第一讲　力与物体的平衡-2026年高考物理总复习课件

专题一力与运动第一讲

力与物体的平衡命题趋势1.考查深入灵活:近年来,高考对力与运动的考查愈发深入且灵活,重点聚焦在牛顿运动定律、运动学公式的理解与应用上。2.结合实际情境:常以汽车刹车、火箭发射、无人机飞行等生活实际与科技前沿为背景,考查学生的受力分析和运动过程推理能力。3.强调综合创新:开放性、探究性问题逐渐增多,要求学生自主设计实验方案、分析数据,并将力与运动的知识与能量、动量等综合运用,以解决复杂问题。考查形式1.选择题:常考查对基本概念的理解,如牛顿运动定律的含义、受力分析的正误判断、超重失重现象等,占比约15%。2.计算题:多为综合题,将牛顿运动定律与运动学公式相结合,求解物体的运动状态或受力情况,如连接体的匀变速直线运动、传送带模型等,占比约10%。高频考点考点具体内容对牛顿运动定律的理解牛顿三定律的含义,尤其是惯性、作用力与反作用力的概念牛顿运动定律的应用受力分析的整体法与隔离法,解决连接体问题、瞬时加速度问题、超重与失重问题等运动学公式的应用匀变速直线运动的速度、位移公式,以及运动学图像(如v-t图像、x-t图像)的分析与应用力与运动的综合问题将受力分析与运动过程相结合,分析多过程运动,如板块模型、传送带模型等备考建议1.夯实基础:深入理解牛顿运动定律和运动学公式的内涵,熟练掌握受力分析的方法和步骤。2.加强练习:多做与实际情境相结合的题目,提高分析问题和解决问题的能力,尤其是多过程运动和综合应用的题目。3.注重实验:掌握探究加速度与力、质量关系等实验的原理、方法和数据处理,提升实验设计和分析能力。4.总结模型:归纳常见的力与运动模型,如斜面模型、板块模型、传送带模型等,熟悉其解题思路和方法。内容重要的规律、公式和二级结论1.运动的合成与分解(1)小船垂直河岸过河时,所用时间最短。(2)小船过河时,船速大于水速,船才能垂直河岸过河。(3)绳(杆)端物体速度分解规律:分解为沿绳(杆)方向和垂直于绳(杆)方向两个分速度2.曲线运动中质点的速度、加速度(4)曲线运动中质点的速度方向时刻改变,总沿轨迹在该点的切线方向。(5)曲线运动中质点所受合外力的方向指向轨迹曲线弯曲的凹侧内容重要的规律、公式和二级结论3.抛体运动(6)平抛运动任意时刻的速度的反向延长线一定过水平位移的中点。(7)从斜面上不同位置抛出,又落回斜面上时的速度方向与斜面的夹角都相同4.匀速圆周运动、圆周运动的向心力考点一

静态平衡问题处理平衡问题常用的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,方向相反分解法按效果分解:物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的作用效果分解,则其分力和其他两个力分别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矢量三角形法对受三个共点力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移,使三个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1】(多选)(2024·河北衡水二模)如图所示,质量为m=0.6kg的物块通过一段细绳悬挂在轻绳PA和PB的结点P上并处于静止状态,PA与竖直方向的夹角为α=53°,PB沿水平方向。质量为M=25kg的木块与PB相连,恰好静止在倾角为θ=37°的斜面上,已知重力加速度g取10m/s2,木块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(sin37°=0.6,cos37°=0.8),则下列说法正确的是(

)A.轻绳PA的张力大小为10NB.轻绳PB的张力大小为8NC.木块与斜面之间的动摩擦因数为0.8D.木块与斜面之间的动摩擦因数为0.6题眼点拨轻绳PA和PB的结点P处于静止状态结点P受力平衡质量为M=25

kg的木块与PB相连,恰好静止在倾角为θ=37°的斜面上木块与斜面间的静摩擦力恰好等于最大静摩擦力模型方法1.多物体的静态平衡2.隔离法、正交分解法

1.三力作用下的动态平衡考点二

动态平衡问题2.

四力作用下的动态平衡(1)在四力平衡中,如果有两个力为恒力,或这两个力的合力方向恒定,为了简便可用这两个力的合力代替这两个力,转化为三力平衡,例如:如图所示,qE<mg,把挡板缓慢转至水平的过程中,可以用重力与静电力的合力F合=mg-qE代替重力与静电力。(2)对于一般的四力平衡及多力平衡,可采用正交分解法。【例2】(多选)(2023·黑龙江哈尔滨市模拟)如图所示为内壁光滑的半球形凹槽M,O为球心,∠AOB=60°,OA水平,小物块在与水平方向成45°角的斜向上的推力F作用下静止于B处。在将推力F沿逆时针缓慢转到水平方向的过程中凹槽和小物块始终保持静止,则(

)A.M槽对小物块的支持力逐渐增大B.M槽对小物块的支持力逐渐减小C.推力F逐渐减小D.推力F先减小后增大【答案】AD【解析】以小物块为研究对象,小物块受到重力G、支持力FN和推力F三个力作用,根据平衡条件可知,F与FN的合力与G大小相等,方向相反。将推力F沿逆时针缓慢转到水平方向的过程中(1→3),如图所示,根据作图可知,M槽对小物块的支持力FN逐渐增大,推力F先减小后增大,当F与FN垂直时,F最小,故A、D正确,B、C错误。【例3】(2024·福建宁德三模)某物理兴趣小组为了模拟机器人“手臂”,制作了如图所示的装置,A、B类似于人手臂的关节,能在竖直平面内自由转动,前臂BC末端系一重物和一轻绳,轻绳另一端跨过滑轮牵拉前臂。初始时,关节A、B均锁定,前臂BC水平。小组成员解除关节A的锁定,通过拉绳缓慢提升重物,上臂AB转过60°。不计“手臂”重力及一切摩擦。下列说法正确的是(

)A.绳CD受到的拉力先减小后增大B.绳CD受到的拉力先增大后减小C.前臂BC受到的压力大小不变D.前臂BC受到的压力先减小后增大【答案】C【解析】对C点受力分析,其受沿轻绳向上的拉力T1、竖直向下大小等于重物重力的拉力T2及沿AC方向由A指向C的支持力N,如图所示。

考点三

受力平衡中的临界、极值问题

1.(2025·福建卷)山崖上有一个风动石,无风时地面对风动石的作用力是F1,当受到一个水平风力时,风动石依然静止,地面对风动石的作用力是F2,以下说法正确的是 (

)

A.F2大于F1B.F1大于F2C.F1等于F2D.大小关系与风力大小有关A

2.(2025·浙江·卷)中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌,举起杠铃稳定时的状态如图所示。重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是 (

)A.双臂夹角越大受力越小B.杠铃对每只手臂的作用力大小为605NC.杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力D.在加速举起杠铃的过程中,地面对人的支持力大于人与杠铃总重力D

【详解】杠铃的重力为G=mg=121×10N=1210N,手臂与水平的杠铃之间有夹角,假设手臂与竖直方向的夹角为θ,根据平衡条件有2Fcosθ=G,可知,双臂夹角越大,F越大;结合cosθ<1,解得杠铃对手臂的作用力F>605N,AB错误。杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对相互作用力,C错误。加速举起杠铃,人和杠铃构成的相互作用系统加速度向上,系统处于超重状态,因此地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力,D正确。故选D。3.(多选)(2025高三下·江西九江·模拟)如图所示为高层安装空调时吊运外机的场景简化图。一名工人在高处控制绳子P,另一名工人站在水平地面上拉住另一根绳子Q。在吊运的过程中,地面上的工人在缓慢后退时缓慢放绳,空调外机M缓慢竖直上升,绳子Q与竖直方向的夹角β保持不变,绳子质量忽略不计,则 (

)A.绳子P上的拉力不断变大B.绳子Q上的拉力先变小后变大C.地面工人所受的支持力不断变小D.地面工人所受的摩擦力先变大后变小AC

【详解】对空调外机进行受力分析,空调外机分别受到绳子P、Q的拉力F1、F2和自身的重力mg的作用而平衡,受力分析如图所示。将这三个力构成矢量三角形,如图所示。由图可知,地面上的工人在缓慢后退并缓慢放绳的过程中,β不变,α逐渐增大,F1、F2均增大,故A正确,B错误;对地面上工人进行受力分析可知,该工人受到重力G、地面的支持力FN、绳子Q的拉力F2'以及地面的摩擦力Ff四个力的作用处于平衡状态,受力分析如图所示。竖直方向平衡方程为FN+F2'cosβ=G,水平方向平衡方程为Ff=F2'sinβ,其中β不变,绳子Q的拉力F2'增大,所以该工人受到的支持力FN减小,摩擦力Ff增大,故C正确,D错误。故选AC。专题集训(一)

力与物体的平衡1.(2024·广东汕头金南实验学校三模)黄河铁牛是世界桥梁史上的传世之宝。如图,唐代蒲津浮桥通过两岸的铁牛固定,铁牛底部的铁柱插入地下。设桥索对铁牛的拉力为F1,铁柱对铁牛的作用力为F2,则 (

)A.若F1增大,F2也增大B.若F1增大,F2将减小C.F1与F2的合力方向不一定竖直向上D.F1与F2的合力方向一定竖直向下

A【解析】对铁牛受力分析如图所示,铁牛受到自身重力G、桥索对铁牛的拉力F1、铁柱对铁牛的作用力F2,三力共点平衡。根据共点力平衡条件和三角形定则可得,若F1增大,F2也增大,A正确,B错误;F1与F2的合力与重力平衡,故F1与F2的合力方向一定竖直向上,C、D错误。

B

3.(2024·广东茂名电海中学模拟)挂灯笼的习俗起源于1800多年前的西汉时期,已成为中国人喜庆的象征。如图所示,由五根等长的轻质细绳悬挂起四个质量相等的灯笼,中间的细绳是水平的,另外四根细绳与水平面所成的角分别为θ1和θ2。关于θ1和θ2,下列关系式中正确的是 (

)A.θ1=θ2

B.θ1=2θ2C.sinθ1=2sinθ2

D.tanθ1=2tanθ2D

4.(2024·广东省模拟)如图所示,竖直面内固定一光滑大圆环轨道,O为圆心,在大圆环轨道最高点A固定一个光滑的小滑轮,一轻绳绕过小滑轮,一端连接套在大圆环轨道上的小球,用力F拉轻绳另一端,在小球从B点缓慢上升到C点的过程中,有 (

)A.拉力F逐渐增大B.拉力F先减小后增大C.小球对大圆环轨道的压力大小保持不变D.小球对大圆环轨道的压力先增大后减小C

5.(2023·广东梅州田家炳实验中学月考)如图所示,物体甲放置在水平地面上,通过跨过光滑定滑轮的轻绳与小球乙相连,整个系统处于静止状态。现对小球乙施加一个水平力F,使小球乙缓慢上升一小段距离,整个过程中物体甲保持静止,甲受到地面的摩擦力为f,则该过程中 (

)A.Ff变小,F变大 B.Ff变小,F变小C.Ff变大,F变小 D.Ff变大,F变大D

6.(2023·广东深圳调研)如图所示,某同学将细绳穿过光滑圆环,绳的一端固定,另一端拴在手上,该同学将拴绳的手竖直向上缓慢移动过程中,下列说法正确的是 (

)A.细绳与竖直方向的夹角θ变大B.细绳与竖直方向的夹角θ变小C.圆环所受合力变大D.细绳对圆环的拉力大小不变D

A【解析】设每段绳子上的张力均为T,对大理石和EF、GH段轻绳,根据平衡条件有4Tsinθ=mg;对EF或GH段轻绳,水平方向有2Tcosθ=FN;认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则有fm=μFN=μ·2Tcosθ;对大理石,根据平衡条件有2fm=mg,即4μTcosθ=4Tsinθ,解得μ=tanθ,故选A。8.(2023·广东佛山顺德一中模拟)如图所示,木块a、b和沙桶c通过不可伸长的轻质细绳和轻质光滑滑轮连接,处于静止