高考二轮复习专题共点力的平衡及其应用课件（54张）

共点力的平衡及其应用必备知识·深悟固基一、受力分析1．概念：把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来，并画出物体所受力的________，这个过程就是受力分析．2．受力分析的一般顺序先分析场力，然后按接触面分析接触力(弹力、摩擦力)，最后分析已知力．示意图静止匀速直线运动F合＝0

三、平衡条件的几条重要推论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________，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，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小________，方向________．3．多力平衡：如果物体受多个力作用处于平衡，其中任何一个力与其余力的合力大小________，方向________．相等相反相等相反相等相反(1)分析受力时，只分析物体受到的力，不分析物体对其他物体的力；只分析外力，不分析内力；性质力和效果力不可重复分析；分力与合力不可重复分析．(2)合力为零是平衡状态的根本原因．(3)三力平衡时，首尾相连，构成封闭三角形．1．[受力分析]如图所示，一建筑塔吊向右上方匀速提升建筑物料，若忽略空气阻力，则下列有关物料的受力图正确的是

(

)【答案】D2．[静态平衡](2021年广东一模)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θ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球的重力大【答案】C

3．[动态平衡](2020年驻马店一模)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上，用水平力F拉着绳的中点O，使OA段绳偏离竖直方向一定角度，如图所示．设绳OA段拉力的大小为FT，若保持O点位置不变，则当力F的方向顺时针缓慢旋转至竖直方向的过程中 (

)A．F先变大后变小，FT逐渐变小B．F先变大后变小，FT逐渐变大C．F先变小后变大，FT逐渐变小D．F先变小后变大，FT逐渐变大【答案】C

【解析】对结点O受力分析如图所示，保持O点位置不变，当力F的方向顺时针缓慢旋转至竖直方向的过程中，由图可知F先减小后增大，FT一直减小，C正确．关键能力·突破要点考点1物体的受力分析[基础考点]1．受力分析的基本步骤2．受力分析的常用方法(1)整体法和隔离法．(2)假设法：在不确定某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在．例1

(2020年保山模拟)如图所示，A、B、C三个物体处于平衡状态，则关于A、B、C三个物体的受力个数，下列说法正确的是 (

)A．A物体受到4个力的作用B．B物体受到3个力的作用C．C物体受到3个力的作用D．C物体受到4个力的作用【答案】C

【解析】物体C受重力、B的支持力和摩擦力3个力的作用，C正确，D错误；物体B受重力、A的支持力、C的压力和摩擦力4个力的作用，B错误；把B、C看成一个整体，物体A受重力、地面的支持力以及B、C整体的压力3个力的作用，A错误．[解题方略]受力分析时应注意的问题(1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆．(2)要分清内力和外力．(3)画受力示意图时，物体所受的各个力应画成共点力，力的作用点可平移．1．(多选)如图所示，一个质量m＝0.4kg的小球穿在水平直杆上处于静止状态，现对小球施加一个5N的拉力F，F与杆的夹角为53°，小球与杆之间的动摩擦因数μ＝，g取10N/kg，则 (

)A．小球受到2个力B．小球受到3个力C．若F＝10N，则小球受4个力D．若F＝10N，则小球受3个力【答案】AC

【解析】如图在沿杆和垂直杆方向建立直角坐标系，F在y轴上分力Fy＝Fsin53°＝4N，F与重力在y轴上的合力刚好为0，所以杆与小球只接触不挤压，无弹力和摩擦力，A正确，B错误；当F＝10N时，Fy＝8N，它与重力沿杆方向的合力为4N，垂直于杆向上，此时杆对小球的弹力垂直于杆向下，且F在水平方向上有分力，因此杆对小球还有摩擦力，小球一共受四个力，C正确，D错误．2．(2020年浙江名校校联考)白板水平放置在地面上，在白板上用磁钉吸住一张彩纸，向右轻轻拉彩纸，未拉动，对此情境受力分析正确的是

(

)A．磁钉受到向右的摩擦力B．磁钉仅受重力和支持力两个力C．彩纸受到白板向左的摩擦力D．白板与地面间无摩擦力【答案】C考点2静态平衡[能力考点]1．平衡中的研究对象选取(1)单个物体；(2)能看成一个物体的系统；(3)一个结点．2．静态平衡问题解题的“五步骤”3．整体法与隔法对比例2

(2020年全国卷Ⅲ)如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上的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°【答案】B

【解析】甲物体是拴牢在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，则左侧绳子拉力的方向在甲、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°，故B正确．[解题技巧]解决静态平衡问题的四种常用方法(1)力的合成法与效果分解法．(2)正交分解法．(3)图解法：当物体所受的力变化时，根据物体的受力特点进行受力分析，画出平行四边形或三角形．注意明确各个力中变化的力和不变的力，结合数学规律对比分析，使动态问题静态化、抽象问题具体化．(4)矢量三角形法：将三力或多力首尾相接围成一个顺向封闭三角形或多边形，该方法主要用来解决三力平衡问题．结合勾股定理、正弦定理、余弦定理、相似三角形、三角函数等知识求解．例3

(2020年山东名校联考)如图所示，质量均为m的

A、B

两物体中间用一个轻杆相连，在倾角为θ的斜面上匀速下滑．已知A物体光滑，B物体与斜面间的动摩擦因数为μ，整个过程中斜面始终静止不动．则下列说法正确的是

(

)A．B物体与斜面间的动摩擦因数μ＝tanθB．轻杆对A物体的弹力平行于斜面向下C．增加B物体的质量，A、B

整体不再沿斜面匀速下滑D．在B物体上施加一垂直于斜面的力，在A、B整体停止运动前，地面对斜面的摩擦力始终为零【答案】C

【解析】以整体为研究对象，沿斜面方向根据平衡条件可得2mgsinθ＝μmgcosθ，解得B物体与斜面间的动摩擦因数μ＝2tanθ，故A错误；以A物体为研究对象，沿斜面方向根据平衡条件可知轻杆对A物体的弹力平行于斜面向上，大小为T＝mgsinθ，故B错误；设B物体的质量增加Δm，则摩擦力增加为μ·Δmgcosθ＝2Δmgsinθ，B的重力沿斜面向下的分力增加Δmgsinθ，A、B物体整体沿斜面减速下滑，故C正确；1．(2020年泰安二模)如图所示，一根不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于点O′的固定光滑轴，悬挂一质量为M的物体．轻绳OO′段水平，长度为L，绳子上套一可沿绳滑动的轻环P.现在轻环上悬挂一质量为m的钩码，平衡后，物体上升L，则钩码与物体的质量之比为

(

)【答案】D

【答案】A

考点3动态平衡[能力考点]1．动态平衡：物体受力情况在缓慢变化，变化的每一刻物体都可看作是受力平衡的状态．2．分析动态平衡问题的常用方法方法步骤解析法(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来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4

(2019年全国卷Ⅰ)(多选)如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮．一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N.另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则在此过程中

(

)A．水平拉力的大小可能保持不变B．M所受细绳的拉力大小一定一直增加C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D．M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加【答案】BD

【解析】如图所示，以物块N为研究对象，它在水平向左的拉力F作用下，缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中，水平拉力F逐渐增大，绳子拉力T逐渐增大；对M受力分析可知，若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，则随着绳子拉力T的增加，则摩擦力f也逐渐增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，则随着绳子拉力T的增加，摩擦力f可能先减小后增加，故A、C错误，B、D正确．

1．(2020年潍坊二模)如图所示，通过轻绳和滑轮从矿井中提升重物，光滑动滑轮下吊重物，轻绳a左端固定在井壁的M点，另一端固定在光滑的滑环N上，轻绳b的下端系在滑环N上并绕过定滑轮，滑环N套在竖直杆上．在右侧地面上拉动轻绳b使重物缓慢上升的过程中，下列说法正确的是

(

)A．绳a的拉力变大B．绳b的拉力变大C．杆对滑环的弹力变大D．绳b的拉力始终比绳a的小【答案】D

2．(2020年河南名校联考)三段轻绳OA、OB、OC，OA绳悬挂在天花板上的A点，OB绳下面悬挂一个小球．第一次，保持结点O位置不变如图甲所示，某同学拉着轻绳OC从水平位置缓慢转动到竖直位置，第二次，保持轻绳OC垂直于OA，缓慢移动轻绳，使轻绳OA从竖直位置缓慢转动到如图乙所示位置，则下列说法正确的是 (

)A．第一次轻绳OA的拉力先减小后增大，第二次轻绳OA的拉力逐渐减小B．第一次轻绳OA的拉力逐渐减小，第二次轻绳OA的拉力先增大后减小

C．第一次轻绳OC的拉力先减小后增大，第二次轻绳OC的拉力逐渐减小

D．第一次轻绳OC的拉力先减小后增大，第二次轻绳OC的拉力逐渐增大

【答案】D

【解析】对题中甲、乙两图中的O点受力分析，两根绳的合力等于小球的重力，其大小和方向不变，利用图解法可画出受力分析图，即图丙、图丁所示．丙图中OC绳拉力先减小后增大、OA绳拉力逐渐减小；丁图中OC绳拉力逐渐增大、OA绳拉力逐渐减小，D正确．考点4平衡中的临界与极值问题[能力考点]1．临界、极值问题特征(1)临界问题：当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述．(2)极值问题：平衡物体的极值问题，一般指在力的变化过程中出现的最大值和最小值问题．2．解决极值和临界问题的三种方法极限分析法正确进行受力分析和变化过程分析，找到平衡的临界点和极值点；临界条件必须在变化中寻找，不能在一个状态上研究临界问题，要把某个物理量推向极大或极小数学分析法通过对问题分析，根据平衡条件列出物理量之间的函数关系(画出函数图像)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)图解法根据平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值和最小值例5

(2020年山东卷)如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行．A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为 (

)【答案】C

1．(2020年安康联考)如图所示，两个小球a、b的质量均为m，用细线相连并悬挂于O点．现用一轻质弹簧