2022版高考物理一轮复习第二章相互作用第3讲受力分析共点力的平衡课件新人教版

1、第3讲受力分析共点力的平衡1 知识梳理双基自测1受力分析受力分析把研究对象把研究对象(指定物体指定物体)在特定的物理环境中受到的所有力都找出在特定的物理环境中受到的所有力都找出来，并画出来，并画出_的过程。的过程。知识点知识点1 受力分析受力分析受力示意图受力示意图2受力分析的一般顺序受力分析的一般顺序若物体若物体a在水平推力在水平推力f作用下沿粗糙斜面上滑，则物体受力分析的顺作用下沿粗糙斜面上滑，则物体受力分析的顺序应如图乙所示。序应如图乙所示。(1)先画出先画出_。(2)其次分析其次分析_。(3)再分析再分析_。(4)最后分析最后分析_。特别提醒：特别提醒：弹力、摩擦力的产生条件之一都是接

2、触，因此在分析这弹力、摩擦力的产生条件之一都是接触，因此在分析这两种力时先找接触面，在每个接触面上逐一分析这两种力两种力时先找接触面，在每个接触面上逐一分析这两种力。重力重力弹力弹力摩擦力摩擦力电磁力电磁力1平衡状态平衡状态物体处于物体处于_状态或状态或_运动状态。运动状态。知识点知识点2 共点力的平衡共点力的平衡静止静止匀速直线匀速直线fg0f1ff0f2fng03平衡条件的推论平衡条件的推论(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，这两个力必定个力必定_。(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，其中三

3、力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与任何一个力与_大小相等，方向相反。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，其中任何一个力与任何一个力与_大小相等，方向相反大小相等，方向相反。大小相等，方向相反大小相等，方向相反其余两个力的合力其余两个力的合力其余几个力的合力其余几个力的合力思考思考：速度等于零的物体一定处于平衡状态吗？为什么？速度等于零的物体一定处于平衡状态吗？为什么？答案答案物体速度等于零，合外力不一定等于零。合外力等于零时物体速度等于零，合外力不一定等于零。合外力

4、等于零时物体才处于平衡状态物体才处于平衡状态。一、堵点疏通一、堵点疏通1物体沿光滑斜面下滑时，物体受到重力、支持力和下滑力的作物体沿光滑斜面下滑时，物体受到重力、支持力和下滑力的作用。用。()2速度等于零的物体一定处于平衡状态。速度等于零的物体一定处于平衡状态。()3物体的平衡状态是指物体处于静止或速度等于零的状态物体的平衡状态是指物体处于静止或速度等于零的状态。()4物体处于平衡状态时，加速度等于零。物体处于平衡状态时，加速度等于零。()5二力平衡时，这两个力必定等大反向。二力平衡时，这两个力必定等大反向。()二、对点激活二、对点激活1如图所示是运动员在冬奥会比赛中滑雪的情景，此时运动员和如

5、图所示是运动员在冬奥会比赛中滑雪的情景，此时运动员和滑板组成的系统受到的力有滑板组成的系统受到的力有()a推力推力b重力、推力重力、推力c重力、空气阻力重力、空气阻力d重力、推力、空气阻力重力、推力、空气阻力解析解析本题考查受力分析。由题图中的情景可知，运动员处于腾本题考查受力分析。由题图中的情景可知，运动员处于腾空状态中，运动员和滑板组成的系统受到重力和空气阻力的作用，故空状态中，运动员和滑板组成的系统受到重力和空气阻力的作用，故a、b、d错误，错误，c正确正确。c2如图所示，某质点在共点力如图所示，某质点在共点力f1、f2、f3作用下处于静止状态，作用下处于静止状态，现将现将f1逆时针旋转

6、逆时针旋转60，其他力均保持不变，那么该质点所受合力大小，其他力均保持不变，那么该质点所受合力大小为为()af1bf2f1cf3df1f3a解析解析本题考查已知分力大小和方向计算合力大小。三力平衡时本题考查已知分力大小和方向计算合力大小。三力平衡时任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线，故除任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线，故除f1外的两个力外的两个力f2、f3的合力大小等于的合力大小等于f1，方向与，方向与f1相反；现将相反；现将f1逆时针旋转逆时针旋转60，根，根据平行四边形定则可知，两个大小均为据平行四边形定则可知，两个大小均为f1且互成且互成120角的力合成时，角的力合成

7、时，合力在两个分力的角平分线上，大小等于分力合力在两个分力的角平分线上，大小等于分力f1，故此时质点所受到的，故此时质点所受到的合力大小为合力大小为f1，故选，故选a。c2 核心考点重点突破1受力分析的四个方法受力分析的四个方法考点一考点一受力分析、整体法与隔离法的应用受力分析、整体法与隔离法的应用方法方法内容内容假设法假设法在未知某力是否存在时，先对其做出存在的假设，然后根在未知某力是否存在时，先对其做出存在的假设，然后根据该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在据该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在整体法整体法将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受将加速度相同的

8、几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法力分析的方法隔离法隔离法将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法分析的方法动力学分动力学分析法析法对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法行分析求解的方法2受力分析的四个步骤受力分析的四个步骤特别特别提醒：受力分析时注意以下四点提醒：受力分析时注意以下四点(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体的作用只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体的作用力。力。(2)只分析外力，不分析内力

9、。只分析外力，不分析内力。(3)只分析性质力，不分析效果力。只分析性质力，不分析效果力。(4)分力、合力不要重复分析。分力、合力不要重复分析。(2021河北大名一中月考河北大名一中月考)l形木板形木板p(上表面光滑上表面光滑)放在固定放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块q相连，如图所示。若相连，如图所示。若p、q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力。则木一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力。则木板板p的受力个数为的受力个数为()a3b4c5d6例例1c解析解析本题考查受力分析问题。由于本题考查受力分析问题。

10、由于p、q一起匀速下滑，受力平一起匀速下滑，受力平衡，对衡，对q进行受力分析可知弹簧弹力不为零，所以木板进行受力分析可知弹簧弹力不为零，所以木板p受到自身的重受到自身的重力、斜面的摩擦力、斜面的支持力、弹簧的弹力及滑块力、斜面的摩擦力、斜面的支持力、弹簧的弹力及滑块q的压力的压力5个力的个力的作用，选项作用，选项c正确。正确。变式训练变式训练1如图所示，物体如图所示，物体a靠在竖直的墙面靠在竖直的墙面c上，在竖直向上上，在竖直向上的力的力f作用下，作用下，a，b物体保持静止，则物体物体保持静止，则物体a受力分析示意图正确的受力分析示意图正确的是是()a解析解析以以a，b组成的整体为研究对象，水

11、平方向不可能受力，整组成的整体为研究对象，水平方向不可能受力，整体和墙面体和墙面c间没有弹力，故间没有弹力，故a与墙面与墙面c间无摩擦力，以间无摩擦力，以a物体为研究对物体为研究对象，象，a受重力，受重力，b对对a的垂直接触面的弹力和平行接触面的摩擦力，故选的垂直接触面的弹力和平行接触面的摩擦力，故选项项a正确。正确。处理平衡问题的常用方法处理平衡问题的常用方法考点二考点二共点力作用下的静态平衡共点力作用下的静态平衡方法方法基本思路基本思路求解方法求解方法条件条件正交分正交分解法解法变矢量运算变矢量运算为代数运算为代数运算将各力分解到将各力分解到x轴和轴和y轴上，运用轴上，运用两坐标轴上的合力

12、等于零的条件两坐标轴上的合力等于零的条件列方程求解，即列方程求解，即fx0，fy0三个或三个以三个或三个以上共点力作用上共点力作用下物体的平衡下物体的平衡方法方法基本思路基本思路求解方法求解方法条件条件矢量三矢量三角形法角形法构建矢量三角形，构建矢量三角形，利用几何知识求利用几何知识求解解物体受同一平面内三个互不平行的力作用物体受同一平面内三个互不平行的力作用处于平衡状态时，这三个力的矢量箭头首处于平衡状态时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形；反之，若尾相接，构成一个矢量三角形；反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必

13、为零，利用有关数学则这三个力的合力必为零，利用有关数学知识可求出未知力知识可求出未知力三力三力平衡平衡力的合力的合成法成法通过平行四边形通过平行四边形定则，构建矢量定则，构建矢量三角形，利用几三角形，利用几何知识求解何知识求解物体受到三个力平衡时，任意两个力的合物体受到三个力平衡时，任意两个力的合力与第三个力等大、反向，可以应用三角力与第三个力等大、反向，可以应用三角函数、相似三角形等知识求解函数、相似三角形等知识求解三力三力平衡平衡例例2 a整体法是以几个物体构成的系统为研究对象进行求解的方法，在许整体法是以几个物体构成的系统为研究对象进行求解的方法，在许多问题中用整体法比较方便，但用整体法

14、不能求解系统内力；隔离法是多问题中用整体法比较方便，但用整体法不能求解系统内力；隔离法是把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研究对象进行分把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研究对象进行分析。若分析外力对系统的作用时，用整体法；若分析系统内各物体之间析。若分析外力对系统的作用时，用整体法；若分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。通常解答问题时，需要多次选取研究对象，的相互作用时，用隔离法。通常解答问题时，需要多次选取研究对象，即整体法与隔离法交替使用即整体法与隔离法交替使用。整体法与隔离法的选用技巧整体法与隔离法的选用技巧方法技巧方法技巧c1动态平衡：动态平衡：通过控

15、制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题的描述化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题的描述中常用中常用“缓慢缓慢”等语言叙述。等语言叙述。2分析动态平衡问题的常用方法分析动态平衡问题的常用方法(1)图解法：物体受到三个力的作用，其中一个力的大小、方向均不图解法：物体受到三个力的作用，其中一个力的大小、方向均不变，另一个力的方向不变，此时可用图解法，画出不同状态下力的矢量变，另一个力的方向不变，此时可用图解法，画出不同状态下力的矢量图，判断各个力的变化情况。图，判断各个力的变化情况

16、。考点三考点三共点力作用下的动态平衡共点力作用下的动态平衡(2)解析法：物体受到多个力的作用，可进行正交分解，利用解析解析法：物体受到多个力的作用，可进行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根据自变量的变化确定因变量的变化。法，建立平衡方程，根据自变量的变化确定因变量的变化。(3)相似三角形法：物体受到三个力的作用，其中的一个力大小、方相似三角形法：物体受到三个力的作用，其中的一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角形相似的方法。形相似的方法。(4)转圆法：物体受到三个力的作用，其中的一个力大小、

17、方向都不转圆法：物体受到三个力的作用，其中的一个力大小、方向都不变，另外两个力的方向都发生变化，但之间的夹角保持不变，可利用圆变，另外两个力的方向都发生变化，但之间的夹角保持不变，可利用圆中弦确定，对应的圆周角也确定的方法解题中弦确定，对应的圆周角也确定的方法解题。例例3 d一力不变，两力方向都变的三力动态平衡一力不变，两力方向都变的三力动态平衡变式训练变式训练3(2021山东潍坊中学月考山东潍坊中学月考)(多选多选)如图所示是一个简易如图所示是一个简易起吊设施的示意图，起吊设施的示意图，ac是撑杆，质量不计，是撑杆，质量不计，a端与竖直墙用铰链连接，端与竖直墙用铰链连接，一滑轮固定在一滑轮固

18、定在a点正上方，现施一拉力点正上方，现施一拉力f拉绕过滑轮系在拉绕过滑轮系在c点的轻绳点的轻绳bc，使重物使重物p缓慢上升，在缓慢上升，在ac杆达到竖直前杆达到竖直前()abc绳中拉力绳中拉力ft越来越大越来越大bbc绳中拉力绳中拉力ft越来越小越来越小cac杆中的支持力杆中的支持力fn越来越大越来越大dac杆中的支持力杆中的支持力fn不变不变bd解析解析本题为相似三角形法在动态平衡中的应本题为相似三角形法在动态平衡中的应用。以用。以c点为研究对象，分析受力情况：重物的拉力点为研究对象，分析受力情况：重物的拉力(等于重物的重力等于重物的重力g)、轻杆的支持力、轻杆的支持力fn和绳子的拉力和绳子

19、的拉力ft，作出受力情况如图所示。，作出受力情况如图所示。一力不变，两力方向都变但两力大小相等的三力动态平衡一力不变，两力方向都变但两力大小相等的三力动态平衡变式训练变式训练4(2020湖南师大附中月考湖南师大附中月考)(多选多选)如图所示，轻质不可如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆m、n上的上的a、b两点，悬挂衣服的两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，衣架钩是光滑的，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，下列说法正确的当衣架静止时，下列说法正确的是是()a绳的右端上移到绳的右端上移

20、到b，绳子拉力不变，绳子拉力不变b将杆将杆n向右移一些，绳子拉力变大向右移一些，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，则衣架悬挂点右移若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移abad解析解析由题意可知，重物在运动过程中受重力，由题意可知，重物在运动过程中受重力，mn绳拉力绳拉力tmn，om绳拉力绳拉力tom，tmn与与tom夹角保持不变。在某一时刻所受三个力示意夹角保持不变。在某一时刻所受三个力示意图如图图如图(甲甲)所示，将此三个力平移为矢量三角形如图所示，将此三个力平移为矢量三角形如图(乙乙)所示。所示。因为因为mg大小、方向不

21、变，大小、方向不变，tmn与与tom的夹角不变，故可将三个力平的夹角不变，故可将三个力平移入圆中，如图移入圆中，如图(丙丙)所示，所示，mg为一条固定的弦为一条固定的弦(固定的弦所对应的圆周角固定的弦所对应的圆周角为定值为定值)，在，在om由竖直拉到水平的过程中，可得由竖直拉到水平的过程中，可得tmn从从0逐渐增大，逐渐增大，om水平时水平时tmn最大。最大。tom先增大后减小，故先增大后减小，故a，d正确正确。3 名师讲坛素养提升平衡中的临界与极值问题平衡中的临界与极值问题1临界问题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，从而使物体所当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化

22、，从而使物体所处的平衡状态处的平衡状态“恰好出现恰好出现”或或“恰好不出现恰好不出现”，在问题的描述中常用，在问题的描述中常用“刚好刚好”“”“刚能刚能”“”“恰好恰好”等语言叙述。等语言叙述。常见的临界状态有：常见的临界状态有：(1)两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0(主要体现主要体现为两物体间的弹力为为两物体间的弹力为0)；(2)绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值；绳子绷紧与松绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值；绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中张力为弛的临界条件为绳中张力为0；(3)存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑

23、动或相对静止的临界条件存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大。为静摩擦力达到最大。研究的基本思维方法：假设推理法。研究的基本思维方法：假设推理法。2极值问题极值问题平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题。一般用图解法或解析法进行分析题。一般用图解法或解析法进行分析。3策略方法策略方法(1)做好受力分析的基础上，搞清各力夹角。做好受力分析的基础上，搞清各力夹角。(2)难以确定方向和是否存在的力，用假设法分析各力变化趋势，判难以确定方向和是否存在的力，用假设法分析各力变化趋势，判断可能情

24、况。断可能情况。(3)正交分解列方程，写出解析式。正交分解列方程，写出解析式。(4)根据题中隐含的条件根据题中隐含的条件“恰好恰好”“”“最大最大”“”“最小最小”，用数学方法结，用数学方法结合物理实际讨论其临界和极值的情况。合物理实际讨论其临界和极值的情况。(2021福建泉洪一中月考福建泉洪一中月考)如图所示，质量为如图所示，质量为m(可以看成质可以看成质点点)的小球的小球p，用两根轻绳，用两根轻绳op和和op在在p点拴接后再分别系于竖直墙上相点拴接后再分别系于竖直墙上相距距0.4 m的的o、o两点上，绳两点上，绳op长长0.5 m，绳，绳op长长0.3 m，今在小球上，今在小球上施加一方向

25、与水平成施加一方向与水平成37角的拉力角的拉力f，将小球缓慢拉起。绳，将小球缓慢拉起。绳op刚刚拉直时，拉直时，op绳拉力为绳拉力为ft1，绳，绳op刚松驰时，刚松驰时，op绳拉力为绳拉力为ft2，则，则ft1ft2为为(sin 370.6，cos 370.8)()a34b43c35d45例例4 c(1)图解法图解法根据平衡条件作出力的矢量图，如只受三个力，则这三个力构成封根据平衡条件作出力的矢量图，如只受三个力，则这三个力构成封闭矢量三角形，然后根据矢量图进行动态分析，确定最大值和最小值。闭矢量三角形，然后根据矢量图进行动态分析，确定最大值和最小值。(2)假设推理法假设推理法先假设某种临界情

26、况成立，然后根据平衡条件及有关知识进行论先假设某种临界情况成立，然后根据平衡条件及有关知识进行论证、求解证、求解。涉及极值的临界问题的三种解答方法涉及极值的临界问题的三种解答方法名师点拨名师点拨(3)数学方法数学方法根据物体的平衡条件列方程，在解方程时采用数学知识求极值，通根据物体的平衡条件列方程，在解方程时采用数学知识求极值，通常用到的数学知识有二次函数求极值、讨论公式求极值、三角函数求极常用到的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。值以及几何法求极值等。变式训练变式训练6如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体放在一固定斜面上，当斜的物体放在一固定斜面

27、上，当斜面倾角为面倾角为30时恰能沿斜面匀速下滑。对物体施加一大小为时恰能沿斜面匀速下滑。对物体施加一大小为f水平向右水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行。设最大静摩擦力等于滑动摩擦的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角力，当斜面倾角增大并超过某一临界角0时，不论水平恒力时，不论水平恒力f多大，都多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：不能使物体沿斜面向上滑行，试求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数；物体与斜面间的动摩擦因数；(2)这一临界角这一临界角0的大小。的大小。4 2年高考1年模拟1(2020课标课标，17)如图，悬挂甲物体的细

28、线拴牢在一不可伸长如图，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，物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，o点两侧绳与竖直点两侧绳与竖直方向的夹角分别为方向的夹角分别为和和。若。若70，则，则等于等于()a45 b55c60d70bc3(2019全国卷全国卷，19)(多选多选)如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜如图，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，其一端悬挂物块面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，

29、其一端悬挂物块 n，另一，另一端与斜面上的物块端与斜面上的物块m相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动慢拉动 n，直至悬挂，直至悬挂 n的细绳与竖直方向成的细绳与竖直方向成45。已知。已知m始终保持静始终保持静止，则在此过程中止，则在此过程中()a水平拉力的大小可能保持不变水平拉力的大小可能保持不变bm所受细绳的拉力大小一定一直增加所受细绳的拉力大小一定一直增加cm所受斜面的摩擦力大小一定一直增加所受斜面的摩擦力大小一定一直增加dm所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加bd解析解析选选n为研究对象，受力情况如图甲所示，用水平拉力为研究对象，受力情况如图甲所示，用水平拉力f缓慢缓慢拉动拉动 n的过程中，水平拉力的过程中，水平拉力f逐渐增大，细绳的拉力逐渐增大，细绳的拉力t逐渐增大，逐渐增大，a错，错，b对；对于对；对于m，受重力，受重力gm、支持力、支持力fn、绳的拉力、绳的拉力t以及斜面对它的摩擦以及斜面对它的摩擦力力f。如图乙所示，若开始时斜面对。如图乙所示，若开始时斜面对m的摩擦力的摩擦力f沿斜面向上，则沿斜面向上，则tfg