会离开地面，故选项A错误，B正确；开始时系统平衡，有F风＝Ff，又有Ff≤Ffmax＝μFN(μ为石块与地面动摩擦因数)，解得F风≤μFN，若F风增大，竖直方向FN＝(M＋m)g－F浮不变，当F风增大到μFN时，系统会沿地面向左滑动，故选项C正确，D错误。答案

BC9/53受力分析1.受力分析基本思绪(1)研究对象选取方法：整体法和隔离法。(2)基本思绪10/532.整体法与隔离法11/531.一建筑塔吊如图3所表示向右上方匀速提升建筑物料，若忽略空气阻力，则以下相关物料受力图正确是(

)图312/53解析由题意可知，物料匀速运动，协力为零，对物料受力分析知，拉力T与重力mg平衡，故选项A、B、C错误，D正确。答案

D13/532.如图4所表示，质量为m木块A放在一质量为M三角形斜劈B上，斜劈放在水平地面上，现同时用大小为F1和F2、方向相反水平力分别推木块A和斜劈B，它们均静止不动，则(

) A.F1、F2一定等大 B.木块A、斜劈B间一定存在摩擦力 C.斜劈B与地面间一定存在摩擦力 D.地面对斜劈B支持力大小一定等于(M＋m)g

答案

D图414/533.(·广东省百校联盟高三联考)(多项选择)如图5所表示，地面上固定一个斜面，斜面上叠放着A、B两个物块并均处于静止状态。现对物块A施加一斜向上力F作用，A、B两个物块一直处于静止状态。则木块B受力个数可能是(

) A.3个 B.4个 C.5个 D.6个图515/53解析对A受力分析可得，A受竖直向下重力、斜向左上方拉力F、竖直向上支持力及水平向右摩擦力。对B受力分析可得，B受重力、A对B压力、斜面支持力、A对B向左摩擦力，且斜面若对B没有摩擦力则B受到4个力，若斜面对B有摩擦力则B受5个力，选项A、D错误，B、C正确。答案

BC16/53共点力作用下物体平衡分析方法1.平衡中研究对象选取(1)单个物体；(2)能看成一个物体系统；(3)一个结点。2.静态平衡问题解题“五步骤”17/53【典例】(多项选择)如图6所表示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心。一质量为m小滑块，在水平力F作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向夹角为θ。以下关系正确是(

)图618/53解析方法一合成法19/53方法二效果分解法将重力按产生效果分解，如图乙所表示，方法三正交分解法将滑块受力沿水平、竖直方向分解，如图丙所表示，mg＝FNsinθ，F＝FNcosθ，方法四封闭三角形法答案AC20/531.如图7所表示，光滑斜面倾角为θ＝37°，一个能够看成质点小球在轻质细线拉力作用下静止在斜面上，细线与斜面间夹角也为37°，若小球重力为G，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则手对细线拉力等于(

)答案C图721/532.(·全国卷Ⅲ，17)一根轻质弹性绳两端分别固定在水平天花板上相距80cm两点上，弹性绳原长也为80cm。将一钩码挂在弹性绳中点，平衡时弹性绳总长度为100cm；再将弹性绳两端迟缓移至天花板上同一点，则弹性绳总长度变为(弹性绳伸长一直处于弹性程度内)(

) A.86cm B.92cm C.98cm D.104cm22/5323/53

甲

乙答案B24/53A.cosθ＋μsinθ B.cosθ－μsinθC.1＋μtanθ D.1－μtanθ图825/53答案B26/53处理平衡问题三点说明(1)物体受三力平衡时，利用力效果分解法或合成法比较简单。(2)物体受四个或四个以上力作用时，普通采取正交分解法。(3)物体只受三个力作用且三力组成普通三角形，可考虑使用相同三角形法。27/531.动态平衡 (1)所谓动态平衡问题，是指经过控制一些物理量，使物体状态发生迟缓改变，而在这个过程中物体又一直处于一系列平衡状态，常利用图解法处理这类问题。 (2)基本思绪

化“动”为“静”，“静”中求“动”。动态平衡问题分析方法28/532.分析动态平衡问题方法方法步骤解析法(1)列平衡方程求出未知量与已知量关系表示式；(2)依据已知量改变情况来确定未知量改变情况图解法(1)依据已知量改变情况，画出平行四边形边、角改变；(2)确定未知量大小、方向改变相同三角形法(1)依据已知条件画出两个不一样情况对应力三角形和空间几何三角形，确定对应边，利用三角形相同知识列出百分比式；(2)确定未知量大小改变情况力三角形法对受三力作用而平衡物体，将力矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接矢量三角形，依据正弦定理、余弦定理等数学知识求解未知力29/531.(·河北唐山一模)光滑斜面上固定着一根刚性圆弧形细杆，小球经过轻绳与细杆相连，此时轻绳处于水平方向，球心恰位于圆弧形细杆圆心处，如图9所表示。将悬点A迟缓沿杆向上移动，直到轻绳处于竖直方向，在这个过程中，轻绳拉力(

)A.逐步增大 B.大小不变C.先减小后增大

D.先增大后减小图930/53解析方法一当悬点A迟缓向上移动过程中，小球一直处于平衡状态，小球所受重力mg大小和方向都不变，支持力方向不变，对球进行受力分析如图甲所表示，由图可知，拉力T先减小后增大，选项C正确。答案C甲乙31/532.(·湖南株洲二中模拟)(多项选择)如图10所表示，A球被固定在竖直支架上，A球正上方点O悬有一轻绳拉住B球，两球之间连有轻弹簧，平衡时绳长为L，张力为T1，弹簧弹力为F1。若将弹簧换成原长相同劲度系数更小轻弹簧，再次平衡时绳中张力为T2，弹簧弹力为F2，则(

)A.T1>T2 B.T1＝T2 C.F1<F2 D.F1>F2图1032/53答案BD33/533.(·广东省百校联盟高三模拟)质量为M半圆柱体P放在粗糙水平地面上，其右端固定一个竖直挡板AB，在P上放两个大小相同光滑小球C和D，质量均为m，整个装置纵截面如图11所表示。开始时P、C球心连线与水平面夹角为θ，点P、D球心连线处于竖直方向，已知重力加速度为g。则以下说法正确是(

)图1134/53答案C35/532.极值问题当某物理量改变时，会引发其它几个物理量改变，从而使物体所处平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题描述中惯用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述。平衡中临界、极值问题平衡物体极值，普通是指在力改变过程中最大值和最小值问题。1.临界问题36/533.解题思绪处理共点力平衡中临界、极值问题“四字诀”37/531.(·广东汕头二模)如图12所表示，重力都为G两个小球A和B用三段轻绳连接后悬挂在O点上，O、B间绳子长度是A、B间绳子长度2倍，将一个拉力F作用到小球B上，使三段轻绳都伸直且O、A间和A、B间两段绳子分别处于竖直和水平方向上，则拉力F最小值为(

)图1238/53答案A39/53图1340/53答案A41/533.质量为M木楔倾角为θ，在水平面上保持静止，当将一质量为m木块放在木楔斜面上时，它恰好匀速下滑。假如用与木楔斜面成α角力F拉着木块匀速上升，如图14所表示(已知木楔在整个过程中一直静止)。(1)当α＝θ时，拉力F有最小值，求此最小值；(2)当α＝θ时，木楔对水平面摩擦力是多大？图14

42/53解析木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有mgsinθ＝μmgcosθ，即μ＝tanθ。(1)木楔在力F作用下沿斜面向上匀速运动，有Fcosα＝mgsinθ＋FfFsinα＋FN＝mgcosθFf＝μFN则当α＝θ时，F有最小值，为Fmin＝mgsin2θ。43/53(2)因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到地面摩擦力等于F水平分力，即Ff＝Fcos(α＋θ)当F取最小值mgsin2θ时，44/53包括极值临界问题三种解答方法(1)图解法依据平衡条件作出力矢量图，如只受三个力，则这三个力组成封闭矢量三角形，然后依据矢量图进行动态分析，确定最大值和最小值。(如T1求解方法)(2)假设推理法先假设某种临界情况成立，然后依据平衡条件及相关知识进行论证、求解。(如T2求解方法就是假设法)(3)数学方法依据物体平衡条件列方程，在解方程时采取数学知识求极值。通惯用到数学知识有二次函数求极值、讨论公式求极值、三角函数求极值以及几何法求极值等。(如T3求解方法)45/53共点力作用下物体平衡[题源：人教版必修1·P91·T1]

在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁接触点为B(图4.7－6)。足球质量为m，悬绳与墙壁夹角为α，网兜质量不计。求悬绳对球拉力和墙壁对球支持力。图4.7－646/53拓展1在[上题]中迟缓增加悬绳长度，其它条件不变，则悬绳对足球拉力F和墙壁对足球支持力FN改变情况是(

) A.F逐步变大 B.F逐步变小 C.FN逐步变大 D.FN保持不变

答案

B47/53拓展2(·全国卷Ⅱ，14)质量为m物体用轻绳AB悬挂于天花板上