2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-第3讲　受力分析　共点力的平衡

第3讲受力分析共点力的平衡学习目标1.从具体的情境中选择研究对象，会分析其弹力、摩擦力的有无及方向。2.会灵活应用整体法和隔离法对多物体受力分析。3.会运用共点力平衡的条件分析解决平衡问题。考点一受力分析1.受力分析的四种方法假设法在未知某力是否存在时，先对其做出不存在的假设，然后根据该力不存在对物体运动和受力状态的影响来判断该力是否存在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力分析的方法隔离法将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法动力学分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行分析求解的方法2.受力分析的一般步骤思考讨论如图，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木块共受到几个力的作用?提示5个例1(2024·浙江6月选考，2)如图为小猫蹬地跃起腾空追蝶的情景，则()A.飞行的蝴蝶只受重力的作用B.蝴蝶转弯时所受合力沿运动方向C.小猫在空中受重力和弹力的作用D.小猫蹬地时弹力大于所受重力答案D解析飞行的蝴蝶不仅受重力的作用，还受空气的作用力，A错误;蝴蝶转弯时做曲线运动，由曲线运动的特点可知，蝴蝶转弯时所受合力指向轨迹凹侧，B错误;弹力的产生条件之一是两物体相互接触，小猫在空中时与地面脱离，不受地面弹力的作用，小猫由于具有惯性而继续向前运动，C错误;小猫蹬地时在竖直方向上有向上的加速度，则根据牛顿第二定律可知小猫蹬地时弹力大于所受重力，D正确。受力分析的三个技巧(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)除了根据力的性质和特点进行判断，假设法是判断弹力、摩擦力的有无及方向的常用方法。(3)善于转换研究对象，尤其是在弹力、摩擦力的方向不易判定的情形中，可以分析与其接触物体的受力，再应用牛顿第三定律判定。例2(2025·八省联考内蒙古卷，1)“那达慕”是国家级非物质文化遗产，套马是“那达慕”大会的传统活动之一，某次套马的情景如图所示。

套马者视为质点，可能受重力G、支持力FN，拉力F、摩擦力Ff，其受力示意图可能正确的是()答案B解析对套马者受力分析可知，“套马者”受到竖直向下的重力G、沿绳子方向向左上方的拉力F、竖直向上的支持力FN和水平向右的摩擦力Ff，故B正确。整体法和隔离法的选择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.在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时，宜用隔离法。3.整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法。考点二共点力的平衡1.共点力的平衡(1)平衡状态:物体静止或做匀速直线运动。(2)平衡条件:F合=0或Fx=0，Fy=0。(3)常用推论①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反。②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形。2.求解共点力平衡问题的常用方法(1)合成法:一个力与其余所有力的合力等大反向，常用于非共线三力平衡。(2)正交分解法:Fx合=0，Fy(3)矢量三角形法:把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形，常用于非特殊角的一般三角形。思考讨论静止的物体速度为0处于平衡状态，竖直上抛的物体到达最高点时速度为0，也处于平衡状态，这种说法对吗?提示不对，物体处于静止或做匀速直线运动是平衡状态，某一时刻速度为0不是物体处于平衡状态的判断依据。例3(2024·浙江1月选考，6)如图所示，在同一竖直平面内，小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d，其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上，d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为50g，细线c、d平行且与水平成θ=30°(不计摩擦)，则细线a、b的拉力分别为(g=10m/s2)()A.2N1N B.2N0.5N C.1N1N D.1N0.5N答案D解析由题意可知细线c对A的拉力和细线d对B的拉力大小相等且为0.5N、方向相反，对A、B整体分析可知细线a的拉力大小为Fa=(mA+mB)g=1N，故A、B错误;设细线b与水平方向夹角为α，对A球受力分析有Fbsinα+Fcsinθ=mAg，Fbcosα=Fccosθ，联立解得Fb=0.5N，故A、B、C错误，D正确。例4(2024·湖北卷，6)如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为()A.33f B.213f C.2f答案B解析例5(2025·重庆长寿高三开学考试)在建筑装修中，工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石施加竖直向上的推力F时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ，则磨石受到的摩擦力是()A.(F－mg)cosθ B.(mg－F)sinθ C.μ(mg－F) D.μ(F－mg)答案A解析磨石受重力、推力、斜壁的弹力及摩擦力而处于平衡状态，由图可知，F一定大于重力，受力分析，如图所示，在沿斜面方向，可得摩擦力Ff=(F－mg)cosθ，在垂直斜面方向上有FN=(F－mg)sinθ，则摩擦力为Ff=μFN=μ(F－mg)sinθ，故A正确。处理平衡问题的三个技巧(1)物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比较简单。(2)物体受四个或四个以上的力作用时，一般要采用正交分解法。(3)正交分解法建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少。例6(2025·山东聊城模拟)如图所示，某创新实验小组制作了一个半径为12cm的圆环，将3个相同的轻弹簧一端等间距地连接在圆环上的A、B、C三点，另外一端连接于同一点，结点恰好在圆心O处。将圆环水平放置，在结点O处悬挂一瓶矿泉水，缓慢释放直至平衡时测得结点下降了5cm。已知轻弹簧的自然长度为9cm，矿泉水(包括瓶)受到的重力为6N，则弹簧的劲度系数为()A.390N/m B.130N/m C.3.90N/m D.1.30N/m答案B解析如图所示，由几何关系可知平衡时每根弹簧的长度均为x=122+52cm=13cm，每根弹簧的伸长量均为Δx=13cm－9cm=4cm，竖直方向根据受力平衡可得G=3kΔxcosθ，解得弹簧的劲度系数k=G3Δxcosθ=限时作业(限时:30分钟)基础对点练对点练1受力分析1.(2025·北京海淀模拟)如图所示，某人站上向右上行的智能电动扶梯，他随扶梯先加速，再匀速运动。在此过程中人与扶梯保持相对静止，下列说法正确的是()A.扶梯加速运动阶段，人处于超重状态B.扶梯加速运动阶段，人受到的摩擦力水平向左C.扶梯匀速运动阶段，人受到重力、支持力和摩擦力D.扶梯匀速运动阶段，人受到的支持力大于重力答案A解析依题意可知在加速运动过程中，人的加速度向右上方，加速度有竖直向上的分量和水平向右的分量，可知人处于超重状态，人受到的摩擦力水平向右，故A正确，B错误;扶梯匀速运动阶段，由平衡条件可知人受到自身重力和扶梯对它竖直向上的支持力共计两个力的作用，且扶梯对人的支持力大小等于重力大小，故C、D错误。2.(2025·河北沧州高三期末)如图所示，用轻绳将物体Q系于竖直墙面，Q与墙面之间夹有物体P，P、Q均处于静止状态，则下列说法正确的是()A.物体P一定受到4个力的作用B.物体P可能受到4个力的作用C.物体Q可能受到5个力的作用D.物体Q一定受到3个力的作用答案B解析物体P受到的力有重力、压力、支持力、墙的摩擦力和Q的摩擦力(两个摩擦力可能存在其中一个，也可能同时存在)，故物体P可能受到4个或5个作用力，故A错误，B正确;物体Q受到的力有重力、拉力、支持力、P的摩擦力(可能存在)，故物体Q可能受到3个或4个作用力，故C、D错误。3.(2025·江西南昌模拟)如图所示，一梯子斜靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在粗糙的水平地面上，某工人站立于梯子上，下列说法正确的是()A.地面对梯子的摩擦力方向水平向右B.人和梯子组成的系统受3个力作用C.梯子对工人的作用力竖直向上D.地面对梯子的作用力竖直向上答案C解析对人和梯子组成的系统受力分析，由平衡条件可得，梯子在水平方向受到竖直墙壁水平向右的支持力和地面水平向左的摩擦力，故A错误;人和梯子组成的系统在竖直方向上受重力、地面的支持力，因为墙光滑，所以竖直墙对梯子没有摩擦力;在水平方向上，受到竖直墙壁水平向右的支持力和地面水平向左的摩擦力，共4个力作用，故B错误;对人受力分析，工人受到竖直向下的重力，根据平衡条件，梯子对工人的作用力竖直向上与重力平衡，故C正确;地面对梯子的作用力为支持力和摩擦力的合力，方向斜向左上方，故D错误。对点练2共点力的平衡4.(2025·河北张家口高三开学考试)教室有一质量为m的挂画，用两根质量可忽略不计的细绳对称悬挂在墙上，如图所示。重力加速度为g，则每根细绳上的拉力大小为()A.2mg3 B.mg C.3答案C解析设每根细绳对挂画的作用力大小为F，细绳与竖直方向的夹角为θ，将F分解为水平方向和竖直方向的两个分力，在竖直方向，由平衡条件得2Fsinθ=mg，而sinθ=32，解得F=3mg3，5.(2025·黑龙江齐齐哈尔高三月考)初春正是放风筝的好时节。某同学放风筝时可简化为如图所示情景。风筝平面与水平面的夹角α=30°，风筝线与竖直方向的夹角θ=60°，风筝始终与地面保持相对静止，风力始终垂直于风筝平面，风筝的重力为G，则风筝线上的拉力大小为()A.G B.32G C.12G答案A解析风力的方向始终垂直于风筝平面，根据平衡条件可知，在水平方向上Fsinα=Tsinθ，在竖直方向上Fcosα=Tcosθ+G，联立解得绳子拉力T=G，故A正确。6.(2025·河北唐山高三开学考试)两个完全相同的截面为四分之一光滑圆面的柱体A、B按如图所示叠放，A的右侧有一光滑竖直的挡板，A和B的质量均为m。现将挡板缓慢地向右移动，整个过程中B始终保持静止，当A将要落至水平地面时，下列说法正确的是()A.A对B的压力大小为mgB.B对地面的压力大小为mgC.A对竖直挡板的压力大小为2mgD.B受到水平地面的摩擦力大小为3mg答案D解析对A受力分析如图，由几何关系可知，B对A的支持力FNB与竖直方向夹角为60°，则B对A的支持力为FNB=mgcos60°=2mg，即A对B的压力大小为2mg，A错误;对A、B整体受力分析可知，地面对B的支持力为2mg，即B对地面的压力大小为2mg，选项B错误;竖直挡板对A的支持力为FN=mgtan60°=3mg，可知A对竖直挡板的压力大小为3mg，选项C错误;对整体分析可知，B受到水平地面的摩擦力大小等于挡板对A的支持力，即为Ff=FN=3mg，选项D7.(多选)(2025·黑龙江佳木斯高三开学考试)如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面，m2在空中)，力F与水平方向成θ角。则m1所受支持力FN和摩擦力Ff正确的是()A.FN=m1g+m2g－Fsinθ B.FN=m1g+m2g－FcosθC.Ff=Fcosθ D.Ff=Fsinθ答案AC解析对两物体整体受力分析，受到重力mg=(m1+m2)g，支持力FN、拉力F、滑动摩擦力Ff，如图，根据共点力平衡条件，竖直方向有FN+Fsinθ=mg，得FN=m1g+m2g－Fsinθ，水平方向Ff=Fcosθ，故A、C正确，B、D错误。8.(2025·广东东莞高三阶段练习)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.52 B.54 C.5答案A解析设一个篮子的质量为m，连接下篮的绳子的拉力为F2，对下篮，根据平衡条件得4F2=mg，解得F2=mg4，设连接上篮的绳子的拉力为F1，绳子与竖直方向夹角为θ，对两个篮子整体由平衡条件得4F1cosθ=2mg，由几何关系可得cosθ=402-24240=0.8，可得F1=58mg，则可得F1综合提升练9.(2025·北京朝阳模拟)如图所示，光滑水平桌面上木块A、B叠放在一起，木块B受到一个大小为F水平向右的力，A、B一起向右运动且保持相对静止。已知A的质量为m、B的质量为2m，重力加速度为g。下列说法正确的是()A.木块A受到2个力的作用B.木块B受到4个力的作用C.木块A所受合力大小为FD.木块B受到A的作用力大小为(答案C解析由于桌面光滑，则两木块一起向右做加速运动，则木块A受到重力、支持力和摩擦力3个力的作用，A错误;木块B受到重力、地面的支持力、A对B的压力和摩擦力以及力F共5个力的作用，B错误;整体的加速度a=F3m，则木块A所受合力大小为FA=ma=F3，C正确;木块B受到A的压力大小为mg，摩擦力为Ff=F3，则木块B受到A的作用力大小为FAB=(mg10.(2025·黑龙江哈尔滨高三月考)如图所示，用一水平力F将两铁块A和B紧压在竖直墙上保持静止，下列说法中正确的是()A.A、B均受4个力B.若增大F，则A、B间摩擦力增大C.若增大F，则B对墙的摩擦力增大D.A对B的摩擦力和墙对B的摩擦力方向相反答案D解析铁块A处于静止状态，受重力、B对A的弹力、水平力F、B对A竖直向上的摩擦力4个力作用，铁块B受重力、A对B的压力和摩擦力、墙对B的支持力和摩擦力5个力的作用，根据牛顿第三定律可知铁块A对B施加竖直向下的摩擦力，整体分析可知墙对B的摩擦力向上，则A对B的摩擦力和墙对B的摩擦力方向相反，故D正确，A错误;铁块A处于静止状态，故受到的合力为零，则有B对铁块A施加的摩擦力等于铁块A的重力，增大F，铁块A和B之间的摩擦力不变，故B错误;对整体分析可知，墙壁对B的摩擦力等于两铁块的重力，若增大F，B对墙的摩擦力不变，