2024年高三物理第一轮复习之第二章 相互作用：
素养探究课(二) 相互作用观念——受力分析 共点力的平衡
受力分析[学生用书P29] 【题型解读】
1．受力分析的三个常用判据
(1)条件判据：根据不同性质力的产生条件判断． (2)效果判据
①物体平衡时合外力必定为零．
②物体做变速运动时合力方向必定沿加速度方向，合力大小满足F＝ma.
v2
③物体做匀速圆周运动时合外力大小必定恒定，满足F＝m，方向始终指向圆心．
R(3)特征判据：力的作用是相互的，通过判定其反作用力来判定该力． 2．受力分析的四个步骤
3．受力分析的四种方法 整体法 隔离法 假设法 动力学 分析法 【跟进题组】
1．(多选)(2024·原创经典)
如图所示，一个质量m＝0.4 kg的小球穿在水平直杆上处于静止状态，现对小球施加一个5 N的拉力F，F与杆的夹角为53°，小球与杆之间的动摩擦因数μ＝0.5，则( )
A．小球受到2个力
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 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 在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在 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 B．小球受到3个力
C．若F＝10 N，则小球受4个力 D．若F＝10 N，则小球受3个力 解析：
选AC.如图在沿杆和垂直杆方向建立直角坐标系，F在y轴上分力Fy＝Fsin 53°＝4 N，F与重力在y轴上的合力刚好为0，所以杆与小球只接触不挤压，无弹力和摩擦
力，A对，B错；当F＝10 N时，Fy＝8 N，它与重力沿杆方向的合力为4 N，垂直于杆向上，此时杆对小球的弹力垂直于杆向下，且F在水平方向上有分力，因此杆对小球还有摩擦力，小球一共受四个力，C对，D错．
2．如图所示，甲、乙两个小球的质量均为m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上．现分别用大小相等的力F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( )
解析：选A.用整体法分析，把两个小球看做一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg、水平向左的力F(甲受到的)、水平向右的力F(乙受到的)和细线1的拉力，两水平力相互平衡，故细线1的拉力一定与重力2mg等大反向，即细线1一定竖直；再用隔离法，分析乙球受力的情况，乙球受到向下的重力mg、水平向右的拉力F、细线2的拉力．要使得乙球受力平衡，细线2必须向右倾斜．
共点力的静态平衡[学生用书P30]
【题型解读】
1．处理静态平衡问题的常用方法
(1)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．
(2)分解法：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解，则其分力和其他两个力满足平衡条件．
(3)正交分解法：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为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件．
(4)力的三角形法：对受三个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．
2．静态平衡问题的解题“四步骤”
【跟进题组】
1．(2024·高考全国卷Ⅱ)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行．已知物块与斜面之间的动摩擦因数为
3
，重力加速度取10 m/s2.若轻绳能3
承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为 ( )
A．150 kg B．1003 kg C．200 kg D．2003 kg
解析：选A.设物块的质量最大为m，将物块的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平衡条件，在沿斜面方向有F＝mgsin 30°＋μmgcos 30°，解得m＝150 kg，A正确．
2．(2024·广东湛江一模)如图是应县木塔最上面一层的剖面图，垂脊ab呈弧形．一只鸽子从a沿垂脊缓慢地爬到b，用FN表示垂脊对鸽子支持力的大小，用Ff表示垂脊对鸽子摩擦力的大小．在鸽子爬行过程中( )
A．Ff增大，FN减小 C．Ff增大，FN增大
B．Ff减小，FN减小 D．Ff减小，FN增大
解析：选A.以鸽子为研究对象，鸽子受到重力、支持力和摩擦力作用；根据平衡条件可得：Ff＝mgsin θ，支持力FN＝mgcos θ，由于θ逐渐增大，则摩擦力Ff逐渐增大、支持力FN逐渐减小，故A正确，B、C、D错误．
共点力作用下的动态平衡问题[学生用书P30]
【题型解读】
1．动态平衡：“动态平衡”是指物体所受的力中有些是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态，所以叫动态平衡．
2．分析动态平衡问题的方法
(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．
【典题例析】
(多选)(2024·高考全国卷Ⅰ)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N.另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则在此过程中( )
A．水平拉力的大小可能保持不变 B．M所受细绳的拉力大小一定一直增加 C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D．M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 [解析]
对N进行受力分析如图所示，因为N的重力与水平拉力F的合力和细绳的拉力T是一对平衡力，从图中可以看出水平拉力的大小逐渐增大，细绳的拉力也一直增大，A错误，B正确；M的质量与N的质量的大小关系不确定，设斜面倾角为θ，若mNg≥mMgsin θ，则M所受斜面的摩擦力大小会一直增大，若mNg [答案] BD 【迁移题组】 迁移1 解析法 1．(2024·湖南怀化三模)如图所示，两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态．已知墙面光滑，水平地面粗糙．现将A球向下移动一小段距离，两球再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，地面对B球的支持力N和轻杆上的压力F的变化情况是( ) A．N不变，F变大 C．N不变，F变小 B．N变大，F变大 D．N变大，F变小 解析：选A.对整体进行受力分析，知竖直方向：N＝2mg，移动两球后，仍然平衡，则N仍然等于2mg，所以N不变；再隔离对A进行受力分析，轻杆对A的作用力等于轻杆受到的压力，轻杆对A球的作用力F＝ mg ，当A球向下移动一小段距离时，夹角θ增大，cos θcos θ变小，所以F增大，故A正确，B、C、D错误． 迁移2 图解法 2．(多选)如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的π 另一端N.初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为α?α＞ ?.现将重物向 2??右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变．在OM由竖直被拉到水平的过程中( ) A．MN上的张力逐渐增大 B．MN上的张力先增大后减小 C．OM上的张力逐渐增大 D．OM上的张力先增大后减小 解析：选AD.重物受到重力mg、OM绳的拉力FOM、MN绳的拉力FMN共三个力的作用．缓慢拉起过程中任一时刻可认为是平衡状态，三力的合力恒为0.如图所示，由三角形定则得一π 首尾相接的闭合三角形，由于α＞且不变，则三角形中FMN与FOM的交点在一个优弧上移 2动，由图可以看出，在OM被拉到水平的过程中，绳MN中拉力一直增大且恰好达到最大值，绳OM中拉力先增大后减小，故A、D正确，B、C错误．
2024年高三物理第一轮复习之第二章 相互作用：素养探究课(二) 相互作用观念——受力分析 共点力的平衡
