2026届高考物理二轮复习课件+专题一+第一讲+力与物体的平衡

第一讲力与物体的平衡专题一2026内容索引010203体系构建•真题感悟高频考点•探究突破专项模块•素养培优体系构建•真题感悟【知识网络构建】

【高考真题再练】

1.(2025北京卷)如图所示,长方体物块A、B叠放在斜面上,B受到一个沿斜面方向的拉力F,两物块保持静止,B受力的个数为(

)A.4

B.5C.6 D.7C解析

根据题意,对A受力分析可知,A受重力和来自B的支持力,由于A静止,则A还受来自B沿斜面向上的静摩擦力,对B受力分析可知,B受重力、来自斜面的支持力、来自A的压力、拉力F,B还受来自A沿斜面向下的摩擦力,由于B静止,则B还应受沿斜面向上的静摩擦力,即B受6个力作用,故选C。2.(2025福建卷)漳州著名景点风动石可随风微动。无风时,山体对风动石的作用力为F1,当水平微风吹过时,石随风微动,但依然处于静止状态,此时山体对石的作用力为F2,则(

)A.F1的大小小于F2的大小B.F1的大小大于F2的大小C.F1的大小等于F2的大小D.F1与F2大小关系与风向有关A

B

4.(2025河南卷)野外高空作业时,使用无人机给工人运送零件。如图所示,某次运送过程中的一段时间内,无人机向左水平飞行,零件用轻绳悬挂于无人机下方,并相对于无人机静止,轻绳与竖直方向成一定角度。忽略零件所受空气阻力,则在该段时间内(

)A.无人机做匀速运动B.零件所受合外力为零C.零件的惯性逐渐变大D.零件的重力势能保持不变D解析

零件和无人机相对静止,一起水平向左运动,对零件受力分析如图所示,合力水平向左,故零件和无人机向左做匀加速直线运动,零件合力不为零,A、B错误;物体惯性只与自身质量有关,C错误;零件的质量、高度不变,故重力势能保持不变,D正确。

B

甲乙高频考点•探究突破考点一物体的受力分析及静态平衡【命题点点拨】

命题点解答指引1.受力分析结合物体的运动状态,按照性质力的顺序依次分析2.单个物体的平衡问题正确受力分析,利用F合=0求解3.多个物体的平衡问题灵活选择研究对象,注意应用牛顿第三定律分析受力【方法规律归纳】1.“四步”搞定受力分析

两法交替使用“一定”:灵活运用整体法和隔离法确定研究对象;“二析”:按顺序分析研究对象的受力情况;“三画”:画出受力示意图;“四查”:检查是否漏力、多力或错力。2.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,方向相反分解法按作用效果分解: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大小相等,方向相反正交分解法: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[典例1](命题点2)如图所示,一根质量为m的匀质绳子,两端分别固定在同一高度的两个钉子上,中点悬挂一个质量为m0的物体。系统平衡时,绳子中点两侧的切线与竖直方向的夹角为α,钉子处绳子的切线方向与竖直方向的夹角为β,则(

)B解析

设两个钉子处对绳的拉力为F1,取绳子和物体为一整体,受力分析如图甲所示。由平衡条件得2F1cos

β=(m0+m)g设绳子中点为P点,绳子中点P处拉力大小为F2,对绳子中点受力分析如图乙所示。由平衡条件得2F2cos

α=m0g再以左半边绳子为研究对象,由于绳子对物体的拉力斜向上,则物体对左边绳子的拉力斜向下,受力分析如图丙所示。由水平方向合力为零可得F1sin

β=F2sin

α思维点拨注意:弯曲绳子拉力沿着绳子的切线方向素养提升

“活结”与“死结”(1)“活结”:可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点。“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,因此由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的角平分线。(2)“死结”:可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点。“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。【对点训练】1.(2025广西桂林模拟)(命题点1)平衡术对人的观察能力和动手能力要求较高,极其锻炼人的耐心。小强同学在海边堆放了一些石块,如图所示,石块A、B的接触面水平,不计空气的作用力,下列说法正确的是(

)A.最上面的石块D一定只受两个力作用B.心形石块E一定不受摩擦力作用C.石块C可能受到6个力的作用D.石块B对石块A的作用力方向一定竖直向上

D解析

因为不知道石块D与下方石块的接触面是否水平,所以最上面的石块D可能受摩擦力的作用,心形石块E也有可能受摩擦力作用,故A、B错误。石块C最多受到重力,左、右两边石块对它的两个摩擦力,两个弹力,共5个力的作用,故C错误。石块A、B的接触面水平,把石块A及其上面的石块看作整体,根据二力平衡条件可知,石块B对石块A的作用力的方向一定竖直向上,故D正确。2.(命题点2、3)如图所示,轻绳两端固定在水平杆上,在轻绳上悬挂7个相同的灯笼,左右两侧灯笼关于过结点O的竖直线对称。已知PM段、QO段轻绳与竖直方向的夹角分别为α、β,灯笼均处于静止状态。则tanβ与tanα两数之比为(

)A.3 B.5

C.7

D.9B解析

设MQ段轻绳与竖直方向的夹角为γ,对中间五个灯笼受力分析,根据平衡条件可得2FPMcos

α=5mg,同理可得2FMQcos

γ=3mg,2FQOcos

β=mg,对结点M受力分析,水平方向有FPMsin

α=FMQsin

γ,对结点Q受力分析,水平方向有FMQsin

γ=FQOsin

β,联立解得tan

β=5tan

α,故选B。地移到小物块B的正上方,此时细绳与竖直方向成60°角。已知小物块B的质量为2m,且始终静止在桌面上。细绳、杆、圆弧形轨道均在同一竖直平面内,小物块A、B均可视为质点,重力加速度为g。下列说法正确的是(

)A.细绳竖直时,小物块B受到水平向右的静摩擦力B.细绳由初始位置移动到与竖直方向成60°角的过程中,绳上的拉力先减小后增大C.当细绳与竖直方向成60°角时,杆对小物块A的作用力的大小为mgD.当细绳与竖直方向成60°角时,桌面对小物块B的作用力的大小为2.5mg3.(多选)(命题点2)如图所示,细绳一端与质量为m的小物块A相连,另一端悬挂在以小物块A为圆心、半径为绳长的一段圆弧形轨道上的O点(O点位于小物块A的正上方)。置于水平桌面上的小物块B用两端含光滑铰链的无弹性轻杆与小物块A连接,细绳与轻杆长度相同。保持小物块A不动,将细绳上端从O点沿圆弧形轨道缓慢BC解析

细绳竖直时,对小物块A受力分析可知杆中无弹力,则小物块B不受摩擦力的作用,故A错误。杆对A的作用力方向不变,小物块A所受重力的大小、方向均不变,根据力的合成可知,当绳的拉力与杆垂直时,拉力最小,为F=Gsin

60°,故绳上的拉力先减小后增大,B正确。细绳上端从O点沿圆弧形轨道缓慢地移到小物块B的正上方,此时细绳与竖直方向成60°角,三个力合成组成等边三角形,杆对小物块A的作用力的大小为FN=mg,故C正确。当细绳与竖直方向成60°角时,桌面对小物块B的作用力与B的重力和杆对B的作用力的合力是一对平衡力,由余弦定理可知4.(2025广西柳州检测)(命题点3)如图所示,有40个质量相等的小球(可视为质点),将它们用长度相等的轻绳依次连接,再将两端固定在天花板上,静止时,连接天花板的轻绳与水平方向夹角为30°,已知每个小球的重力均为1N,则第15个小球与第16个小球之间轻绳的拉力大小为(

)A.14N B.28N C.35N D.45NC

考点二动态平衡及临界、极值问题【命题点点拨】

命题点解答指引1.解析法物体受多个力作用时,正交分解,利用解析法求解2.图解法物体受三个力的作用,一个力的大小、方向均不变,且另一个力的方向不变,可用图解法3.相似三角形法物体受三个力的作用,其中的一个力大小、方向均不变,另外两个力的大小、方向都发生变化,可用相似三角形4.正弦定理法物体受三个力的作用,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,但组成的矢量三角形中有一个角保持不变

【方法规律归纳】

仍为平衡状态1.动态平衡: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平衡状态,在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述。2.临界状态:物体所处的平衡状态将要被破坏而尚未被破坏的状态,可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”的状态,在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述,解临界问题的基本方法是假设推理法。温馨提示

临界问题往往是和极值问题联系在一起的。解决此类问题重在分析物理情境,找出临界条件或达到极值的条件,注意可能出现的多种情况。[典例2](命题点2、4)如图所示,用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的P点,将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平,细绳与木板之间的夹角保持不变,忽略圆柱与木板之间的摩擦,在转动过程中(

)A.圆柱体对木板的压力逐渐增大B.圆柱体对木板的压力先增大后减小C.两根细绳上的拉力均先增大后减小D.两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变B解析

方法一:正弦定理法

方法二:图解法

【思维路径】审题指导题干关键隐含信息等长的细绳两细绳在圆柱体上的悬点的连线与两细绳组成等腰三角形,两细绳的拉力大小相等,它们的合力沿两力所成角的角平分线方向,合力的大小与细绳拉力的大小成正比,合力大小变化的情况与细绳拉力大小的变化情况相同缓慢转动直至水平,细绳与木板之间的夹角保持不变圆柱体处于动态的受力平衡状态,木板对圆柱体的支持力和细绳对圆柱体拉力的合力的夹角不变,两个力最终均顺时针转过90°角素养提升

动态平衡问题的处理方法

C

6.(2025广西南宁检测)(命题点2)“篮球夹背”是考验两人协作能力的游戏,两人背对背、手挽手,背上夹着球,从起点跑到终点,在球不掉落的情况下,最先完成的即获胜。如图甲所示,两位同学夹着篮球匀速前进,开始时两位同学的背之间的夹角为锐角。其简化模型如图乙所示,篮球夹在两个平面之间。若忽略篮球受到的摩擦力和空气阻力,则下列说法正确的是(

)A.若左右两位同学的背与竖直方向的夹角均减小,则篮球所受两位同学的合力增大B.若仅左边同学的背与竖直方向的夹角增大,则左边同学对篮球的作用力增大C.若仅右边同学的背与竖直方向的夹角增大,则左边同学对篮球的作用力增大D.若仅左边同学的背与竖直方向的夹角增大,则右边同学对篮球的作用力减小D解析

由题意可知篮球处于平衡状态,则对篮球受力分析可知篮球所受两位同学的合力等于篮球的重力,故篮球所受两位同学的合力不变,故A错误。若仅左边同学的背与竖直方向的夹角增大,则篮球受到两位同学作用力的夹角减小,作出篮球受力的动态矢量三角形,如图所示可知左边同学对篮球的作用力可能减小,可能不变,也可能增大,但是右边同学对篮球的作用力一定减小,故B错误,D正确。若仅右边同学的背与竖直方向的夹角增大,则篮球受到两位同学作用力的夹角减小,作出篮球受力的动态矢量三角形,如图所示可知左边同学对篮球的作用力减小,故C错误。7.(多选)(2024广西南宁期末)(命题点3)如图所示,木块放置在粗糙水平地面上,O点为光滑铰链所在的位置。轻杆一端与铰链固定连接,另一端固定连接一质量为m的小球。现将轻绳一端拴在小球上,另一端通过定滑轮由力F牵引,定滑轮位于O点的正上方,不计滑轮与轮轴间的摩擦,整个系统处于静止状态。现改变力F的大小使小球和轻杆从图示位置缓慢运动到定滑轮的正下方,木块始终保持静止,则在整个过程中(

)A.地面对木块的摩擦力逐渐减小B.轻杆对小球的作用力逐渐减小C.地面对木块的支持力逐渐减小D.力F逐渐减小AD解析

对小球进行受力分析,如图所示。设小球到定滑轮的距离为l1,轻杆的长度为l2,O点到定滑轮的距离为h,根据三角形相似性可知

,缓慢运动过程中l1越来越小,则F逐渐减小,故D正确;由于l2长度不变,则杆对小球的作用力大小不变,故B错误;由牛顿第三定律可知,杆对木块的作用力大小不变、方向向右下,但杆的作用力与竖直方向的夹角越来越小,杆对木块的作用力在竖直方向的分量增大,所以地面对木块的支持力逐渐增大,杆对木块的作用力在水平方向的分量减小,所以地面对木块的摩擦力逐渐减小,故A正确,C错误。考点三电磁学中的平衡问题【命题点点拨】

命题点解答指引1.安培力作用下通电导体的平衡按力学方法分析通电导体的受力并应用平衡条件求解,注意安培力公式F=BIlsinθ中各物理量的含义2.库仑力作用下带电体的平衡按力学方法分析带电体的受力并应用平衡条件求解,注意库仑定律表达式

的适用条件【方法规律归纳】1.静电力、安培力的对比比较项方向大小静电力正电荷所受静电力方向与电场强度方向一致,负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反若为匀强电场,静电力F=qE点电荷间的静电力安培力用左手定则判断,安培力垂直于B、I决定的平面①B∥I时,F=0②B⊥I时,F=BIl③B与I的夹角为θ时,F=BIlsinθ(l是导线的有效长度)导线两端点连线在垂直于磁场方向的投影2.电磁学平衡问题的解题思路(1)静电场、磁场中的平衡问题,受力分析时要注意静电力、磁场力方向的判断,再结合平衡条件分析求解。(2)涉及安培力的平衡问题,画受力示意图时要注意将立体图转化为平面图。如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动,则通常是匀速直线运动。(3)解题思路与力学中的平衡问题一样,只是在原来受力的基础上多了静电力、安培力或洛伦兹力解题思路:①确定研究对象。根据问题选择“整体法”或“隔离法”确定研究对象;②受力分析。按照重力、弹力、摩擦力、静电力、安培力……顺序分析力;③列方程。根据平衡条件(F合=0)列方程。[典例

3](命题点1)如图所示,将一质量分布均匀,电阻率不变的导线围成正五边形abcde,在a、e两点用导线与恒压电源相连接,空间中存在垂直正五边形所在平面向外的匀强磁场(图中未画出),接通电源后ab边所受的安培力大小为F。已知

。若在a、d两点用导线与该恒压电源连接,则接通后正五边形所受安培力大小为(

)A解析

a、e两点接电源时,ae边与其余四边并联,通过ae边的电流与通过ab边的电流之比为4∶1,设ab边电阻为R,a、e两端电压为U,磁感应强度大小思维点拨

先找出ab边所受安培力的表达式,然后确定a、d两点接电源时流过各边的电流,最后找有效长度确定安培力。素养提升

本题考查安培力相关知识,理解有效长度,应用正弦定理等数学方法求出导线长度关系是解决此类问题的关键。本题考查的学科素养是科学思维中的科学推理,分析导线组成电路求出电流,求出安培力,应用正弦定理求出三角形acd三边间的关系。【对点训练】8.(命题点1)如图所示,有一边长为l的刚性正三角形导线框ABC在竖直平面内,且AB水平,导线框重力不计,各边导线材料及粗细完全相同,处在方向垂直于导线框所在平面向里的匀强磁场中。在C点用绝缘绳悬挂一个重力为G的物体,在两顶点A、B上加上恒定电压,重物恰好对地面无压力。某时刻A、B间导线的某处突然断开,其他条件不变,则稳定后物体对地面的压力是(

)C解析

AC边与CB边先串联再与AB边并联,在A、B未断开时,设ACB中的电流为I,则AB边中的电流为2I,由平衡条件可得BIl+2BIl=G,当某时刻A、B间导线的某处突然断开时,由平衡条件可得BIl+FN=G,联立解得FN=,由牛顿第三定律,可知稳定后物体对地面的压力大小为

,故选C。专项模块•素养培优数学方法在物体平衡问题中的应用【主题概述】高考物理试题的解答离不开数学知识和方法的应用,借助物理知识考查数学能力是高考命题的永恒主题。很多物理试题的求解过程是将物理问题转化为数学问题,经过求解再还原为物理结论的过程。物理解题运用的数学方法通常包括几何(图形辅助)法、图像法、函数法、方程(组)法、递推法、微元法、比例法、极值法、数列法等。在物体平衡问题中常用的是几何(图形辅助)法、图像法、函数法、极值法、相似三角形法等。【考向预测】物体的平衡问题常常用到数学方法,如平衡中的临界与极值问题、涉及立体空间的共点力平衡问题等,这些内容都是近几年的高考命题热点。高考中还会常常考查物体的受力分析、整体法与隔离法、力的合成与分解、物体平衡条件的应用等,这些知识的考查都会用到一些数学方法。【典例分析】1.用数学方法求极值数学中求极值的方法很多,物理极值问题中常用的方法有三角函数极值法、二次函数极值法、一元二次方程的判别式法、用不等式的性质求极值法等。[典例1](2024广西来宾模拟)在“互联网+”时代,网上购物已经成为一种常见的消费方式,网购也促进了快递业的发展。如图所示,一快递小哥在水平地面上拖拉一个货车,货车和快递的总质量为30kg,货车与地面间的动摩擦因数μ=

。若该小哥拉着货车在水平地面上做匀速直线运动,g取10m/s2,则所施加拉力的最小值和方向为(

)A.大小为100N,方向指向左上方与水平方向成30°B.大小为100N,方向指向左上方与水平方向成60°C.大小为150N,方向指向左上方与水平方向成30°D.大小为150N,方向指向左上方与水平方向成60°C解析

设施加的拉力为F,方向与水平面的夹角为θ,由平衡条件可得Fcos

θ=μ(mg-Fsin

θ)思维点拨

对物体进行受力分析,设拉力最小时,F与水平方向的夹角为θ,根据平衡条件列方程,根据数学知识求解极值。2.图解法分析平衡问题根据平衡条件,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。[典例

2](多选)(2024四川南充一模)如图所示,半径相同、质量分布均匀的圆柱体E和半圆柱体M靠在一起,E、M之间无摩擦力,E的重力为G,M的下表面粗糙,E、M均静止在水平地面上,现过E的轴心施以水平作用力F,可缓慢地将E拉离地面一直滑到M的顶端,整个过程中,M始终处于静止状态。从E离开地面一直滑到M顶端的过程,下列说法正确的是(

)A.地面所受M的压力逐渐增大B.地面对M的摩擦力逐渐减小C.拉力F的大小从2G逐渐减小为0D.E、M间的压力从2G逐渐减小到GBD

3.立体空间问题解决方法物理问题来源于生活中实实在在的物理情境。在解决物理问题时要将具体的物理情境转化为具体的物理模型来分析解决。在高中物理的学习中我们碰到立体图的问题时总觉得无从下手,图形画不清楚,图中的几何关系很难把握。即使简单的物理问题也很容易出错。要快速准确地解决这一类问题,较好的方法是将立体图转化为平面图来解决。例如,如图甲所示,ABCD为一倾角为θ=30°的粗糙斜面,AD边与BC边平行。斜面上有一重力G=10N的物体,当对物体作用一与AD边平行的拉力F时,物体恰能做匀速直线运动。如果求解拉力F,那么我们在处理此类问题时,将物体受力分解为竖直平面进行受力分析,如图乙所示,再将物体受力分解为沿斜面方向分析,如图丙所示,这样分别在竖直平面与沿斜面方向建立方程即可求出拉力F。

BC

以MN为转轴,将篮球架缓慢转到倾斜挡杆接近水平的过程,F2与竖直方向的夹角逐渐减小,F1与水平方向的夹角逐渐增大,但两力的夹角始终不变,如图所示可以发现F2和F1均逐渐减小,故C正确,D错误。思维点拨

根据篮球的空间位置将三维模型转化为二维受力分析图,寻找几何关系、