2025版《新亮剑》高中物理：第二章 相互作用含答案

2025版《新亮剑》高中物理：第二章相互作用第二章相互作用核心素养考点内容高考真题备考建议物理观念力的相互作用共点力的平衡2023广东T2(静态平衡)2023山东T2(静态平衡)2023浙江T6(静态平衡)2023江苏T7(静态平衡)2022浙江T3(受力分析)2022浙江T11(静态平衡)2022广东T1(静态平衡)2022辽宁T4(力的分解)2022河北T7(动态平衡)2022湖南T5(力的平衡)2022湖北T11(电磁平衡)高考主要考查力平衡问题与平衡类连接体问题,情境新颖。复习应熟练掌握弹力方法的判断方法和大小的分析与计算的规律,加强物体的受力分析,掌握用力的合成与分解、共点力平衡的方程解题,尤其是以生活中的实际问题为背景考查静力学的知识科学思维合力与分力科学探究胡克定律力的平行四边形定则科学态度与责任力的合成与分解的应用力的平衡应用第1讲重力弹力摩擦力对应学生用书P23考点一力重力弹力一、力1.定义:力是①的相互作用。

2.作用效果:使物体发生形变或改变物体的②(即产生加速度)。

3.四种基本相互作用:引力相互作用、③相互作用、强相互作用和弱相互作用。

二、重力1.产生:由于地球的④而使物体受到的力。

2.大小:G=⑤。可用弹簧测力计测量重力。

3.方向:总是⑥。

4.重心:其位置与物体的⑦和形状有关。

三、弹力1.定义:发生⑧的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力。

2.产生的条件:(1)物体间直接⑨;

(2)接触处发生⑩。

3.方向:总是与施力物体形变的方向。

答案①物体与物体间②运动状态③电磁④吸引⑤mg⑥竖直向下⑦质量分布⑧弹性形变⑨接触⑩弹性形变相反1.悬挂法(两次悬挂)确定物体的重心。悬挂重物的A点时,可知重物的重心在直线AB上,悬挂重物的D点时,可知重物的重心在直线DE上,故可知重物的重心在图中C点。(说明:物体的重心不一定在物体上)

2.如图,在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被这两面镜子反射,最后射到墙上,形成一个光点。按压两镜之间的桌面,观察墙上光点位置的变化。这个现象说明了什么?答:桌面受到压力将发生肉眼看不出的微小形变,但借助该装置可观察到桌面的微小形变。光线被平面镜两次反射,把压桌面时产生的微小形变放大。

角度1力重力1.力的五性:力具有物质性、相互性、共存性、矢量性、独立性等特征。2.重心:物体的每一部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点,即物体的重心。(1)影响重心位置的因素:物体的几何形状;物体的质量分布。(2)不规则薄板形物体重心位置的确定方法:悬挂法。(2024届抚顺质检)图为仰韶文化时期的一款尖底瓶,该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”。下面有关瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是()。A.瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力B.瓶中的水越多,瓶的重心一定越高C.瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点D.瓶的重心一定在两条绳子连线的交点上答案C解析瓶所受重力是地球对瓶的吸引力的一个分力,A项错误;瓶本身的重心是不变的,随着装入瓶中的水的增加,瓶的重心位置可能先降低然后再逐渐升高,B项错误;根据重心的定义,瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点,C项正确;瓶的重心不一定在两条绳子连线的交点上,D项错误。1.重心是物体各部分所受重力的等效作用点,并非物体的各部分重力都作用于重心。2.重心位置与质量分布和物体形状有关,质量分布均匀、形状规则的物体的重心在物体的几何中心上。3.物体的重心可以不在物体上。角度2弹力的分析与计算考向1弹力有无的判断方法条件法思路根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断形变较明显的情况例证人站在杆的一端,将杆压弯,人与杆间一定存在弹力假设法思路假设将与研究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的运动状态是否发生改变,若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定存在弹力例证细线竖直、斜面体光滑,因去掉斜面体,小球的状态不变,故小球只受细线的拉力,不受斜面体的支持力替换法思路用细绳替换装置中的杆,看能不能维持原来的力学状态,如果能维持,则说明这个杆提供的是拉力;否则,提供的是支持力例证用绳替换杆AB,原装置状态不变,说明杆AB对A施加的是拉力;用绳替换杆AC,原状态不能维持,说明杆AC对A施加的是支持力状态法思路由运动状态分析弹力,即物体的受力必须与物体的运动状态相符,依据物体的运动状态,由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程,求物体间的弹力例证升降机以加速度a=g加速下降时,物体不受底板的弹力作用(2024届泉州质检)一辆小车匀速前进,车厢顶部用细线竖直悬挂一小球,如图所示,小球下方与一光滑斜面接触。关于小球的受力,下列说法正确的是()。A.小球一定受重力和细线对它的拉力B.小球一定受重力、细线对它的拉力和斜面对它的弹力C.小球一定受重力和斜面对它的弹力D.小球一定受细线对它的拉力和斜面对它的弹力答案A解析小球必定受到重力和细线的拉力。小球和光滑斜面接触,假设斜面对小球有弹力,小球将受到三个力作用,重力和细线的拉力在竖直方向上,弹力垂直于斜面向上,三个力的合力不可能为零,与题设条件矛盾,故斜面对小球没有弹力,A项正确。考向2弹力方向的判断下图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况,其中正确的是()。答案C解析A项中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态,由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上,A项错误。B项中如果左边的绳有拉力,则竖直向上的那根绳就会发生倾斜,所以左边的绳没有拉力,B项错误。球与面接触的弹力方向,过接触点垂直于接触面,则D项中大半圆对小球的支持力FN2方向应沿过小球与圆弧接触点的半径指向大半圆的圆心,D项错误。球与球相接触的弹力方向,垂直于过接触点的公切面而指向受力物体,C项正确。1.常见模型中弹力的方向如下:2.根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。考向3弹力的计算如图所示,与竖直墙壁成53°角的轻杆一端斜插入墙中并固定,另一端固定一个质量为m的小球,水平轻质弹簧处于压缩状态,弹力大小为34mg(g表示重力加速度大小),则轻杆对小球的弹力大小为()。A.53mgBC.45mg D.5答案D解析小球处于静止状态,其所受合力为零,对小球进行受力分析,如图所示,由图中几何关系可得F=(mg)2+341.弹力产生在直接接触的物体之间,但直接接触的物体之间不一定存在弹力。2.绳只能产生拉力,不能产生支持力,且绳的弹力方向一定沿着绳收缩的方向。3.杆既可以产生拉力,也可以产生支持力,弹力的方向可以沿着杆,也可以不沿着杆。角度3胡克定律1.胡克定律:F=kx(弹簧长度的变化量x,不等于弹簧形变以后的长度)2.计算弹力大小的三种方法:(1)根据胡克定律进行求解。(2)根据力的平衡条件进行求解。(3)根据牛顿第二定律进行求解。考向1胡克定律的应用(2023年山东卷)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g,相邻两盘间距1.0cm,重力加速度大小g=10m/s2。弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系数为()。A.10N/m B.100N/mC.200N/m D.300N/m答案B解析由题知,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平,则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相邻两盘间距,则有mg=3kx,解得k=100N/m,B项正确。考向2胡克定律与图像的结合(多选)一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图像如图所示。根据图像判断,下列说法正确的是()。A.弹簧的劲度系数为1N/mB.弹簧的劲度系数为100N/mC.弹簧的原长为6cmD.弹簧伸长0.02m时,弹力的大小为4N答案BC解析弹簧处于原长时,弹簧的弹力应为0,由此可知弹簧原长为6cm,C项正确。进一步分析可得,图像左半部分为弹簧处于压缩状态,右半部分为弹簧处于伸长状态,由F=kx知k=Fx=66×10-2N/m=100N/m,A项错误,B项正确。当x1=0.02m时,F1=kx1=21.应用胡克定律解题时,一定要清楚F=kx中的x是指弹簧的形变量。弹簧弹力的方向可以根据弹簧是处于压缩状态还是处于伸长状态来确定。反之,如果知道弹力的方向,也可确定弹簧是处于压缩状态还是伸长状态。2.胡克定律F=kx的变形式为ΔF=kΔx。考点二摩擦力项目静摩擦力滑动摩擦力产生条件接触面①;接触处有②

两物体间有③

两物体间有④

大小0<Ff≤FfmFf=⑤

方向与受力物体⑥的方向相反

与受力物体⑦的方向相反

作用效果总是阻碍物体间的⑧

总是阻碍物体间的⑨

答案①粗糙②弹力③相对运动趋势④相对运动⑤μFN⑥相对运动趋势⑦相对运动⑧相对运动趋势⑨相对运动在图中,重50N的木箱静止在水平地面上,与地面间的动摩擦因数为0.2。当其受到水平推力F=5N时,地面对木箱的摩擦力大小为5N;当水平推力F=15N时,地面对木箱的摩擦力大小为10N。

角度1静摩擦力的判断与计算1.静摩擦力的判断先判断物体的状态(加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力,然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向牛顿第三定律法先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力的方向2.静摩擦力大小的计算方法(1)物体处于平衡状态:利用平衡条件求解。(2)物体处于加速状态:应用牛顿第二定律F合=ma求解。(3)最大静摩擦力:与接触面间的压力成正比,其值略大于滑动摩擦力,通常认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,即Fmax=μFN。考向1静摩擦力方向的判断如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,物体B置于斜面上,一细绳跨过光滑的定滑轮与物体A、B相连接,连接B的一段细绳与斜面平行。已知A、B、C都处于静止状态,则()。A.B受C的摩擦力一定不为零B.C受地面的摩擦力一定为零C.C有沿地面向右滑的趋势,一定受到地面向左的摩擦力D.将细绳剪断,若B依然静止在斜面上,此时地面对C的摩擦力方向水平向左答案C解析若mBgsinθ=mAg,则B受C的摩擦力为零,A项错误;以B、C两物体组成的系统为研究对象,系统受斜向右上方的拉力而静止,故C有沿地面向右滑动的趋势,C一定受到地面向左的摩擦力,B项错误,C项正确;若将细绳剪断,B依然静止在斜面上,以B、C为整体,可知地面对C无摩擦力,D项错误。考向2静摩擦力大小的计算(2024届张家口质检)一同学从t=0时刻起逐渐增加水平推力,在推动水平地面上箱子的过程中三个时刻(t1、t2、t3)的漫画图如图所示。假设t1时刻该同学对箱子的推力为5N,t2时刻推力为10N,t3时刻推力为15N。下列说法正确的是()。A.t1时刻箱子受到地面的摩擦力等于5NB.箱子对地面的压力就是箱子的重力C.t2时刻箱子受到地面的摩擦力大于10ND.箱子与地面的滑动摩擦力一定为15N答案A解析t1时刻箱子处于静止状态,据平衡条件可知,其受到地面的摩擦力等于5N,A项正确;箱子对地面的压力大小与箱子的重力大小相等,但两个力性质不同,不能说箱子对地面的压力就是箱子的重力,B项错误;t2时刻箱子仍处于静止状态,受到地面的摩擦力等于10N,C项错误;用15N的力把箱子推走了,此时的推力大于箱子与地面的滑动摩擦力,即箱子与地面的滑动摩擦力小于15N,D项错误。角度2滑动摩擦力大小的计算1.公式法:Ff=μFN(1)μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关。(2)FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力的大小。2.状态法:利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解。考向1摩擦定律的应用(2024届石家庄质检)如图所示,A、B两物体叠放在水平地面上,A物体质量m=20kg,B物体质量M=30kg。处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁,另一端与A物体相连,轻弹簧处于自然状态,其劲度系数为250N/m,A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.5。现用一水平推力F作用于物体B上使B缓慢地向墙壁移动,当移动0.2m时,水平推力F的大小为(已知A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2)()。A.350N B.300NC.250N D.200N答案B解析假设A、B间没有相对滑动,则轻弹簧的压缩量x=0.2m,此时轻弹簧的弹力大小F=kx=50N,而A与B间的最大静摩擦力FfA=μmg=100N,所以A、B之间没有相对滑动,它们之间的摩擦力为静摩擦力,其大小Ff1=50N,B与地面间的摩擦力为滑动摩擦力,其大小Ff2=μ(m+M)g=250N,由B缓慢移动可知,推力的大小F=Ff1+Ff2=300N,滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关。考向2静、动摩擦力的综合计算(2024届青岛模拟)长木板上表面的一端放有一个质量为m的木块,木块与木板接触面上装有摩擦力传感器,如图1所示,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角θ变大),另一端不动,摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力Ff随角度θ的变化图像如图2所示。下列判断正确的是()。A.木块与木板间的动摩擦因数μ=tanθ1B.木块与木板间的动摩擦因数μ=FC.木板与地面的夹角为θ2时,木块做自由落体运动D.木板由θ1转到θ2的过程中,木块的速度变化越来越快答案D解析当夹角为θ1时,最大静摩擦力为Ff2,而滑动摩擦力为Ff1,此时木块是加速下滑的,则有μmgcosθ1<mgsinθ1,解得μ<tanθ1,由μmgcosθ1=Ff1解得μ=Ff1mgcosθ1,A、B两项错误;当木板与地面的夹角为θ2时,木块只受重力,但速度不为零,C项错误;在木板由θ1转到θ2的过程中,根据牛顿第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma,摩擦力大小的计算方法角度3摩擦力的四种突变问题分类图示说明“静—静”突变在水平力F作用下,物体静止于斜面上,F突然增大时物体仍静止,则物体所受静摩擦力的大小或方向将“突变”“静—动”突变物体放在粗糙水平面上,作用在物体上的水平力F从零逐渐增大;当物体开始滑动时,物体所受水平面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力“动—静”突变滑块以v0冲上斜面做减速运动,当到达某位置时速度减为零后静止在斜面上,此时滑块所受滑动摩擦力就“突变”为静摩擦力“动—动”突变水平传送带的速度v1大于滑块的速度v2,滑块受到水平向右的滑动摩擦力,当传送带突然被卡住时,滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左考向1“静—静”突变(2024届黄冈质检)如图1所示,一物块放在粗糙斜面上,在平行斜面向上的外力F作用下,斜面和物块始终处于静止状态。当F按图2所示规律变化时,物块与斜面间的摩擦力大小变化规律可能是()。答案D解析依题意,若开始静摩擦力的方向沿斜面向上,则有F+Ff=mgsinθ,在力F减小的过程中,Ff增大,直到力F减小到零时Ff恒定,D项符合题意;若开始静摩擦力的方向沿斜面向下,则有F=Ff+mgsinθ,在力F减小的过程中,Ff先减小到零,然后反向增大到mgsinθ,恒定,无选项对应。分析摩擦力突变问题的方法1.分析临界状态,物体由相对静止变为相对运动,或者由相对运动变为相对静止,或者受力情况发生突变,往往是摩擦力突变问题的临界状态。2.确定各阶段摩擦力的性质和受力情况,做好各阶段摩擦力的分析。考向2“静—动”突变(2024届襄阳检测)(多选)如图1所示,A、B两个质量均为m的物体叠放在水平面上,B的上、下表面均水平,A物体与一拉力传感器通过细绳相连接,连接拉力传感器和物体A的细绳保持水平。从t=0时刻起,用一水平向右且随时间逐渐增大的力F作用在B物体上,拉力传感器的示数随时间变化的图线如图2所示,已知重力加速度大小g及题中的t1、t2,且最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力。A与B、B与水平面间的动摩擦因数均为μ,下列说法正确的是()。A.0~t1时间内,A、B之间的静摩擦力逐渐增大B.t1~t2时间内,水平面与B之间为滑动摩擦力C.0~t1时间内,A、B之间无摩擦力D.t2时刻,B与水平面之间的摩擦力为2μmg答案CD解析0~t1时间内,B处于静止状态,假设A受到摩擦力作用,则传感器会有拉力,而由图2可知,在这段时间传感器没有示数,说明A没有受到拉力,所以A、B之间没有摩擦力,A项错误,C项正确;t1~t2时间内,由图2可知,传感器的拉力逐渐增大,则A所受的摩擦力也在逐渐增大,这时A、B相对地面还是处于静止状态,故水平面与B之间为静摩擦力,B项错误;由图2可知,t2时刻,B相对地面滑动,地面所受的正压力大小FN=2mg,故B与水平面之间的摩擦力f=μFN=2μmg,D项正确。考向3“动—静”突变(2024届恩施模拟)如图所示,把一重为G的物体,用一水平方向的推力F=kt(k为恒量且大于0,t为时间)压在竖直的足够高的平整墙上,从t=0开始,物体所受的摩擦力Ff随t变化的关系大致是()。答案B解析物体在竖直方向上只受重力G和摩擦力Ff的作用,由于Ff从零开始均匀增大,开始一段时间Ff<G,物体加速下滑;当Ff=G时,物体的速度达到最大值;之后Ff>G,物体向下做减速运动,直至速度为零。在整个运动过程中,摩擦力为滑动摩擦力,其大小Ff=μFN=μF=μkt,即Ff与t成正比,是一条过原点的倾斜直线。在物体速度减为零后,滑动摩擦力突变为静摩擦力,其大小Ff=G,所以物体静止后的图线为平行于t轴的直线,B项正确。考向4“动—动”突变(2024届大连检测)(多选)如图1所示,足够长且匀速转动的传送带与水平面的夹角为θ,在传送带上某位置轻轻放置一小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数为μ,小木块的速度随时间变化的关系如图2所示,v0、t0已知,则()。A.传送带一定沿逆时针方向转动B.μ=tanθ+vC.传送带的速度大于v0D.t0后,木块的加速度为2gsinθ-v答案AD解析若传送带沿顺时针方向转动,当木块下滑时(mgsinθ>μmgcosθ),木块将一直做匀加速运动到底端;当木块上滑时(mgsinθ<μmgcosθ),木块先做匀加速运动,在速度与传送带速度相等后将做匀速运动,两种情况均不符合题图2的图像,故传送带沿逆时针方向转动,A项正确。木块在0~t0内,所受滑动摩擦力方向沿传送带向下,木块匀加速下滑,即有a1=gsinθ+μgcosθ,由题图2可知a1=v0t0,则μ=v0gt0cosθ-tanθ,B项错误。经过分析,由题图2可知,传送带的速度等于v0,C项错误。木块与传送带的速度相等后的加速度a2=gsinθ-μgcosθ,代入μ可得a2=1.站稳了,就是精品一件,倒下了,就是乱石一堆。如图所示,a、b、c三个形状不规则的石块叠放在一起,放置于水平面上并保持静止,下列说法正确的是()。A.b对a的作用力大小一定小于a的重力大小B.c对b的作用力大小一定大于b的重力大小C.b对a的作用力方向一定垂直二者的接触面向上D.水平面对c一定有摩擦力,且方向沿水平方向向左答案B解析对a石块分析,根据二力平衡,可知b对a的作用力大小等于a的重力大小,A项错误;对a、b两个石块整体分析,根据二力平衡,可知c对b的作用力大小等于a、b重力之和,大于b的重力大小,B项正确;b对a的作用力方向竖直向上,不一定垂直接触面,C项错误;把三个石块看作整体,可知水平地面对c一定没有摩擦力,D项错误。2.(改编)如图所示,小明用25N的水平向右的力推所受重力为100N的木箱,推不动,木箱此时受到的摩擦力大小为F1;如果小明用35N的水平力恰能推动木箱,此时木箱与地面间的摩擦力大小为F2;如果小明把木箱推动了,此时木箱与地面间摩擦力大小为F3,木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.3,则F1、F2、F3的大小分别为()。A.25N、35N、30NB.25N、35N、15NC.25N、25N、30ND.0、25N、35N答案A解析在25N水平向右的力的作用下,木箱没有动,保持静止状态,水平方向上推力和摩擦力是平衡力,摩擦力大小是25N。用35N的水平力恰能推动木箱,则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力,所以木箱与地面间的最大静摩擦力为35N。木箱运动后,木箱与地面间摩擦力为滑动摩擦力,F3=μFN=30N,A项正确。3.(改编)下列关于一个玻璃瓶在不同情况下受到摩擦力的说法正确的是()。A.瓶子静止在粗糙的水平面上,瓶子一定受到摩擦力B.瓶子静止在倾斜的桌面上,瓶子受到沿斜面向下的静摩擦力C.瓶子被握在手中,瓶口朝上,增大手的握力,瓶子受到的摩擦力增大D.瓶子压着一纸条,挡住瓶子把纸条抽出,瓶子受到的摩擦力方向沿纸条运动方向答案D解析瓶子静止在粗糙的水平面上,瓶子相对于水平面无相对运动和相对运动趋势,没有摩擦力,A项错误;瓶子静止在倾斜的桌面上时,瓶子有沿斜面下滑的运动趋势,瓶子受到沿斜面向上的静摩擦力,B项错误;瓶子被握在手中,竖直方向上瓶子受重力,根据二力平衡知瓶子还受手对它的静摩擦力,增大手的握力,瓶子受到的摩擦力不变,C项错误;纸条抽出过程中,瓶子与纸条间有弹力,还有相对运动,所以存在滑动摩擦力,瓶子受到的摩擦力方向沿纸条运动方向,D项正确。见《高效训练》P91.(教材改编)(多选)一重力为100N的木箱放在水平地板上,至少要用35N的水平推力,才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用30N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速直线运动。由此可知()。A.木箱与地板间的最大静摩擦力为35NB.木箱所受的滑动摩擦力为30NC.木箱与地板间的动摩擦因数为0.35D.木箱与地板间的动摩擦因数为0.3答案ABD解析由题意知,木箱与地板间的最大静摩擦力为35N,滑动摩擦力为30N,由Ff=μFN,FN=mg,联立得μ=Ffmg=30N100N=0.3,故A、B、2.(2024届合肥质检)悬挂比较轻的洗刷用具的小吸盘如图所示,安装拆卸都很方便,其原理是排开吸盘与墙壁间的空气,依靠大气压紧紧地将吸盘压在竖直墙壁上。则下列说法正确的是()。A.吸盘与墙壁间有四对相互作用力B.墙壁对吸盘的作用力沿水平方向C.若大气压变大,吸盘受到的摩擦力也变大D.大气对吸盘的压力与墙壁对吸盘的弹力是一对平衡力答案D解析吸盘与墙壁间存在弹力和摩擦力两对相互作用力,A项错误;墙壁对吸盘的弹力沿水平方向且垂直于墙面,墙壁对吸盘的摩擦力方向竖直向上,所以弹力和摩擦力的合力方向斜向上,即墙壁对吸盘的作用力斜向上,B项错误;吸盘所受摩擦力与重力大小相等、方向相反,与大气压无关,C项错误;大气对吸盘的压力与墙壁对吸盘的弹力大小相等,方向相反,是一对平衡力,D项正确。3.某客机的质量为72.5t,g=10m/s2。下列关于该客机的说法正确的是()。A.该客机的重力就是地球对客机的吸引力B.该客机匀速飞行时的重力小于加速飞行时的重力C.该客机的重力大小约为7.25×105ND.该客机的重力的受力物体和施力物体分别是地球和客机答案C解析重力是因地球的吸引而使物体受到的力,是地球对物体的吸引力的一个分力,方向竖直向下,A项错误;客机的重力与它的运动状态无关,客机匀速飞行时的重力等于其加速飞行时的重力,B项错误;G=mg=7.25×105N,C项正确;客机的重力的受力物体和施力物体分别是客机和地球,D项错误。4.(多选)关于下列四幅图的描述正确的是()。A.图1中,画出的是物体A的重力的示意图B.图2中,即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由脚发生形变产生的C.图3中,碗对筷子下端的弹力沿筷子斜向上,如图中箭头所示D.图4中小球受到的弹力方向沿杆斜向上,如图中箭头所示答案AB解析力的示意图只考虑力的方向和作用点,A项正确;发生形变的物体是施力物体,即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由脚发生形变产生的,B项正确;碗对筷子的弹力应垂直碗的该处切面斜向上,C项错误;小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态,由二力平衡可得小球受到的弹力方向应竖直向上,D项错误。5.(2024届中山模拟)一根轻弹簧如图所示,其自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5。在弹性限度内,当挂上80N重物时指针正对刻度45,若要使指针正对刻度20,所挂重物的重力为()。A.40NB.30NC.20ND.因k值未知,无法计算答案B解析弹簧的自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5,当挂上80N重物时指针正对刻度45,知弹簧形变量x1=45-5=40,指针正对刻度20时,弹簧的形变量x2=20-5=15,由胡克定律F=kx,F'=80N=kx1,F″=G=kx2,解得G=30N,B项正确。6.(2024届宁波质检)(多选)运动员骑着自行车在水平赛道上做匀速圆周运动时,以下说法正确的是()。A.将运动员和自行车看作一个整体,整体受到重力、弹力、摩擦力和向心力作用B.自行车所受地面的摩擦力方向与运动方向相反C.自行车所受地面的摩擦力方向指向轨迹的圆心D.运动员骑车沿圆周做加速运动时,自行车所受摩擦力的方向与运动方向间的夹角小于90°答案CD解析向心力是效果力,由摩擦力提供,摩擦力的方向指向圆心,A、B两项错误,C项正确;运动员骑车沿圆周加速运动时,自行车所受摩擦力沿半径方向的分力提供向心力,沿运动方向的分力使自行车加速,摩擦力的方向斜向前,与运动方向的夹角小于90°,D项正确。7.(2024届南京质检)现代的激光打印机都是自动进纸的,有一种进纸原理如图所示。进纸槽里叠放有一叠白纸,进纸时滚轮以竖直向下的力F压在第一张白纸上,并沿逆时针方向匀速转动,确保第一张纸与第二张纸发生相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。滚轮与白纸之间的动摩擦因数为μ1,白纸与白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为μ2,每张白纸的质量为m。不考虑静电力的影响,已知重力加速度为g。下列说法正确的是()。A.滚轮对第一张白纸的摩擦力大小为μ1FB.第二、三张白纸间的摩擦力大小为μ2(F+2mg)C.第三、四张白纸间的摩擦力大小为μ2(F+mg)D.越靠近底座白纸间的摩擦力越大答案C解析滚轮与第一张白纸间的摩擦力为静摩擦力,其大小F0≤μ1F,A项错误;第一、二张白纸间的滑动摩擦力大小F12=μ2(F+mg),第二、三张白纸间的静摩擦力大小F23=F12=μ2(F+mg),B项错误;第三、四张白纸间的静摩擦力大小F34=F12=μ2(F+mg),C项正确;第一张白纸下面的所有白纸间的静摩擦力大小均为F12=μ2(F+mg),D项错误。8.(2024届宁波质检)一运动员在走廊里用双腿撑墙,使自己静止于两墙之间(全身离地有一定高度)。下列说法正确的是()。A.运动员对墙壁的压力是墙壁发生形变产生的B.墙壁对运动员的摩擦力方向沿墙面向下C.墙壁越粗糙,则墙壁对运动员的摩擦力越大D.运动员对墙壁的压力增大,其所受摩擦力不变答案D解析运动员对墙壁的压力是脚发生形变产生的,A项错误;以运动员为研究对象,运动员受到重力和墙对运动员的摩擦力,处于平衡状态,根据平衡条件,可知墙壁对运动员的摩擦力和重力大小相等、方向相反,沿墙面竖直向上,与墙壁的粗糙程度和运动员对墙壁的压力大小没有关系,故B项错误,D项正确。9.(2024届合肥质检)(多选)如图1所示,一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上的质量为10kg的木箱,木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图2所示,下列说法正确的是(g取10m/s2)()。A.木箱所受的最大静摩擦力Ffm=21NB.木箱所受的最大静摩擦力Ffm=20NC.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2答案AD解析木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大,最大静摩擦力为21N,当推力F>21N时,静摩擦力变为滑动摩擦力,大小为20N,木箱与地面间的动摩擦因数μ=Ffmg=0.2,A、10.(2024届襄阳质检)(多选)缓慢关门时(关门方向为图中箭头方向)门锁的示意图如图所示,若弹簧始终处于压缩状态,则下列说法正确的是()。A.关门时锁壳对锁舌的弹力方向向右B.关门时锁壳对锁舌的弹力方向垂直于锁舌的斜面C.关门时弹簧弹力变大D.关门时弹簧弹力方向与锁壳对锁舌的弹力方向在一条直线上答案BC解析关门时,锁壳对锁舌的弹力方向与接触面垂直,即垂直于锁舌的斜面,A项错误,B项正确。关门时,弹簧的压缩量增大,根据胡克定律F=kx可知弹簧弹力变大,C项正确。被压缩的弹簧弹力的方向沿着弹簧向两边,锁壳对锁舌的弹力方向垂直于锁舌的斜面,显然两者不在一条直线上,D项错误。11.(2024届成都质检)如图所示,长为3L的木板从光滑水平面滑上长为5L的粗糙桌面,停止运动时木板右端离开桌面边缘的距离为L,则该过程中,木板所受摩擦力Ff与位移x的关系图像是()。ABCD答案D解析由Ff=μFN可知,随着长为3L的木板逐渐进入粗糙桌面,木板所受摩擦力Ff均匀增大,全部进入粗糙桌面后到木板最终停止,木板所受支持力不变,则木板所受摩擦力Ff也不再改变,D项正确。12.(多选)如图所示,某同学将一本质量M=1.2kg且分布均匀的大字典放在水平桌面上,一张白纸(质量和厚度均可忽略不计,页面大于字典页面)夹在字典最深处,白纸离桌面的高度是字典高度的13,已知白纸上、下表面与字典书页之间的动摩擦因数均为μ1=0.25。现用一与白纸长边垂直的水平拉力F将白纸从字典中匀速拉出,此过程中字典始终保持静止,设最大静摩摩擦力大小等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2。在白纸被拉出字典的过程中以下说法正确的是()。A.字典与桌面间的摩擦力始终不变B.拉力F的大小始终不变C.拉力F的最大值为4ND.字典与桌面间的动摩擦因数μ2的最小值为1答案CD解析字典与桌面间的静摩擦力大小Ff=F,设字典的宽度为L,当将白纸向右拉出位移大小为x时,白纸上方受到字典的压力FN=23Mg·L-xL,此时白纸受到的拉力大小F=2μ1FN,可得F=4μ1Mg(L-x)3L,可知当x增大时,F减小,A、B两项错误;当x=0时,拉力的最大值Fmax=4μ1Mg3=4N,C项正确;第2讲力的合成与分解对应学生用书P29考点一力的合成1.共点力几个力作用在物体的同一点,或它们的①或其延长线交于一点,这几个力叫作共点力。

2.合力与分力(1)定义:如果一个力产生的②跟几个共点力共同作用产生的效果相同,这一个力就称为那几个力的合力,原来那几个力称为分力。

(2)关系:合力和分力是③的关系。

3.力的合成(1)定义:求几个力的合力的过程。(2)运算方法:④定则。

答案①作用线②效果③等效替代④平行四边形两个弹簧秤拉橡皮条的合力与一个弹簧秤拉橡皮条的力的效果相同。实验表明:合力与两分力之间关系满足平行四边形定则。

(注)合成与分解遵循平行四边形定则的物理量为矢量,矢量一定既有大小又有方向,但既有大小又有方向的物理量不一定是矢量,如“电流(有很多答案,符合要求的均对)”。

角度1合力与分力的关系1.平行四边形定则:求两个互成角度的共点力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两条邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,如图1所示。2.三角形定则:把两个矢量首尾相连,从而求出合矢量,如图2所示。考向1用作图法求合力(教材习题改编)一物体受到三个共面共点力F1、F2、F3的作用,三力的矢量关系如图所示(小方格边长相等),则下列说法正确的是()。A.三力的合力有最大值F1+F2+F3,方向不确定B.三力的合力有唯一值,大小为3F3,方向与F3同向C.三力的合力有唯一值,大小为2F3,方向与F3同向D.由题给条件无法求合力大小答案B解析应先合成其中两个力,再合成第三个力,根据本题特点先合成F1和F2,如图所示,再求F12与F3的合力。由图可知F合=3F3,方向与F3同向,B项正确。考向2合力范围的确定1.两个共点力的合力范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2。(1)两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小。(2)合力的大小不变时,两分力随夹角的增大而增大。(3)当两个力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两个力同向时,合力最大,为F1+F2。2.三个共点力的合力范围(1)最大值:三个力同向时,其合力最大,为Fmax=F1+F2+F3。(2)最小值:以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力的最小值为零,即Fmin=0;如果不能,则合力的最小值等于最大的一个力减去另外两个力的大小之和,即Fmin=F1-(F2+F3)(F1为三个力中最大的力)。题型1合力的范围(多选)一物体静止于水平桌面上,两者之间的最大静摩擦力为5N,现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点,三个力的大小分别为2N、2N、3N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是()。A.物体所受静摩擦力可能为2NB.物体所受静摩擦力可能为4NC.物体可能仍保持静止D.物体一定被拉动答案ABC解析两个2N的力的合力范围为0~4N,然后与3N的力合成,则三力的合力范围为0~7N,而最大静摩擦力为5N,因此可判定A、B、C三项正确,D项错误。两个力的合力大小1.两个分力一定时,夹角θ越大,合力越小。2.合力一定,两等大分力的夹角越大,两分力越大。3.合力可以大于分力,等于分力,也可以小于分力。题型2合力大小的矢量图(2024届乌鲁木齐质检)如图所示,小宁利用计算机研究分力F1、F2与合力F的关系。保持分力F1的大小和方向不变,F2的大小不变,使F1、F2间的夹角θ由0°逐渐增大到360°的过程中,合力F的箭头的轨迹图形为()。答案A解析解法1:以O点为坐标原点,F1所在方向为x轴正方向,建立直角坐标系(如图甲),则合力F的箭头位置坐标值为x=F1+F2cosθ,y=F2sinθ,可得(x-F1)2+y2=F22,这是一个圆心在(F1,0)、半径大小为F2的圆的方程,即合力F的箭头的轨迹为圆形,甲乙解法2:平移力矢量F2,让其首端与矢量F1尾端重合,由矢量三角形法则作出合力F(如图乙)。保持分力F1的大小和方向不变,F2的大小不变,在F1、F2间的夹角θ由0°逐渐增大到360°的过程中,可知合力F的箭头轨迹为一圆周,A项正确。角度2合力的计算法类型图示计算一般情况F=Ftanα=F几种特例两力互相垂直F=Ftanθ=F两力等大,夹角为θF=2F1cosθF与F1夹角为θ几种特例两力等大且夹角为120°合力与分力等大(2024届平顶山质检)射箭时,若释放的瞬间弓弦的拉力为100N,对箭产生的作用力为120N,其弓弦的拉力如图中F1和F2所示,对箭产生的作用力如图中F所示,则弓弦的夹角α应为(cos53°=0.6)()。A.53° B.127° C.143° D.106°答案D解析弓弦拉力的合成如图所示,由于F1=F2=100N,由几何知识得2F1cosα2=F合,又F合=F=120N,则cosα2=F合2F1=0.6,所以α2=53°,力的合成问题常常与几何知识结合,解题时要画好受力示意图,有助于利用形象思维直观地分析问题。考点二力的分解1.力的分解是力的合成的逆运算,遵循①定则或②定则。

2.分解方法(1)按力产生的③分解。

(2)正交分解①定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。②建立坐标轴的原则:一般选共点力的作用点为原点。在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则(尽可能让更多的力在坐标轴上);在动力学中,以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。3.实例:如图,将结点O所受的力进行分解。答案①平行四边形②三角形③效果1.一个力可以分解为无数对分力。为了研究问题的方便,我们一般将力按照力的的方向分解。

答案作用效果2.生活中经常用刀来劈开物体。图是刀刃的横截面,F是作用在刀背上的力,若刀刃的横截面是等腰三角形,刀刃两侧面的夹角为θ,则刀劈物体时对物体侧向推力的大小FN=。

答案F解析将F沿垂直两侧面的方向分解,如图所示,由几何关系可知,F=2FNsinθ2,解得FN=F角度1按力的作用效果分解(2021年广东卷)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为α和β,α<β,如图所示。忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是()。A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力答案B解析耕索对曲辕犁拉力的水平分力大小F1x=Fsinα,竖直方向的分力大小F1y=Fcosα,耕索对直辕犁拉力的水平分力大小F2x=Fsinβ,竖直方向分力大小为F2y=Fcosβ,由于α<β,则F1x<F2x,F1y>F2y,A项错误,B项正确;无论曲辕犁匀速前进或直辕犁加速前进,耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力属于物体间的相互作用力,总是大小相等、方向相反的,C、D两项错误。按力的作用效果分解的五种常见情形实例分解思路拉力F可分解为水平方向的分力F1=Fcosα和竖直方向的分力F2=Fsinα重力分解为沿斜面向下的力F1=mgsinα和垂直斜面向下的力F2=mgcosα重力分解为使球压紧挡板的分力F1=mgtanα和使球压紧斜面的分力F2=重力分解为使球压紧竖直墙壁的分力F1=mgtanα和使球拉紧悬线的分力F2=重力分解为拉紧AO线的分力F2和拉紧BO线的分力F1,大小F1=F2=角度2力的正交分解方法应用物体受到多个力F1,F2,F3,…作用,求合力F时,可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解用正交分解法求合力x轴上的合力:Fx=Fx1+Fx2y轴上的合力:Fy=Fy1+Fy2合力大小:F=F合力方向:tanθ=F(2022年辽宁卷)如图所示,蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上,并处于静止状态。蛛丝OM、ON与竖直方向夹角分别为α、β(α>β)。用F1、F2分别表示OM、ON的拉力,则()。A.F1的竖直分力大于F2的竖直分力B.F1的竖直分力等于F2的竖直分力C.F1的水平分力大于F2的水平分力D.F1的水平分力等于F2的水平分力答案D解析将结点O左、右两边蛛丝的拉力沿水平与竖直方向正交分解,水平方向有F1sinα=F2sinβ,即F1的水平分力等于F2的水平分力,C项错误,D项正确;由α>β可知F1<F2,F1的竖直分力大小为F1cosα,F2的竖直分力大小为F2cosβ,有F1cosα<F2cosβ,A、B两项错误。正交分解法是分析力或其他矢量问题的常用方法,往往适用于下列情况:1.物体受到三个以上的力的情况。2.物体受到三个力的作用,其中有两个力互相垂直的情况。3.只分析物体某一方向的运动情况时,需要把不沿该方向的力正交分解,然后分析该方向上的受力情况。角度3力的二次分解与多解题型1力的二次分解(2024届武汉联考)如图所示,两滑块放在光滑的水平面上,中间用一细线相连,轻杆OA、OB搁在滑块上,且可绕铰链O自由转动,两杆长度相等,夹角为θ,当用竖直向下的力F作用在铰链上时,滑块间细线的张力为多大?答案F2tan解析把竖直向下的力F沿两杆OA、OB方向分解,如图甲所示,则杆作用于滑块上的力F1=F2=F2cosθ2;杆对滑块的作用力F1产生两个效果:沿水平方向推滑块的力F1'和竖直向下压滑块的力F1″,因此,将F1沿竖直方向和水平方向分解,如图乙所示,则细线上的张力FT与F1'大小相等,即FT=F1sinθ2=F2cosθ2·sinθ题型2力的分解中的多解问题已知条件示意图解的情况已知合力与两个分力的方向(非共线力)有唯一解已知合力与两个分力的大小在同一平面内有两解、一解或无解(当F<|F1-F2|或F>F1+F2时无解;当F=F1+F2或F=|F1-F2|时有一解)已知合力与一个分力的大小和方向有唯一解已知合力与一个分力的大小及另一个分力的方向(非共线力)在0<θ<90°时,有三种情况:(1)当F1=Fsinθ或F1>F时,有一组解(2)当F1<Fsinθ时,无解(3)当Fsinθ<F1<F时,有两组解若90°<θ<180°,仅F1>F时有一组解,其余情况无解(教材习题改编)已知两个共点力的合力大小为50N,分力F1的方向与合力F的方向成30°角,分力F2的大小为30N。则()。A.F1的大小是唯一的B.F2的方向是唯一的C.F2有两个可能的方向D.F2可取任意方向答案C解析作出F1、F2和F的矢量三角形图如图所示,可以看出:因F2=30N,F20=25N,且F2<F,所以F1的大小有两个,即图中F1'和F1″,F2的方向有两个,即图中F2'的方向和F2″的方向,A、B、D三项错误,C项正确。已知合力与一个分力的大小及另一个分力的方向,力的分解不唯一,会产生多值与临界问题。考点三物体的受力分析牛顿第三定律一、受力分析受力分析把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有力找出来,并画出受力示意图一般顺序重力→弹力→摩擦力→其他力常用方法整体法将几个物体作为一个整体来分析的方法隔离法将研究对象与周围物体分隔开分析的方法假设法若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在或不存在的情况假设,然后就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在二、牛顿第三定律1.作用力和反作用力两个物体之间的作用总是①的。一个物体对另一个物体施加了力,另一个物体一定②对这一个物体也施加了力,物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。

2.牛顿第三定律(1)内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小③,方向④,作用在同一条直线上。

(2)表达式:F=-F'。答案①相互②同时③相等④相反1.如图1所示,将两拉力传感器的挂钩相互钩住,沿相反方向拉或压两力传感器,两力传感器记录两力的动态变化如图2所示。图1图2(1)图2表明什么现象?(2)通过该实验得出什么结论?答案(1)两条图线对应的纵坐标大小相等、符号相反。(2)作用力与反作用力总是大小相等、方向相反,且作用在一条直线上。2.如图,粗糙的长方体木块A、B叠在一起,放在水平桌面上,B木块受到一个水平方向的力的牵引,但仍然保持静止。问B木块受到哪几个力的作用?答案B木块受到重力、牵引力、桌面的支持力和摩擦力、压力(A为施力物体)。(注)A与B间没有摩擦力!角度1受力分析受力分析的四个步骤考向1力的示意图(2024届济南质检)“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢。”放风筝是民间传统游戏之一。如图所示,一只风筝高高地悬停在空中,已知风筝受到重力G、绳子拉力F1、空气作用力F2,下列受力分析示意图可能正确的是()。ABCD答案C解析在A、B、D三个图中,合力不可能为零,风筝不能处于平衡状态,只有C图在三个力的作用下风筝能处于平衡状态,C项正确。受力分析要注意的几个问题1.防止“添力”。应注意区分内力和外力,区分性质力和效果力,区分施力和受力。2.防止“漏力”。严格按照重力、弹力、摩擦力、其他力的步骤进行受力分析是防止“漏力”的有效办法。3.受力分析还要密切注意物体的运动状态,运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力的有无及方向。考向2受力分析(多选)如图所示,在水平力F作用下,A、B保持静止。若A与B的接触面是水平的,且F≠0,则B的受力个数可能为()。A.3B.4C.5D.6答案BC解析先对A、B整体受力分析,受重力、水平力F、支持力;当水平力F平行斜面向上的分力大于重力沿斜面向下的分力时,有上滑趋势;当水平力F平行斜面向上的分力小于重力沿斜面向下的分力时,有下滑趋势;当水平力F平行斜面向上的分力等于重力沿斜面向下的分力时,无滑动趋势。再对A受力分析,受水平力F、重力、支持力和向左的静摩擦力,共4个力。最后对B受力分析,受重力、A对B的压力和向右的静摩擦力、斜面对B的支持力,若B物体相对斜面有滑动趋势,则还要受到斜面的静摩擦力,若相对斜面无滑动趋势,则不受斜面的静摩擦力,即物体B可能受4个力,也可能受5个力,B、C两项正确。【变式1】(多选)若例10中的力F作用在B上(如图),则B的受力个数可能为()。A.3个B.4个C.5个D.6个答案BC解析B物体一定受重力、斜面的支持力、A对B的压力和力F,斜面对B可能有摩擦力,也可能没有,B可能受4个力或5个力,B、C两项正确。【变式2】若例10中水平向右的推力改为水平向左的拉力作用在B上,斜面改为物块C,如图所示,整个系统处于静止状态,则以下说法正确的是()。A.物块A的受力个数为4个B.物块B的受力个数为4个C.地面对物块C的支持力小于三者重力之和D.地面对物块C的摩擦力大小等于F,方向水平向右答案D解析对A进行受力分析,根据平衡条件知A只受重力和支持力2个力的作用,A项错误;对B进行受力分析,有重力、A对B的压力、C施加的垂直斜面向上的支持力、拉力F,根据平衡条件可知还有C施加的平行斜面向上的摩擦力,共5个力的作用,B项错误;以A、B、C整体为研究对象进行受力分析,根据平衡条件知地面对物块C的支持力等于三者重力之和,C项错误;对A、B、C整体进行受力分析,根据平衡条件知地面对物块C的摩擦力大小等于F,方向水平向右,D项正确。受力分析的基本技巧1.要善于转换研究对象,尤其是对于摩擦力不易判定的情形,可以先分析与之相接触、受力较少的物体的受力情况,再应用牛顿第三定律判定。2.假设法是判断弹力、摩擦力的存在及方向的基本方法。角度2牛顿第三定律考向1牛顿第三定律的理解1.作用力与反作用力的关系2.相互作用力与平衡力的比较比较项一对作用力和反作用力一对平衡力不同点受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系同时产生、同时消失不一定同时产生、消失叠加性两力作用效果不可抵消,不可叠加,不可求合力两力作用效果可相互抵消,可叠加,可求合力,合力为零力的性质一定是同性质的力性质不一定相同相同点大小方向大小相等、方向相反、作用在同一条直线上在“鸟巢欢乐冰雪季”期间,花样滑冰中的男运动员水平托举着女运动员在水平冰面上一起滑行。下列说法正确的是()。A.因为男运动员稳稳地托举着女运动员一起滑行,所以男运动员对女运动员的支持力大于女运动员受到的重力B.男运动员受到的重力和冰面对他的支持力是一对平衡力C.女运动员对男运动员的压力与冰面对男运动员的支持力是一对作用力和反作用力D.男运动员对冰面的压力与冰面对他的支持力是一对作用力和反作用力答案D解析男运动员稳稳地托举着女运动员一起滑行,在水平冰面上运动,竖直方向没有加速度,所以男运动员对女运动员的支持力大小等于女运动员受到的重力,A项错误;男运动员除了受到重力、冰面对他的支持力外,还受到女运动员对他的压力,三个力平衡,B项错误;女运动员对男运动员的压力与男运动员对女运动员的支持力是一对作用力和反作用力,C项错误;男运动员对冰面的压力与冰面对他的支持力是一对作用力和反作用力,D项正确。考向2牛顿第三定律的应用(2020年浙江卷)图片是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面,一质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着,当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时,氦气球对其有大小为56mg、方向竖直向上的拉力作用,使其有“人类在月球上行走”的感觉,若将人视为质点,此时工作人员()。A.受到的重力大小为16B.受到的合力大小为16C.对球面的压力大小为16D.对球面的作用力大小为16答案D解析工作人员的质量为m,则工作人员受到的重力G=mg,A项错误;工作人员在球面上缓慢行走,处于平衡状态,所受合力为0,B项错误;工作人员所在的球面位置不水平,对球面的压力不等于16mg,C项错误;由平衡条件可得球面对工作人员的作用力F=mg-56mg=16mg,由牛顿第三定律可得,工作人员对球面的作用力大小为16当不能直接求解物体受到的某个力时,可先求它的反作用力,如求压力时可先求支持力。在许多问题中,摩擦力的求解亦是如此。利用牛顿第三定律转换研究对象,可以使我们分析问题的思路更灵活、更开阔。考向3受力分析与牛顿第三定律结合(2024届沈阳模拟)如图所示,一质量为m的物体放在质量为M、倾角为θ的斜面体上,斜面体置于粗糙的水平地面上,用平行于斜面的力F拉物体使其沿斜面向下做匀速运动,斜面体始终静止,重力加速度大小为g,则下列说法正确的是()。A.斜面体对地面的摩擦力大小为FcosθB.地面对斜面体的支持力大小为(M+m)gC.物体对斜面体的摩擦力的大小为FD.斜面体对物体的作用力竖直向上答案A解析由于斜面体和物体都处于平衡状态,将斜面体和物体看成一个整体,由受力情况可得地面对斜面体的摩擦力大小为Fcosθ,地面对斜面体的支持力大小为(M+m)g+Fsinθ,由牛顿第三定律可知,A项正确,B项错误;隔离物体进行受力分析,斜面体对物体的摩擦力大小为F+mgsinθ,由牛顿第三定律可知,C项错误;斜面体对物体的作用力即为物体受到的支持力与摩擦力的合力,由力的合成可知斜面体对物体的作用力与物体的重力和F的合力大小相等、方向相反,故斜面体对物体的作用力不在竖直方向上,D项错误。1.如图,在天花板上吊有一台电风扇,当电风扇静止时,挂钩受到的拉力大小为F1。当通电后叶片平稳转动时,挂钩受到的拉力大小为F2。关于F1和F2的大小,下列说法正确的是()。A.F1可能大于F2B.F1可能小于F2C.F1一定大于F2D.F1一定小于F2答案C解析当电风扇静止时,挂钩所受的拉力F1大小等于电风扇的重力G的大小。当通电后叶片平稳转动时,电风扇受到三个力,电扇的重力、挂钩对电扇的拉力和空气对电扇叶片向上的作用力,所以F2的大小小于电风扇的重力G的大小,F1一定大于F2,C项正确。2.如图所示,在粗糙水平面上有一个三角形木块,在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量分别为m和2m的木块,已知三角形木块和两木块都是静止的,则三角形木块所受外力的个数为()。A.5个B.6个C.7个D.8个答案B解析对三角形木块和两木块整体分析,地面对三角形木板有一个支持力,没有摩擦力,两木块对三角形木块分别有一个压力和静摩擦力,所以三角形木块所受外力的个数为6个,B项正确。3.(多选)如图,质量为m1的小明踩着质量为m2的滑板车冲上质量为M的斜面,到最高点后,小明用力推一下固定在斜面上的挡板,然后匀速滑下来。全过程小明相对滑板车保持不动,脚不着地,斜面始终静止在水平地面。可知()。A.冲上斜面过程中,斜面受到地面水平向右的摩擦力B.冲上斜面过程中,斜面对地面的压力小于(M+m1+m2)gC.沿斜面匀速下滑过程中,小明受到滑板车沿斜面向上的摩擦力D.沿斜面匀速下滑过程中,滑板车受到斜面的作用力小于(m1+m2)g答案BC解析冲上斜面过程中,小明和滑板车所受合力沿斜面向下,对斜面、小明和滑板车整体进行受力分析如图甲,可知,斜面受到地面水平向左的摩擦力,地面对斜面的支持力小于(M+m1+m2)g,由牛顿第三定律知,斜面对地面的压力小于(M+m1+m2)g,A项错误,B项正确。沿斜面匀速下滑过程中,如图乙,小明受力平衡,小明受到滑板车沿斜面向上的摩擦力,C项正确。沿斜面匀速下滑过程中,对滑板车和小明整体进行受力分析如图丙,滑板车所受支持力和摩擦力的合力等于(m1+m2)g,D项错误。4.如图所示,带有定滑轮的三角形斜面置于粗糙的水平面上,光滑的轻绳绕过定滑轮,两端分别系有质量为m、M的物体A、B,整个装置处于静止状态。已知斜面的倾角为37°,物体B与斜面间的动摩擦因数为0.5,且所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法中正确的是()。A.三角形斜面受地面的摩擦力大小与两物体的质量m、M有关B.物体B受到斜面的支持力随物体A的质量的变化而变化C.物体B与物体A的质量关系可能为M=5mD.物体B受到的摩擦力随着m的增大而逐渐增大答案C解析以斜面及两物体整体为研究对象,整体只受重力和支持力,相对地面并无运动趋势,故不受摩擦力,A项错误;对B所受重力进行正交分解,在垂直于斜面的方向有N-Mgcos37°=0,则N的大小与物体A的质量无关,B项错误;据题意知T=mg,当Mgsin37°=mg时,物体B受到的摩擦力为零,当Mgsin37°大于mg时,物体B受到的摩擦力沿斜面向上,若为最大静摩擦力,则有Mgsin37°=mg+f,代入得M=5m,C项正确;物体B受到的摩擦力沿斜面向上时,物体B受到的摩擦力随着m的增大而逐渐减小,D项错误。见《高效训练》P111.一条鱼在水中正沿直线水平向左匀速游动。在这个过程中,关于水对鱼的作用力F与鱼的重力G的示意图正确的是()。答案A解析鱼在水中匀速运动,受力平衡。水对鱼的作用力与鱼的重力相平衡,A项正确。2.如图所示,一个同学拉着行李箱(其拉杆可自由转动)沿水平地面匀速前进,不考虑空气的阻力,则以下说中正确的是()。A.行李箱受到两对平衡力的作用B.行李箱受到一对平衡力的作用C.该同学对行李箱的拉力与行李箱受到的地面的摩擦力的合力方向一定沿竖直方向D.改变拉力的方向,则行李箱受到的地面摩擦力与支持力合力的方向一定改变答案C解析行李箱受到四个力的作用,如图所示,这四个力中没有哪两个力是相互平衡的关系,A、B两项错误;由于mg与FN在竖直方向,而箱受到的合力为零,故拉力F与摩擦力Ff的合力一定沿竖直向上,C项正确;设Ff与FN的合力方向与地面的夹角为θ,由tanθ=FNFf=1μ知θ3.(教材改编)两个力F1和F2间的夹角为θ,两力的合力为F,以下说法不正确的是()。A.若F1、F2的大小和方向一定,则F的大小和方向一定B.若F1与F2大小不变,θ角越小,合力F就越大C.如果夹角θ不变,F1大小不变,只要增大F2,合力F就必然增大D.合力F的作用效果与两个分力F1和F2共同产生的作用效果是相同的答案C解析根据平行四边形定则,若F1、F2的大小和方向一定,则F的大小和方向一定,A项正确;若F1与F2大小不变,θ角越小,合力F就越大,B项正确;若θ角为钝角且不变,F1大小不变,增大F2时,合力F可能先变小后增大,如图所示,C项错误;合力与分力的作用效果是相同的,D项正确。4.(教材改编)有两个力,它们的合力为0。现在把其中一个向东6N的力改为向南(大小不变),它们的合力大小为()。A.6N B.62N C.12N D.0答案B解析两个力合力为0,其中一个向东的力为6N,则另一个力向西且大小也为6N,将向东的6N的力改为向南,则向西的6N的力与向南的6N的力的合力大小为62N,B项正确。5.港珠澳大桥的一部分如图所示,这部分斜拉桥的一根塔柱两侧共有8对钢索,每一对钢索等长。每一条钢索与塔柱均成α角,若不计钢索的自重,且每条钢索承受的最大拉力均为F。则该塔柱所承受钢索的最大合力为()。A.8Fcosα C.16Fcosα D.8Fcosα答案C解析如图所示,每对钢索对塔柱的拉力的合力方向竖直向下,大小F0=2Fcosα。故该塔柱所承受钢索的最大合力Fm=8F0=16Fcosα,C项正确。6.刀、斧、凿等切削工具的刃部叫作劈,斧头劈木柴的情境图如图所示。劈的纵截面是一个等腰三角形,使用劈的时候,垂直劈背加一个力F,这个力产生两个作用效果,使劈的两个侧面推压木柴,把木柴劈开。设劈背的宽度为d,劈的侧面长为l,不计斧头的自身重力,则劈的侧面推压木柴的力约为()。A.dlF B.ldF C.l2dF 答案B解析斧头劈木柴时,设两侧面推压木柴的力分别为F1、F2且F1=F2,如图。根据几何三角形与力的三角形相似,有dF=lF1,得推压木柴的力F1=F2=ld7.(2024届广州质检)超市里磁力防盗扣的内部结构及原理如图所示,在锥形金属筒内放置四颗小铁珠(其余两颗未画出),工作时弹簧通过铁环将小铁珠挤压于金属筒的底部,同时,小铁珠陷于钉柱上的凹槽里,锁死防盗扣。当用强磁体吸引防盗扣的顶部时,铁环和小铁珠向上移动,防盗扣松开。已知锥形金属筒底部的圆锥顶角是120°,弹簧通过铁环施加给每个小铁珠竖直向下的力F,小铁珠锁死防盗扣,每个小铁珠对钉柱产生的侧向压力为(不计摩擦以及小铁珠的重力)()。A.33F B.32F C.F D.答案A解析将力F分解为沿垂直于钉柱的压力和垂直斜面的压力,则由几何关系可知tan60°=FF1,则每个小铁珠对钉柱产生的侧向压力大小F1=33F8.(2024届天津模拟)汽车的机械式手刹(驻车器)系统的结构示意图如图所示,结构对称。当向上拉动手刹拉杆时,手刹拉索(不可伸缩)就会拉紧,拉索OD、OC分别作用于两边轮子的制动器,从而实现驻车的目的。则以下说法正确的是()。A.当OD、OC两拉索夹角为60°时,三根拉索的拉力大小相等B.拉动手刹拉杆时,拉索AO上的拉力总比拉索OD和OC中任何一个的拉力大C.若在AO上施加一恒力,OD、OC两拉索夹角越小,拉索OD、OC拉力越大D.若保持OD、OC两拉索拉力不变,OD、OC两拉索越短,拉动拉索AO越省力答案D解析当OD、OC两拉索夹角为120°时,三根拉索的拉力大小才相等,A项错误;拉动手刹拉杆时,当OD、OC两拉索夹角大于120°时,拉索AO上的拉力比拉索OD和OC中任何一个拉力都小,B项错误;根据平行四边形定则可知,若在AO上施加一恒力,OD、OC两拉索夹角越小,拉索OD、OC拉力越小,C项错误;若保持OD、OC两拉索拉力不变,OD、OC两拉索越短,则两力夹角越大,合力越小,即拉动拉索AO越省力,D项正确。9.如图,耕地过程中,耕索与竖直方向成θ角,牛通过耕索拉犁的力为F,犁对耕索的拉力为T,忽略耕索质量,则()。A.耕索对犁拉力的水平分力为FsinθB.耕索对犁拉力的竖直分力为FsinθC.犁匀速前进时,F和T的合力为零D.犁加速前进时,有F>T答案A解析如图,将力F进行正交分解,可得Fx=Fsinθ,Fy=Fcosθ,A项正确,B项错误;耕索拉犁的力F和犁对耕索的拉力T为一对相互作用力,作用在两个物体上,不能够进行合成,C项错误;相互作用力永远是等大的,D项错误。10.一位同学不幸因某次事故小腿受伤,在医院中用如图所示的装置进行牵引治疗(脚与动滑轮间用绑带绑住)。不计滑轮的摩擦和绳子质量,重力加速度g取10m/s2,则这个牵引装置对他的作用力大小约为()。A.114NB.120NC.144ND.168N答案C解析如图所示,把人和动滑轮看成整体,牵引装置对人的作用力有三个,沿F1和F3的方向建立坐标系,则利用正交分解可得,牵引装置对他的作用力大小为F=(F3+F2x)2+(F11.(多选)如图所示,在“共点力合成”的实验中,橡皮条一端固定于P点,另一端连接两个弹簧测力计,分别用力F1和F2拉两个弹簧测力计(两个力的方向夹角小于90°),将结点拉至O点。现让F1大小不变,方向在纸面内沿顺时针方向转动某一角度,且F1始终处于PO左侧,要使结点仍位于O点,则关于F2的大小和图中的θ角,下列方法可行的是()。A.增大F2的同时增大θ角B.增大F2的同时减小θ角C.增大F2而保持θ角不变D.减小F2的同时增大θ角答案ABC解析对O点进行受力分析,它受到两个弹簧测力计的拉力和橡皮条的拉力,要使O点位置不变,则橡皮条长度不变,其拉力大小、方向不变,F1的大小不变,根据力的平行四边形定则作出F2的可能情况:如图甲所示,可以在增大F2的同时增大θ角,A项正确;如图乙所示,可以在增大F2的同时减小θ角,B项正确;如图丙所示,可以增大F2而保持θ角不变,C项正确;根据平行四边形定则可知,减小F2的同时增大θ角是不能组成平行四边形的,D项错误。12.(2024届东城区质检)在建造房屋的过程中,建筑工人用轻绳穿过与重物固定连接的光滑圆环,将重物从高台运到地面的过程,可以简化为如图所示的情境:工人甲和乙站在同一水平高台上分别握住轻绳,甲在A点静止不动,乙站在B点缓慢释放轻绳,使重物下降。在乙释放一小段轻绳的过程中,下列分析正确的是()。A.绳的拉力大小不变B.工人甲受到高台的支持力不变C.工人甲受到高台的摩擦力变大D.工人甲受到高台和绳的作用力的合力变大答案B解析乙释放轻绳,使重物下降,两绳夹角减小,由共点力平衡条件知绳上拉力减小,A项错误;对两人、绳及重物整体研究,可知两人受到高台的支持力不变,B项正确;绳子拉力减小,且绳与水平面的夹角增大,故绳子对人的拉力沿水平方向的分力减小,两人受到的摩擦力减小,C项错误;两人分别受到高台和绳的作用力的合力均与其重力平衡,D项错误。13.(2024届锦州质检)某压榨机的结构示意图如图所示,其中B为固定铰链,若在A铰链处作用一垂直于壁的力F,则由于力F的作用,使滑块C压紧物体D,设C与D光滑接触,杆的重力及滑块C的重力不计,图中a=0.5m,b=0.05m,则物体D所受压力的大小与力F的比值为()。A.4 B.5 C.10 D.1答案B解析按力F的作用效果将力F沿AC、AB杆方向分解为图甲所示的F1、F2,则有F1=F2=F2cosθ,由几何知识得tanθ=ab=10,再按F1的作用效果将F1沿水平向左和竖直向下分解为图乙所示的F3、F4,则F4=F1sinθ,联立得F4=5F,即物体D所受压力大小与力F的比值为5第3讲共点力的平衡对应学生用书P361.平衡状态:物体处于静止状态或匀速直线运动状态。2.平衡条件:F合=0或Fx=0,Fy=0。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,这两个力必定大小①、方向②。

(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,其中任何一个力与另外两个力的合力大小③、方向④,并且这三个力可以形成一个封闭的矢量⑤。

(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,其中任何一个力与另外几个力的合力大小⑥、方向⑦。

答案①相等②相反③相等④相反⑤三角形⑥相等⑦相反在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点,足球与墙壁的接触点为B(如图)。足球的质量为m,悬绳与墙壁的夹角为α,网兜的质量不计。取重力加速度为g,则悬绳对足球的拉力F=,墙壁对足球的支持力N=。

答案mgcosαmgtan解决平衡问题的四种常用方法适用条件注意事项优点合成法物体受三个力作用而平衡(1)表示三个力大小的线段长度不可随意画(2)两力的合力与第三个力等大反向对于物体所受的三个力,有两个力相互垂直或两个力大小相等的平衡问题求解较简单分解法物体受三个力作用而平衡其中的一个力的两个分力分别与物体受到的另两个力等大反向正交分解法物体受三个或三个以上的力作用而平衡选坐标轴时应使尽量多的力与坐标轴重合对于物体受三个以上的力处