2025年高考物理一轮复习：受力分析、共点力平衡

微专题2

受力分析共点力平衡

受力分析的基本方法

i.受力分析的基本思路

2.受力分析的常用方法

方法整体法隔离法假设法

在受力分析时，若不

将所研究的对象从

将加速度相同的几个相互关能确定某力是否存

周围的物体中分离

概念联的物体作为一个整体进行在，可先对其作出存

出来进行分析的方

分析的方法在或不存在的假设的

法

方法

研究系统外的物体对系统整研究系统内部各物根据力存在与否对物

选用

体的作用力或系统整体的加体之间的相互作用体运动状态影响的不

原则

速度力同来判断力是否存在

注意受力分析时不考虑系统内各一般情况下隔离受一般在分析弹力或静

问题物体之间的相互作用力力较少的物体摩擦力时应用

酶11如图所示，一个质量为山的小滑块静止于倾角为30°的粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固

定在竖直墙上的P点，另一端系在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为30。，重力加速度为g,贝ij(A)

A.滑块可能受到三个力作用

B.弹簧一定处于压缩状态

C.斜面对滑块的支持力大小可能为零

D.斜面对滑块的摩擦力大小可能等于侬

解析：由几何关系可知弹簧轴线与斜面垂直，若弹簧弹力不为零，则方向与斜面垂直，对物体受力

进行正交分解，沿斜面方向有重力的分力取gsin30。，要想平衡应有沿斜面向上的摩擦力£=侬sin

30°=》冷D错误；有摩擦力一定有弹力，所以支持力AW0,C错误；垂直斜面方向有重力的分力侬

cos30。、斜面的弹力弹簧弹力的方向、大小不确定，所以弹簧是压缩还是拉伸状态不确定，B错

误；若无弹簧弹力，则受到三个力的作用，若有弹簧弹力，则受到四个力的作用，A正确.

类题固法1

1.如图所示，物体/置于水平地面上，力尸竖直向下作用于物体8上，46保持静止，则物体/

的受力个数为（B）

A.3B.4

C.5D.6

解析：隔离分析物体6的受力如图甲所示，要保持物体6静止不动，物体力一定对物体8有摩擦

力方一和支持力MT.由牛顿第三定律可知物体6对/一定有摩擦力右i和压力N-；取4、6整体受力

分析可知地面对/的摩擦力为零.故/物体受力如图乙所示，B正确.

甲乙

2.（2023•海安中学）如图所示的容器内盛有水,器壁48部分是一个平面且呈倾斜状，有一个小

物块一处于图示位置并保持静止状态，则该物体（B）

A.可能受三个力作用

C.一定受三个力作用D.一定受四个力作用

解析：物体一定受到地球的吸引而产生的重力，同时因为排开一定质量的液体，故一定受浮力，若

浮力大小等于重力，则二力平衡，物体与间没有相互作用，故可能受两个力作用；若浮力大于重力，

则物体一定会受血?对一的弹力，由于弹力垂直于接触面向下，物体只有受到斜向下的摩擦力才能受力

平衡，故物体可能受四个力，B正确，D错误；物体可能只受两个力，不可能受三个力而平衡，A、C错

误.

目标目静态平衡问题

1.静态平衡问题的解题步骤

选取一个平衡体（单个物体或系统，也可以是结

1选择研究对象卜

1点）作为研究对象

T

1画受力示意图卜对研究对象进行受力分析，画出受力示意图

［明确解题策略H合成法、分解法、正交分解法、力的三角形法］

［列方程求解H根据平衡条件列出平衡方程,解方程、讨论结果］

2.处理静态平衡问题的常用方法

方法内容

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

合成法

与第三个力大小相等，方向相反

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

分解法

解，则其分力和其他两个力满足平衡条件

正交物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力

分解法分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件

对受三个力作用而平衡的物体，将力平移使三个力组成一个

力的三

首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相

角形法

似三角形等数学知识求解未知力

颤12如图所示，支架固定在水平地面上，其倾斜的光滑直杆与地面成30。夹角，两圆环4B

穿在直杆上，并用跨过光滑定滑轮的轻绳连接，滑轮的大小不计，整个装置处于同一竖直平面内.圆环

平衡时，绳如竖直，绳四与直杆间夹角为30°,则环45的质量之比为（A）

A.1：^3B.1：2

C.小：1D.A/3：2

解析：分别对46两圆环受力分析，如图所示.以力为研究对象，则/只能受到重力和绳子的拉

力的作用，杆对/不能有力的作用，否则/水平方向受力不能平衡，有R=nug,以方为研究对象，有

mBg=2,Ftcos30°=/吊故处:如=1：第，A正确.

类题固法2

1.（2023•苏州调研）图甲是一种大跨度悬索桥梁，图乙为悬索桥模型.六对轻质吊索悬挂着质量

为〃的水平桥面，吊索在桥面两侧竖直对称排列，其上端挂在两根轻质悬索上（图乙中只画了一侧分

布），悬索两端与水平方向成45°,则一根悬索水平段"上的张力大小是（A）

1

A.~^Mg

11

C.~^MgD.77p监

解析：对左边的悬索力勿整体受力分析如图所示,由平衡条件可得TB=Tcos45°,Tsin45°

手，解得。=争故选A.

2.（2024•东台中学期初）如图所示，甲、乙两个小球的质量均为处两球间用细线2连接，甲球

用细线1悬挂在天花板上.现分别用大小相等的力尸水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧.则

平衡时两球的可能位置是下列选项中的（A)

甲

2

2乙

AB

1

CD

解析：以整体为研究对象，受到向左和向右的拉力、重力和绳子1的拉力而静止，向左和向右的

拉力等大反向，合力为零，重力和绳子1的拉力合力也为零，所以绳子1的拉力应竖直向上；再隔离

乙球分析，受向下的重力、水平向右的拉力和绳子2的拉力而平衡，所以绳子2的拉力应斜向左上方，

故A正确，B、C、D错误.

3.（2023•南京学情调研）如图所示，质量为川的篮球放在球架上，已知球架的宽度为£,每只篮

球的直径为〃不计球与球架之间的摩擦，重力加速度为g,则每只篮球对一侧球架的压力大小为（B）

学D

-26—2

解析：以任意一只篮球为研究对象，分析受力情况，设球架对篮球的支持力N与竖直方向的夹角

为a.

由几何知识得

根据平衡条件得2Ncosa=mg

mgD

解得心

26-2

则得篮球对球架的压力大小为

JV=N=,故B正确.

NfN

目标目动态平衡问题

1.基本思路

化“动”为“静”，“静”中求“动”.

2.分析动态平衡问题的常用方法：

(1)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.

(2)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.

(3)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.

颤13(2023•南京、盐城二模)如图甲所示，笔记本电脑支架一般有多个卡位用来调节角度，某

人将电脑放在该支架上，由卡位4缓慢调至卡位1(如图乙所示)，电脑与支架始终处于相对静止状态,

贝!1(A)

14

A.电脑受到的支持力变大

B.电脑受到的摩擦力变大

C.支架对电脑的作用力减小

D,电脑受到的支持力与摩擦力两力大小之和等于其重力大小

Fz

解析：根据题意，笔记本电脑受重力、支持力和摩擦力，如图所示.电脑始终处于静止状态，故笔

记本电脑受力平衡.由平衡条件可得，电脑受到的支持力大小为A=Gcos9,电脑受到的摩擦力大

小f=Gsin9,由原卡位4调至卡位1,。减小，故R增大,f减小，故B错误，A正确；支架对电

脑的作用力是电脑受到的支持力与摩擦力两力的合力，大小等于电脑的重力，方向竖直向上，始终不

变，故C错误；电脑受三力平衡，三力首尾相接构成封闭的三角形，所以支持力与摩擦力两力大小之

和大于其重力大小，故D错误.

类题固法3

1.如图所示，用而、如两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时如绳水平.现保持。点位置

不变，改变切绳长使绳右端由5点缓慢上移至〃点，此时。勿与久之间的夹角以90°.设此过程

中以、08绳的拉力分别为法、FOB,则下列说法中正确的是（A）

1y

A.&一直减小B.的一直增大

C.凡一直减小D.见先增大,后减小

解析：以结点。为研究对象，分析受力：重力G、绳的的拉力拓和绳6。的拉力反，如图所示,

根据平衡条件知，两根绳子的拉力的合力与重力大小相等、方向相反，作出轻绳勿在不同位置时力的

合成图，由图看出，及逐渐减小，凡先减小，后增大，当。=90°时，易最小.故A正确.

G

2.（2023•宝应期初）某建筑工地通过如图所示的装置将工件运到楼顶，工人通过细绳搭在光滑定

滑轮上将带钱链的轻杆缓慢上拉，从而取得工件.在轻杆被缓慢上拉到取到工件前的过程中（A）

钱链

A.轻杆所受压力大小始终不变

B.轻杆所受压力先减小，后增大

C.工人手上所受的拉力始终不变

D.工人手上所受的拉力增大

解析：如图所示，对结点。受力分析，缓慢上拉，三个力平衡，三个力组成首尾相接的闭合三角

ujffFN

形，力三角形与几何三角形加彳相似，根据相似三角形对应边比值相等，有正因上拉过程

AbACDL

mg、四不变，因为AC减小，则尸减小,即工人手上所受的拉力减小；8c不变，则N不变，即轻杆所

受压力始终不变，故选A.

目标日平衡中的临界与极值问题

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.临界常见的种类：

(1)由静止到运动，摩擦力达到最大静摩擦力.

(2)绳子由松弛到绷紧，拉力户=0.

(3)恰好离开接触面，支持力4=0.

2.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题.

3.解决极值问题和临界问题的方法

(1)物理分析方法：根据物体的平衡条件，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，确定最大值与最小值.

(2)数学方法：通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(或画出函数

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).但利用数学方法求出极值

后，一定要依据物理原理对该值的合理性及物理意义进行讨论或说明.

颤14如图所示，两个完全相同的球，重力大小为G,两球与水平地面间的动摩擦因数都为〃，

一根轻绳两端固定在两个球上，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力，当绳被拉直后，两段绳间的夹

角为。.当户至少为多大时，两球将会发生滑动？

F

2uG

答案:

a

tan-+口

解析：设绳子拉力为T,选其中某一个球为研究对象，球发生滑动的临界条件是TsinnN

,aF

又因为Tcosy=-

取整体为研究对象，由平衡条件得

F+2N=2G

uC

联立各式解得F=——f—

tan-+〃

类题固法4

1.将两个质量均为勿的小球a、6用细线相连后，再用细线悬挂于。点，如图所不，用力尸拉小

球6,使两个小球都处于静止状态，且细线%与竖直方向的夹角保持J=30°,则方的最小值为（B）

A.号gB.mg

C$g1

D.

爹g

解析：以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，根据平衡条件得知尸与7的合力与重力2侬

总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知当尸与细线位垂直时，尸有最小值，即图中2位置，根

据平衡条件得尸=2侬sin300=mg,故B正确，A、C、D错误.

2.如图所示，质量为勿的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑.对

物体施加一大小为尺方向水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行.设最大静摩擦力等于滑动摩

擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角%时，不论水平恒力户多大，都不能使物体沿斜面向上滑

行.求：

(1)物体与斜面间的动摩擦因数.

答案."3

解析：如图甲所示，未施加力尸时，对物体受力分析

由平衡条件得侬sin30°=Nmgcos30°

解得〃=tan30°=3-

(2)这一临界角明的大小.

答案：60°

解析：设斜面倾角为。时，物体无法向上滑行，受力情况如图乙所示，由平衡条件得

Fcosa=mgsina-\~F'

F'n=mgcosa+Fsina

F'nF'

当cosa—iisina=0,即tan。=击时

不论水平恒力尸多大，都不能使物体沿斜面向上滑行

此时，临界角%=a=60°

配套精练

一、选择题

1.水上飞伞是一项锻炼勇气和毅力的水上娱乐活动.快艇开动后，拖在快艇后面的空中飞伞在风

力和绳子牵引力的作用下升起，游客乘伞体验在空中飞翔的感觉.下列各图中的。点均表示游客，能

正确反映飞伞载着游客在空中匀速飞行的是(A)

c

解析：乘客在空中受重力侬，绳子牵引力飞伞的拉力A,受力分析如图所示，游客在空中匀

速飞行，所受合力为0,能正确反映游客受力情况的是A图，故A正确，B、C、D错误.

B

CD

2.（2024•如皋高三上期中）如图所示，将连接一重物的轻质小滑轮放置在一个轻弹性绳上，绳4

6两端在同一水平线上，不计一切摩擦，若将8端水平向左缓慢移动一小段距离，则弹性绳长度将（A

A.变短

C.不变D.无法确

解析：进行受力分析如图所示，若将右端水平向左缓慢移动一小段距离，可知弹性绳之间的夹角

减小，则可得弹性绳的弹力减小，弹性绳的长度将变短，故选A.

3.（2024•徐州高三上期中）如图所示，摄影师调节三脚架使相机高度降低.调节后，水平地面对

任意一只支撑杆的（A）

A.支持力不变B.支持力变小

C.摩擦力不变D.摩擦力变小

解析：令相机与三脚架总质量为M,对相机与三脚架整体进行分析，在竖直方向上有3N=Mg,解

得及=§,即支持力不变，故A正确，B错误；令相机质量为小，根据对称性可知，每一只支撑杆对相

机的支持力大小均相等，令该支持力尸方向与竖直方向夹角为%对相机分析有3尸cose=mg,支撑

杆对地面的压力〃与尸等大反向，则摩擦力f=Fsine,解得等tan9,若使相机高度降低，

则J增大，可知，摩擦力增大，故C、D错误.

4.如图所示，有8个完全相同的长方体木板叠放在一起，每个木板的质量为100g,某人用手在这

叠木板的两侧分别加一大小为b的水平压力，使木板在空中水平静止.若手与木板之间的动摩擦因数

为4=0.5,木板与木板之间的动摩擦因数为〃2=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取尸10m/s2.

则水平压力尸至少为（B）

A.8NB.15N

C.16ND.30N

解析：先把所有木板看成整体，由平衡条件知2小48侬，得Q8N,以中间6块木板为研究对

象，要使木板不滑下去，由平衡条件知2〃z冷6侬，解得桧15N,故心15N,故B正确.

5.（2024•海安中学期初）风化蚀的产物有可能被风、流水、冰川和海浪携带而离开原位置，地理

学家把这种现象叫作“搬运”.为了讨论水流的搬运作用，设水的流速为心物块的几何线度为并作

如下简化：物块的体积与丁成正比，水流对物块的作用力与1冲2成正比，物块受到的阻力与物块的重

力成正比.已知水的流速为y时，能搬运石块的重力为G.当水的流速为2y时，能搬运石块的重力为

（D）

A.2GB.4G

C.16GD.64G

解析：设体积V=kif,F=kifv,f=k-iG=kzPVg=kP乂//由受力平衡尸=金,左7,=上0-kd3,

可得正与，成正比，所以重力与这成正比，代入数据，当水的流速为2-时，能搬运石块的重力为64G,

故选D.

6.（2023•南通第三次调研）如图所示，家用燃气灶支架有四个对称的相同爪，重为G的锅放在支

架上，锅面为球面，忽略爪与锅之间的摩擦力.每个爪对锅的支持力大小可能为（A）

11

A.-GB.~G

oq

11

C.~GD.-G

56

解析：设每个爪对锅的支持力方向与竖直方向的夹角为9,竖直方向根据受力平衡可得4Ncos9

GQ

=G,解得^"＞彳，故选A.

4cos〃4

7.（2024•东台中学期初测试）如图所示，一物块受到一个水平力尸作用静止于斜面上，此力尸的

方向与斜面平行.如果将力尸撤除，下列对物块的描述正确的是（B）

A.物块将不会继续静止于斜面上

B.物块所受的摩擦力方向改变

C.物块立即获得加速度

D.物块受到的摩擦力变大

解析：设物块的重力为G,将重力分解为垂直斜面方向和沿斜面向下方向的分力，在斜面平面内，

对物块受力分析，如图1所示，沿斜面向下方向的分力大小为Gsin9,在水平力凡没有撤去时，

由平衡条件可得/=、（Gsin夕产+凡在水平力厂撤去后，在斜面平面内物块受力如图2所示，则

有&=Gsin。（Gsin”八户,可知物块仍静止于斜面上，A错误；由以上分析可知，物块所受

的摩擦力方向改变，B正确；由题意可知，物块的最大静摩擦力大于£I=N（Gsin个尸+尸,水平力产

撤去后&=Gsin摘［后sin9y+户,物块受力平衡，加速度是零，C错误；由平衡条件可得&=

Gsin。用=y（Gsin户,可知物块受到的摩擦力变小，D错误.

8.（2024•扬州中学开学考）如图所示，光滑直杆OA.OB在。点由钱链固定，两杆间夹角以。

<90°）不变，在两杆上分别套上质量相等的小环尸、Q,两小环由不可伸长的轻绳连接，初始时，杆如

竖直，现缓慢顺时针转动两杆至如竖直，则在转动过程中（C）

A.杆对环产的弹力先变大，后变小

B.杆对环。的弹力一直变大

C.杆对环产的弹力一直变大

D.杆对环。的弹力先变小，后变大

解析：对两环和绳整体受力分析，两杆对两环的两个弹力之间夹角不变，作力的矢量三角形如图所

示，缓慢顺时针转动两杆至杆如竖直，在转动过程中，初始时杆对环P的弹力最小，当逐渐增大到辅

助圆的直径时最大，此时杆对环0的弹力刚好水平，杆对环。的弹力全过程一直变大，杆对环0的弹

力一直变小，故选C.

9.如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在两根竖直杆上，/端高于6端，绳上挂有一

件衣服，为防止滑动，将悬挂衣服的衣架钩固定在绳上，当固定在适当位置。处时，绳子两端对两杆

的拉力大小相等，贝hD）

A.绳子如段与竖直杆夹角比。5段与竖直杆夹角大

B.。点位置与衣服重力有关，衣服重力越大，。点离8端越近

C.若衣架钩固定在绳子上中点处，则绳子两端对杆的拉力大小仍然相等

D.若衣架钩固定在绳子上中点处，则绳子/端对杆的拉力大于8端对杆的拉力

解析：对。点作受力分析，如图所示，由共点力平衡可得及sina十几sin8=mg,FOACOSa=

为cos£,又有F后Fw则可得绳子如段与竖直杆夹角等于神段与竖直杆夹角，。点位置与衣服重

力无关，A、B错误；若衣架钩固定在绳子上中点处，则衣服保持静止时，由几何关系可得则根

据共点力平衡可得及cosa=F0BCOSP,故FOAFOB,C错误，D正确.

10.（2024•淮安第一次调研）如图所示，保持。点位置及N2必=120°不变，将轻绳如、必同

时逆时针缓慢旋转，直到处竖直，关于以上拉力4和06上拉力方的大小说法中，正确的是（B）

A.北一直变大，力不变

B.北先变大，后变小，，一直变小

C.北先变大，后变小，。一直变大

D.4先变小，后变大，，先变大，后变小

解析：由图可知，保持。点位置及/力力=120°不变，将轻绳以、如同时逆时针缓慢旋转，直到

如竖直，北先变大,后变小，方一直变小，故选