《高考备考指南 物理 》课件-能力课　受力分析　共点力平衡

物体间的相互作用第二章

能力课受力分析共点力平衡(本能力对应系统用书P32)栏目导航0102题点

各个击破03配套训练1题点各个击破命题点一物体的受力分析［师生共研类］1.受力分析的步骤2.受力分析的常用方法(1)整体法和隔离法①当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法.②当分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时，常用隔离法.③整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法.(2)假设法：在进行受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出假设，根据该力存在与否对物体运动状态的不同影响来判断.例1

(2023年浙江卷)如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点，轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN

，则(

)A.FT＜FN B.FT＝FN

C.FT＞G D.FT＝G

C

1.人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图所示，以下说法正确的是(

)A.人受到的合外力竖直向上B.人受到的合外力方向与速度方向相同C.人受到重力和支持力的作用D.人受到重力、支持力和摩擦力的作用C2.(2023年浙江卷)如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G的光滑圆柱体静置其上，a、b为相切点，∠aOb＝90°，半径Ob与重力的夹角为37°.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为(

)A.Fa＝0.6G，Fb＝0.4GB.Fa＝0.4G，Fb＝0.6GC.Fa＝0.8G，Fb＝0.6GD.Fa＝0.6G，Fb＝0.8GD

【解析】对光滑圆柱体进行受力分析，因光滑圆柱体处于静止平衡状态，所以两个半圆柱体对它的支持力的合力与其重力大小相等，方向相反.现将重力按效果进行分解，作平行四边形如图所示，由几何关系得Fa＝Gsin

37°＝0.6G；Fb＝Gcos

37°＝0.8G，D正确.3.(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与竖直方向的夹角分别为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D

【解析】节点O受力平衡，将三力平移成如图所示的受力三角形，并将F1、F2进行分解，由于α＞β，容易看出F1竖直＜F2竖直，F1水平＝F2水平，D正确，A、B、C错误.命题点二物体的静态平衡问题［师生共研类］1.共点力作用下的物体平衡(1)共点力：物体同时受几个力的作用，如果这几个力都作用于物体的同一点，或它们的作用线相交于同一点，则这几个力叫作共点力.(2)平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动状态时，就处于平衡状态.(3)共点力作用下物体的平衡条件：F合＝0.若采用正交分解法求平衡问题，则其平衡条件：Fx合＝0，Fy合＝0.(4)两个推论①当物体受到三个非平行的共点力作用而处于平衡时，这三个力必共面且相交于一点(三力汇交原理)；②物体受到N个共点力作用且处于平衡状态时，分出其中的一个力，则这个力必与剩下的(N－1)个力的合力等大反向.2.解决共点力平衡问题常用的4种方法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、方向相反效果分解法物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时，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力的三角形法对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三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

(2023年广东卷)如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体.壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为θ.船和机器人保持静止时，机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用，磁力垂直壁面.下列关系式正确的是(

)A.Ff＝G B.F＝FNC.Ff＝Gcosθ D.F＝Gsinθ【解析】如图所示，将重力沿垂直于斜面方向和斜面方向分解，沿斜面方向，由平衡条件得Ff＝Gcos

θ，A错误，C正确；垂直斜面方向，由平衡条件得F＝Gsin

θ＋FN，B、D错误.C

1.(2023年广州一模)传统岭南祠堂式建筑陈家祠保留了瓦片屋顶，屋顶结构可简化为如图，弧形瓦片静止在两根相互平行的倾斜椽子正中间.已知椽子与水平面夹角均为θ，瓦片质量为m，重力加速度为g，则椽子对瓦片(

)A.支持力的合力方向竖直向上B.作用力的合力方向竖直向上C.支持力的合力大小为mgD.作用力的合力大小为mgcosθB

【解析】对瓦片进行受力分析，受到椽子对其的支持力，方向垂直接触面斜向上；根据平衡条件可得椽子对瓦片的作用力的合力与瓦片的重力为一对平衡力，即椽子对瓦片的作用力的合力方向竖直向上，A错误，B正确；根据前面分析椽子对瓦片支持力的合力大小为FN＝mgcos

θ，C错误；椽子对瓦片作用力的合力大小为F＝mg，D错误.2.(2023年汕头金山中学二模)图甲为挂在架子上的双层晾衣篮.上、下篮子完全相同且保持水平，每个篮子由两个质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成，两篮通过四根等长的轻绳与钢圈的四等分点相连，上篮钢圈用另外四根等长轻绳系在挂钩上.晾衣篮的有关尺寸如图乙所示，则图甲中上、下各一根绳中的张力大小之比为(

)A.1∶1 B.2∶1 C.5∶2 D.5∶4C

3.(2023年湖南模拟)当今物流业相当发达，货车货运功不可没.如图所示，司机为方便卸货，在距水平地面的高度为1.2m的车厢底部与地面之间用长度为2m的木板搭建了一个斜面.若货物恰好能沿木板匀速下滑，则货物与木板间的动摩擦因数为(

)

A命题点三动态平衡问题［师生共研类］1.动态平衡：指物体所受的力一部分是变力，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.方法步骤解析法(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确定未知量的变化情况图解法(1)根据已知量的变化情况，画出平行四边形中边、角的变化(2)确定未知量大小、方向的变化相似三角形法(1)根据已知条件画出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2.分析动态平衡问题的方法例3

(2023年佛山二模)如图所示，某同学将一橡皮擦轻放在塑料尺的一端，并将该端伸出桌面边缘，塑料尺缓慢向外移动，弯曲程度变大，橡皮擦相对塑料尺始终保持静止，则在此过程中橡皮擦对尺子的(

)A.压力增大 B.压力减小C.摩擦力不变 D.摩擦力减小B

【解析】将橡皮擦所在位置等效为沿塑料尺切线方向的一个斜面，斜面倾角为θ，对橡皮擦进行分析，如图所示，则有f＝mgsin

θ，N＝mgcos

θ，根据牛顿第三定律有f'＝f，N'＝N，在橡皮擦离桌边越来越远，塑料尺也越来越弯曲的过程中，等效斜面倾角θ逐渐增大，可知f'增大，N'减小，即橡皮擦对尺子的压力减小，橡皮擦对尺子的摩擦力增大.1.(2022年重庆卷)如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动.若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力(

)

B

2.如图所示，一人拖着一个大木箱缓慢走上一半径很大的圆弧拱桥，绳子看作与桥面平行.在其到达拱桥最高点前(

)A.木箱受到的摩擦力是滑动摩擦力，这个摩擦力变大B.木箱受到的摩擦力是滑动摩擦力，这个摩擦力变小C.人受到桥面的滑动摩擦力和支持力，支持力变大D.人受到桥面的静摩擦力和支持力，支持力变小A

【解析】对木箱进行受力分析，如图甲所示.缓慢移动可视为平衡状态，在半径方向上有FN＝Gcos

α，根据滑动摩擦力公式有Ff＝μFN＝μGcos

α，木箱向上滑动的过程中，重力与半径的夹角减小，所以摩擦力变大，A正确，B错误.人在桥面上行走，没有打滑，所以受到的力是静摩擦力，受力分析如图乙所示.根据半径F'N＝G'cos

β，重力与半径方向上的夹角减小，所以支持力变大，C、D错误，选A.甲

乙3.(2023年南昌模拟)如图所示，一玩偶与塑料吸盘通过细绳AB连接，吸盘吸附在墙壁上，玩偶静止悬挂，忽略玩偶与墙壁之间的静摩擦力，细绳AB长度增大玩偶稳定后，下列判断正确的是(

)A.绳子拉力变大B.墙壁对玩偶的支持力变小C.玩偶所受的合外力变小D.墙壁对吸盘作用力在竖直方向的分力变大B

【解析】玩偶受到重力G、绳子的拉力T、墙壁的支持力N三个力的作用，当细绳AB长度增大，绳与竖直墙的夹角θ变小，重力不变，作出矢量图形如图，由图可以看出绳子拉力T变小，墙壁对玩偶的支持力N变小，A错误，B正确；玩偶稳定后静止，所受的合外力仍为0，不发生变化，C错误；墙壁对吸盘作用力在竖直方向的分力等于重力，不发生变化，D错误.

A.50N B.86N C.100N D.120NA

技巧归纳

动态平衡时分力的极值问题1.当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时，另一个分力F2取最小值的条件是两分力垂直，如图甲所示，F2的最小值为F2min＝Fsin

α.2.当己知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时，另一个分力F2取最小值的条件是所求分力F2与合力F垂直，如图乙所示，F2的最小值为F2min＝F1sin

α.3.当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时，另一个分力F2取最小值的条件是已知大小的分力F1与合力F同方向，F2的最小值为|F－F1|.命题点四整体法和隔离法［师生共研类］整体法和隔离法分析

整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将单个物体作为研究对象与周围物体分隔开的方法选用条件研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统的加速度研究系统内物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不再考虑系统内物体间的相互作用力一般隔离受力较少的物体例4质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点.凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块.用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，F的方向始终为沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是(

)A.推力F先增大后减小B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大C.墙面对凹槽的压力先增大后减小D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大C

1.(多选)(2023年佛山一中模拟)倾角为45°的光滑斜面静止在水平面上，斜面顶端固定有光滑小滑轮，现用轻绳通过小滑轮拉住一半径为R的球体，初始时刻绳与竖直方向的夹角为60°.若缓慢移动绳的端点使球体往下移动，此过程中力F方向不变，斜面始终保持静止.则下列说法正确的是(

)A.力F先减小后增大B.斜面对球体的支持力减小C.地面对斜面的支持力保持不变D.地面对斜面的摩擦力逐渐减小BD

【解析】根据题意，对小球进行受力分析，受重力、斜面的支持力和绳子的拉力，如图甲所示.缓慢移动绳的端点使球体往下移动，绳子的拉力与竖直方向的夹角减小，但是不会小于45°，由矢量三角形法则作图如图乙，可知绳子的拉力一直减小，斜面对球体的支持力一直减小，A错误，B正确；根据题意，对整体进行受力分析，受重力、拉力、地面的支持力和地面的摩擦力，如图丙所示，整体处于动态平衡，由于F一直减小，由平衡条件可得，地面对斜面的支持力减小，地面对斜面的摩擦力逐渐减小，C错误，D正确.2.如图所示，水平固定杆上套一物块甲，甲与小球乙用一根不可伸长的轻绳相连，现用与水平方向成α＝30°的力F＝10N拉着乙并带动甲一起向右匀速运动.在运动过程中两者的相对位置保持不变，甲与水平杆间的动摩擦因数为μ，轻绳与水平方向的夹角为θ.已知甲、乙的质量分别为2kg和1kg，重力加速度g取10m/s2，则(

)

A

命题点五杆和绳的节点平衡问题［师生共研类］

“绳—杆”模型1.“死结”与“活结”模型(1)“死结”可理解为把绳子分成两段，且不可以沿绳子移动的结点.“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳.(2)“活结”可理解为把绳子分成两段，且可以沿绳子移动的结点.“活结”一般是由绳跨过滑轮或绳上挂一光滑挂钩而形成的，实质还是同一根绳子.2.“固定杆”与“活动杆”模型(1)一般情况下，插入墙中的杆属于固定杆(如钉子).(2)一端用铰链相连的杆属于活动杆.例5如图，悬挂物体甲的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连.甲、乙两物体质量相等.系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β.若α＝70°，则β等于(

)A.45° B.55°

C.60° D.70°B

【解析】甲物体拴牢在O点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O点处于平衡状态，则左侧绳子拉力的分力在甲、乙绳子的角平分线上，如图所示.根据几何关系有180°＝2β＋α，解得β＝55°.1.(多选)(2023年福建联考)图甲中，轻杆AB一端与墙上的光滑的铰链连接，另一端用轻绳系住，绳、杆之间夹角为30°，在B点下方悬挂质量为m的重物.图乙中，轻杆CD一端插入墙内，另一端装有小滑轮，现用轻绳绕过滑轮挂住质量为m的重