本讲教育信息——高考第一轮复习——09共点力作用下的物体的平衡

本讲教育信息——高考第一轮复习——共点力作用下的物体的平衡

一、教学内容：

高考第一轮复习——共点力作用下的物体的平衡

二、学习目标：

1、理解共点力作用下物体的平衡条件，并能熟练运用于求解物体平衡问题。

2、掌握利用共点力平衡条件解题的常规方法。

3、重点掌握本部分内容相关的习题类型及其解法。 考点地位：

物体的平衡是静力学的核心部分，是每年高考的必考内容，考题形式主要是以选择题形式为主，主要涉及弹簧的弹力、摩擦力、共点力的合成与分解，物体的平衡条件等，难度较为适中，2009年山东理综卷的第16题、浙江理综卷第14题、海南卷第3题、江苏卷第2题、2008年山东理综卷第16题、2008年广东理综卷第2题，2007年广东卷第5题均是通过选择题的形式进行考查的。

（一）共点力作用下物体的平衡

1. 平衡状态：物体保持匀速直线运动或静止状态，叫做平衡状态。物体所处的平衡状态有三种：静止、匀速运动、准静止（缓慢移动）状态。

注意“保持”两字的含义，如单摆摆到最高点、竖直上抛物体运动到最高点时，虽然速度为零，但这个状态不能保持，故不属于平衡状态。 2. 平衡条件及推论：物体所受的合外力为零，即

0F =∑，利用正交分解法可写成

??

???==∑∑0

F

0F y

x 推论（1）：物体在多个共点力作用下处于平衡状态，则其中的任意一个力与其余力的合力等大、反向。

推论（2）：物体在同一平面内受到三个不平行的力的作用下处于平衡状态，则这三个力必为共点力（三力汇交原理）。

例如：有一半圆形光滑容器，圆心为O ，有一均匀直杆AB 如图所示放置，若杆处于平衡状态，则杆所受的重力G 、容器对杆的弹力F 和N 是非平行力，由三力汇交原理可知：G 、F 、N 必相交于一点C 。

推论（3）：若三个不平行共点力的合力为零，三力平移组成的图形必构成一封闭三角形，即其中任意两个力的合力必与第三个力等值、反向。如图所示，F 1和F 2的合力为虚线矢量，它与F 3等大、反向，故F 1、F 2和F 3的合力为0，并且F 1、F 2、F 3组成一首尾相接的封闭三角形，简称为“合力零封闭形”。这个结论处理三力平衡问题时很有用。

问题1：三力汇交原理的理解与运用：

如图所示，质量分布不均匀的直细杆AB 长1m ，将它的两端用两根细绳拴住吊在两竖直墙上，当AB 水平平衡时，细绳AC 与竖直方向的夹角θ1＝60°，细绳BD 与竖直方向的夹角θ2＝30°，求AB 杆的重心距B 端的距离。

解析：以杆AB 为研究对象进行受力分析如图。AC 绳的拉力为T 1，BD 绳的拉力为T 2，T 1、T 2的作用线交于E 点，则重力的作用线必过E 点，过E 点作竖直线交AB 于O 点，O 点即为AB 杆的重心的位置。

由几何关系可知： OB=BE ·sin30°

＝AB ·sin30°·sin30°＝41

·AB ＝0.25m 即杆的重心距B 端0.25m 。 答案：0.25m

变式1：

重力为G 的匀质杆一端放在粗糙的水平面上，另一端系在一条水平绳上，杆与水平面成α角，如图所示，已知水平绳中的张力大小为F ＇，求地面对杆下端的作用力大小和方向。

解析：地面对杆的作用力是地面对杆的弹力和静摩擦力两个力的合力，这样杆共受三个彼此不平行的作用力，根据三力汇交原理知三力必共点，如图所示，设F 与水平方向夹角为β，用平衡条件有

G sin F =β ① F cos F '=β

②

解①②式得：

22F G F '+=

.

F G

arctan '=β

（二）求解共点力作用下物体平衡的方法 1. 常用的物理方法

（1）整体法与隔离法 ①隔离法：为了研究系统（连接体）内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法。隔离法是将所确定的研究对象从周围物体（连接体）中隔离出来进行分析的方法。其目的是便于进一步对该物体进行受力分析，得出与之关联的力。

②整体法：当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可采用整体法。整体法是把两个或两个以上的物体组成的系统作为一个整体来研究的分析方法。整体法不仅在受力分析中，在动量定理、动量守恒定律、机械能守恒定律中也是常用的方法。这是一种基本分析方法，这种处理问题的思想贯穿于整个物理学。从力与运动关系的角度来讲，整体法多用于系统中各部分具有相同加速度的情况。

③“隔离法”或“整体法”的选择

求各部分加速度相同的连接体中的加速度或合外力时，优先考虑“整体法”。 如果还要求物体间的作用力，再用“隔离法”，且一定要从要求作用力的那个作用面将物体进行隔离。

如果连接体中各部分的加速度不同，一般选用“隔离法”。

问题2：用整体法和隔离法解平衡问题：

有—个直角支架AOB ，AO 水平放置，表面粗糙，OB 竖直向下，表面光滑，AO 上套有小环P ，OB 上套有小环Q ，两环质量均为m ，两环间由一根质量可以忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如下图所示，现将P 环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，将移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较，AO 杆对环P 的支持力F N 和细绳的拉力F T 的变化情况是（ ）

A. F N 不变，F T 变大

B. F N 不变，F T 变小

C. F N 变大，F T 变大

D. F N 变大，F T 变小

答案：B

小结运用整体法与隔离法处理平衡问题的步骤。

变式2：

两刚性球a 和b 的质量分别为a m 和b m 、直径分别为a d 和b d （a d >b d ）。将a 、b 球依次放入一竖直放置的平底圆筒内，如图所示。设a 、b 两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为1f 和2f ，筒底所受的压力大小为F . 已知重力加速度大小为g 。若接触面都是光滑的，则

A. ()a b 12 F m m g f f =+=

B.

()a 12 b F m m g f f =+≠

C. ()a

12 a b m g F m m g f f <<+= D. ()a a 12, b m g F m m g f f <<+≠ 答案：A

变式3：

在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A ，A 与竖直墙之间放一光滑圆球B ，整个装置处于静止状态。现对B 加一竖直向下的力F ，F 的作用线通过球心，设墙对B 的作用力为F 1，B 对A 的作用力为F 2，地面对A 的作用力为F 3，若F 缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中（ ）

A. F 1保持不变，F 3缓慢增大

B. F 1缓慢增大，F 3保持不变

C. F 2缓慢增大，F 3缓慢增大

D. F 2缓慢增大，F 3保持不变

答案：C

（2）力的合成法

物体受三个力作用平衡时，其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向，可利用力的平行四边形定则，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解。

（3）正交分解法

将各力分别分解到x 轴和y 轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件????

?==∑

∑0

F 0F y x 。多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡。

值得注意的是：对x 、y 方向选择时，尽可能使落在x 、y 轴上的力多；被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力。

（4）力的三角形法

物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零。利用三角形法，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力。

例题：

如图，斜面体A 可以在水平面上无摩擦地滑动，其斜面倾角为α，柱体B 压在A 上，并能在竖直方向上无摩擦地运动，B 上放有重物C ，F 为水平向左施加于A 上的推力，重物C 的质量为M ，A 、B 质量不计，它们之间的动摩擦因数为μ，求使重物C 匀速上升时推力F 的大小？

解析：依题意，分别对A 、B 两物体进行受力分析，如图所示。

对B ：列竖直方向平衡方程：

Mg sin F cos F AB AB N +α=α

① 对A ：列水平方向平衡方程：

α+α=sin F cos F F BA N BA

②

AB AB N F F =μ

③ 解①②③方程得：.

Mg sin cos sin cos F αμ-αα+αμ=

2. 常用的数学方法

（1）菱形转化为直角三角形。如果两分力大小相等，则以这两分力为邻边所作的平行四边形是一个菱形，根据菱形的两条对角线相互垂直平分，可将菱形转化成直角三角形。

（2）相似三角形法。在具体问题中，当表示力的大小的矢量三角形与其相应的几何三角形相似时，可利用相似三角形对应边的比例关系求解力的大小，特别是当几何三角形的边

长为已知时，利用此法解题尤为简单。

（3）拉密原理：如果在共点的3个力的作用下，物体处于平衡状态，那么各力的大小

分别与另外两个力夹角的正弦成正比，如图所示，表达式为33

22

11sin F sin F sin F θ=θ=θ。

问题3：解决平衡问题常用的数学方法：

表面光滑、半径为R 的半球固定在水平地面上，球心O 的正上方O ＇处有一无摩擦定滑轮，轻质细绳两端各系一个小球挂在定滑轮上，如图所示。两小球平衡时，若滑轮两侧细绳的长度分别为L 1=2.4R 和L 2=2.5R ，则这两个小球的质量之比m 1：m 2为（不计球的大小）（ ）

A. 24：1

B. 25：1

C. 24：25

D. 25：24

答案：D

变式4：

如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O 是球心，碗的内表面光滑。一根轻质杆的两端固定有两个小球，质量分别是m 1、m 2，当它们静止时，m 1、m 2与球心的连线跟水平面分别成60°和30°角，则碗对两小球的弹力大小之比是（ ）

A. 1：2

B.

1:3

C. 3:1

D.

2:3

答案：B

（三）平衡物体的临界与极值问题：

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。

解决这类问题的基本方法是假设推理法，即先假设怎样，然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解。

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。

解决这类问题的方法常用①解析法：即根据物体的平衡条件列出方程，在解方程时，采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值。②图解法：即根据物体的平衡条件作出力的矢量图，画出平行四边形或者矢量三角形进行动态分析，确定最大值或最小值。

问题4：平衡问题中的临界与极值问题分析：

如图所示，小球质量为m ，用两根轻绳BO 和CO 系好后，将绳固定在竖直墙上，在小球上加一个与水平方向成60°夹角的力F ，使小球平衡时，两绳均伸直夹角为60°，则力F 的大小应满足什么条件？

解析：小球的受力如图所示，根据物体的平衡条件可得：

水平方向：Fcos60°0T 60cos T C B =-?- ① 竖直方向：0mg 60sin T 60sin F B =-?+?

②

由①②得F

60sin mg

T B -?=

?-?=60cot mg 60cos F 2T C

绳CO 伸直的条件是mg

33

60sin 2mg F ,0T C =?≥

≥由

绳BO 伸直的条件是

mg

33

260sin mg F ,0T B =?≤

≥由

故力F 的大小应满足的条件为.

mg 332F mg 33≤≤

变式5：

一个底面粗糙、质量为m 的劈放在粗糙水平面上，劈的斜面光滑且与水平面夹角为 30°，现用一端固定的轻绳系一质量也为m 的小球，细绳与斜面的夹角为30°，如图所示。则：

（1）当劈静止时绳子的拉力大小为多少？

（2）若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈的支持力的k 倍，为使整个系统静止，k 值必须符合什么条件？

解析：以小球为研究对象，其受力情况如图甲所示，对T 和G 进行正交分解，由平衡条件可得：Tcos30°=mgsin30°

所以

.mg 33T =

（2）以劈和小球整体为研究对象，整体受力情况如图乙所示，由物体的平衡条件可得： f=Tcos60°

为使整个系统静止，其临界状态是静摩擦力f 为最大值，即有 ]60sin T g )m M [(k f m ax ?-+= 所以联立以上两式可得：m 3M 6m

3k +=

即k 值必须满足

.

m 3M 6m

3k +≥

预习导学

（运动的合成与分解问题）

1. 分运动和合运动的关系

（1）等时性、独立性、等效性

各分运动与合运动总是同时 ，同时 ，经历的时间一定 ；各分运动是各自 ，不受其他分运动的影响；各分运动的叠加与合运动具有 的效果。

（2）合运动的性质是由分运动的性质决定的 即：两直线运动的合运动的性质和轨迹，由两分运动的性质及各合初速度和合加速度的关系决定。

①两个匀速直线运动的合运动是 运动。

②两个初速度为零的加速直线运动的合运动是 运动。 ③一个匀加速直线运动和一个匀速直线运动的合运动是 。

④两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动可能是 运动，也可能是

运动。

2. 运动的合成与分解

（1）运动的合成

由几个分运动求。例如，同一直线上的两分运动的合成：同向，反向，不在同一直线上的按平行四边形定则合成，如下图所示。

（2）运动的分解：已知合运动求，分解时应根据运动的效果确定的方向，然后由平行四边形定则定量计算速度或位移大小，分解时也可按正交分解法分解，运动的分解与合成是运算。

【模拟试题】（答题时间：40分钟）

*1. 加装“保护器”的飞机一旦在空中发生事故失去动力，其上方的降落伞就会自动弹出。如果一根伞绳只能承重2940N，降落伞展开后伞绳与竖直方向的夹角均为30°，飞机的质量约为30t，忽略其他因素，当飞机处于平衡时，降落伞的伞绳所需的根数最接近于

A. 120

B. 12

C. 60

D. 100

*2. 站在水平地面上的人下蹲后可竖直向上跳起，在起跳的过程中，下列说法正确的是

A. 人对地面的压力大于人受到的重力

B. 地面对人的支持力大于人对地面的压力

C. 地面对人的支持力与人受到的重力是一对平衡力

D. 人受到的重力和人对地面的压力是一对相互作用力

*3. 如图所示，一物体M放在粗糙的斜面上保持静止，斜面静止在粗糙的水平面上，现用水平力F推物体M时，M和斜面仍保持静止状态，则下列说法中正确的是

A. 斜面体受到地面的支持力增大

B. 斜面体受到地面的摩擦力一定增加

C. 物体M受到的斜面静摩擦力可能减小

D. 物体M受到的斜面支持力可能减小

*4. 如图所示，当A匀速沿斜面下滑时，楔形木块B保持静止状态，则以下说法正确的是

A. 楔形木块B所受外力的个数为四个

B. 楔形木块B所受外力的个数为五个

C. 桌面与楔形木块B之间的动摩擦因数一定不为零

D. 地面对楔形木块B的支持力大小一定等于A、B重力大小之和

**5. 两个相同的可视为质点的小球A和B，质量均为m，长度相同的两根细线把A、B 两球悬挂在水平天花板上的同一点O，并用相同长度的细线连接A、B两个小球，然后用一

水平方向的力F 作用在小球A 上，此时三根线均处于伸直状态，且细线OB 恰好处于竖直方向，如图所示，如果两小球均处于静止状态，则力F 的大小为

A. 0

B. mg

C. 3/mg 3

D. mg 3

**6. 在倾角为30°的光滑斜面底端固定一个垂直于斜面的挡板，物体A 、B 用轻弹簧连接并放在斜面上，如图所示。已知物体A 的质量为m A =2kg ，物体B 的质量为m B =1kg ，弹簧的劲度系数为k=100N/m 。现将物体B 从静止状态沿斜面向下压10cm 后释放，g 取10m/s 2，则在B 运动的过程中

A. 物体A 不会离开挡板，A 对挡板的最小压力为5N

B. 物体A 不会离开挡板，A 对挡板的最小压力为10N

C. 物体A 不会离开挡板，物体B 振动的振幅为15cm

D. 物体A 会离开挡板

**7. 如图所示，OA 为一条遵循胡克定律的弹性轻绳，弹性轻绳的一端固定在O 点，另一端拴一个物体，物体静止在水平面上，并对水平面有压力，B 处有一光滑的钉子且与OA 垂直，OB 为弹性绳子的自然长度。现在用水平力F 使物体沿水平面匀速运动，这一过程中，物体所受水平面的摩擦力的大小

A. 先变大后变小

B. 先变小后变大

C. 保持不变

D. 条件不够，无法判断

**8. 如图所示，A 、B 两物体叠放在水平地面上，已知A 、B 的质量分别为m A =10kg ，m B =20kg ，A 、B 之间，B 与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.5，一轻绳一端系住物体A ，另一端系于墙上，绳与竖直方向的夹角为37°，今欲用外力将物体B 匀速向右拉出，求所加水平力F 的大小，并画出A 、B 的受力分析图。（取2

s /m 10g ，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

**9. 如图所示，某同学在地面上拉着一个质量为m=30kg 的箱子匀速前进，已知箱子与地面间的动摩擦因数为μ=0.5，拉力F 1与水平面夹角为θ＝45°，求：

（1）绳子的拉力F1；

（2）箱子对地面的压力F N。

【试题答案】

1. A 由平衡条件可得：118

23

294010

103030cos F mg n ,mg 30cos nF 3≈?

??=?==?（根），故选

A.

2. A 人在起跳时受到竖直向上的弹力F 和竖直向下的重力G ，且F>G 。因而这两个力不是平衡力。A 正确，C 错误。弹力F 与人对地面的压力是一对作用力和反作用力，B 、D 错误。

3. BC 系统处于静止状态，合外力为零，水平力F 推物体M 时，斜面体受到地面的摩擦力增加，斜面体受到地面的支持力等于二者的重力，即保持不变。物体M 受到的斜面支持力增加，物体M 受到的斜面静摩擦力由于各力的大小关系不确定而不能确定。

4. AD 由于二者的加速度均为零，故可以看作整体，对整体进行受力分析可知，地面对楔形木块B 的支持力大小等于A 、B 重力大小之和。桌面与楔形木块B 之间的摩擦力为零，但动摩擦因数不一定为零。

5. D 以B 球为研究对象进行受力分析可知：B 球水平方向所受合力为0，即AB 线的拉力为0。再以A 球为研究对象，设OA 线的拉力为T 1，则T 1sin60°=F ，T 1cos60°=mg ，可得mg 3F =。

6. A 物体B 静止时的位置为振动的平衡位置，此时弹簧的弹力为?=30sin g m kx B 0＝5N ，可得cm 5x 0=。将物体B 下压10cm ，根据简谐运动的对称性可知，物体B 运动的最高点距平衡位置为10cm ，此时弹簧伸长5cm ，弹簧的弹力为5N ，则物体A 不会离开挡板，挡板对A 的弹力最小值为5N ，由以上分析可知A 正确。

7. C 当物体运动到弹性轻绳与水平面的夹角为θ时，它受到五个外力：重力mg ，方向竖直向下；弹性轻绳对物体的拉力，大小为kx ，x 为弹性轻绳的伸长量，根据题干中的说明，就等于从钉子B 到绳在物体上的结点的长度，方向沿绳子指向B 点；水平面对其竖直向上的支持力F N ，水平向左的摩擦力N f F F μ=；水平力F 。由于物体做匀速运动，物体受到沿竖直方向的分力的合力为零，即0mg sin kx F N =-θ+，而h sin x =θ，h 为AB 间的距离，由上述三式得)kh mg (F f -μ=，上式表明F f 是一个常量，跟x 和θ无关，故正确答案为C 。 8. 对A 受力分析如图所示，应用平衡条件可得

11N f 37sin T μ==?

① g m N 37cos T A 1=+?

②

联立①、②两式可得：N 6034g

m 3N A 1=+μ=

，

N 30N f 11=μ=

对B 受力分析如图所示，应用平衡条件可得：

1B 112121f 2)g m N (f N f f f F =+μ+=μ+=+=)N (16010205.060g m B =??+=μ+ 9. （1）对箱子进行受力分析，如图所示。

由平衡方程得

N

1F 45cos F 'μ=? mg 45sin F F 1N

=?+' 联立方程解得：

N

210045sin 45cos mg

F 1=?μ+?μ= N 20045sin F mg F 1N

=?-=' （2）由牛顿第三定律可知箱子对地面的压力为

N 200F F N

N ='=

共点力平衡之动态平衡问题修订稿

共点力平衡之动态平衡 问题 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

共点力平衡之动态平衡问题 （一）共点力的平衡 1.平衡状态：在共点力的作用下，物体处于静止或匀速直线运动的状态. 2.共点力作用下物体的平衡条件：合力为零，即＝ F0. 合 （二）物体的动态平衡问题 物体在几个力的共同作用下处于平衡状态，如果其中的某个力（或某几个力）的大小或方向，发生变化时，物体受到的其它力也会随之发生变化，如果在变化的过程中物体仍能保持平衡状态，我们称之为动态平衡。解决这类问题的一般思路是：把“动”化为“静”，“静”中求“动”。 分析方法： （1）三角形图解法 如果物体在三个力作用下处于平衡状态，其中只有一个力的大小和方向发生变化，而另外两个力中，一个大小、方向均不变化；一个只有大小变化，方向不发生变化的情况。 例1．半圆形支架BAD上悬着两细绳OA和OB，结于圆心O，下悬重为G的物体，使OA绳固定不动，将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置缓慢移到竖直位置C的过程中（如图），分析OA绳和OB绳所受力的大小如何变化。

练习1．如图所示，质量为m 的小球被轻绳系着，光滑斜面倾角为θ，向左 缓慢推动劈，在这个过程中（ ） A ．绳上张力先增大后减小 B ．斜劈对小球支持力减小 C ．绳上张力先减小后增大 D ．斜劈对小球支持力增大 （2）相似三角形法 例2．一轻杆BO ，其O 端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO 上，B 端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A 处的光滑小滑轮，用力F 拉住，如图2-1所示。现将细绳缓慢往左拉，使杆BO 与杆AO 间的夹角θ逐渐减少，则在此过程中，拉力F 及杆BO 所受压力FN 的大小变化情况是( ) A ．FN 先减小，后增大 始终不变 C ．F 先减小，后增大 始终不变 练习2．光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A 点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图所示。现缓慢的拉绳，在小球沿球面由A 到B 的过程中，半球对小球的支持力N 和绳对小球的拉力T 的大小变化情况是： F B O θ 图2-1

法(十一种方法求解共点力的平衡问题下)图解法求解动态平衡问题(答案不全)

图解法求动态平衡问题 图解法实质： 对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的矢量图(画在同一个图中)，然后根据有向线段(表示力)的变化判断各个力的变化情况． 一、经典例题 1．如图所示，将球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上，当细绳由水平方向缓慢向上偏移至竖直方向的过程中，细绳上的拉力将( ) A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 2．如图所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面)，关于木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况，下列说法正确的是( ) A．F1增大，F2减小 B．F1增大，F2增大 C．F1减小，F2减小 D．F1减小，F2增大 3．【方法归纳】 图解法就是在对物体进行受力分析(一般受三个力)的基础上，若满足有一个力大小、方向均

不变，另有一个力方向不变时，可画出这三个力的封闭矢量三角形来分析力的变化情况的方法 4．图解法求解平衡类问题步骤 A．选某一状态对物体进行受力分析 B．根据平衡条件画出平行四边形 C．根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化 D．确定未知量大小、方向的变化 二、练习题 1．(多选)如图所示，用一根细线系住重力为G、半径为R的球，其与倾角为α的光滑斜面劈接触，处于静止状态，球与斜面的接触面非常小，细线悬点O固定不动，在斜面劈从图示位置缓慢水平向左移动直至绳子与斜面平行的过程中，下述正确的是( )． A．细绳对球的拉力先减小后增大 B．细绳对球的拉力先增大后减小 C．细绳对球的拉力一直减小 D．细绳对球的拉力最小值等于G sin α 2．(多选)如图示,质量相同,分布均匀的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑,重力均为G,其中b的下一半刚好固定在水平面MN的下方,上边露出另一半,a静止在平面上,现过a的轴心施以水平作用力F,可缓慢地将a拉离水平面MN一直滑到b的顶端,对该过程进行分析，应有( ) A．拉力F先增大后减小，最大值是G B．开始时拉力F最大为3G，以后逐渐减小为0 C．a、b间压力由0逐渐增大，最大为G D．a、b间的压力开始最大为2G，而后逐渐减小到G

共点力作用下物体的平衡

§共点力作用下物体的平衡（两课时） 【教学目标】 知识与技能 ●知道共点力作用下物体的平衡概念，掌握在共点力作用下物体的平衡条件 ●知道如何用实验探索共点力作用下的物体的平衡条件 ●应用共点力的平衡条件解决具体问题 过程与方法 ●用实验探索共点力作用下的物体的平衡条件 ●进一步培养学生分析物体受力的能力和应用平衡条件解决实际问题的能力 情感态度与价值观 ●通过对处于平衡状态的物体的观察和实验，总结出力的平衡条件，再用这个理论来解决和 处理实际问题，使学生树立正确的认识观 【重点难点】 重点： ●用实验探索共点力作用下的物体的平衡条件 ●共点力平衡的特点及一般解法 难点： ●选用合适的解题方法求解共点力作用下的物体的平衡问题 ●学会正确受力分析、正交分解及综合应用 【教学内容】 第一课时 【复习引入】 1．初中我们学习过两个力的平衡，请同学回答：二力平衡的条件是什么？（两力大小相等、方向相反，而且作用在同一物体、同一直线上） 2．平衡状态是一种常见的运动状态，请同学观察、思考，我们周围哪些物体是处于平衡状态？ 这一节课就是在初中二力平衡的基础上，进一步学习在共点力作用下物体的平衡条件，并运用平衡条件解决具体的实际问题。 【新课教学】 一、平衡状态 1．共点力（复习回顾）：几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。 2．平衡状态：一个物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。 ⑴共点力作用下物体平衡状态的运动学特征：加速度为零。 ⑵“保持”某状态与“瞬时”某状态有区别： 竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬间的速度为零。但这一状态不能保持，因而这一不能保持的静止状态不属于平衡状态。 二、共点力作用下物体的平衡条件 1．二力平衡条件：两力大小相等、方向相反，而且作用在同一物体、同一直线上。高中阶段我们学习了力的合成知识后，可以说成是：两力的合力为零。 物体受到两个以上力的共点力作用时，又遵循怎样的平衡条件呢？ 〔实验探究〕三力平衡条件 ⑴设计实验方案 方案1：弹簧秤两只，200g钩码两只，木板、白纸、图钉等，在竖直面内完成； 方案2：弹簧秤三只，细线三根，木板、白纸、图钉等，在水平面内完成； 方案3…… ⑵比较上述方案的优缺点，学生任选一种完成实验。 点明：经过物理工作者多次精确实验证实： 2．三个共点力作用下的物体平衡条件：F合=0 或表述为：

求解共点力平衡问题的常见方法(经典归纳附详细答案)

求解共点力平衡问题的常见方法 共点力平衡问题，涉及力的概念、受力分析、力的合成与分解、列方程运算等多方面数学、物理知识和能力的应用，是高考中的热点。对于刚入学的高一新生来说，这个部分是一大难点。 一、力的合成法 物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反; 1.（2008年·广东卷）如图所示，质量为m 的物体悬挂在轻质支架上，斜梁OB 与竖直方向的夹角为θ(A 、B 点可以自由转动)。设水平横梁OA 和斜梁OB 作用于O 点的弹力分别为F 1和F 2，以下结果正确的是（ ） A.F 1=mgsinθ B.F 1= sin mg q C.F 2=mgcosθ D.F 2=cos mg q 二、力的分解法 在实际问题中，一般根据力产生的实际作用效果分解。 2、如图所示，在倾角为θ的斜面上，放一质量为m 的光滑小球，球被竖直的木板挡住，则球对挡板的压力和球对斜面的压力分别是多少？ 3．如图所示，质量为m 的球放在倾角为α的光滑斜面上，试分析挡板AO 与斜面间的倾角β多大时，AO 所受压力最小。 三、正交分解法 解多个共点力作用下物体平衡问题的方法 物体受到三个或三个以上力的作用时，常用正交分解法列平衡方程求解: 0x F =合,0 y F =合. 为方便计算，建立坐标系时以尽可能多的力落在坐标轴上为原则 . θ

4、如图所示，重力为500N 的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N 的物体，当绳与水平面成60° 角时，物体静止。不计滑轮与绳的摩擦，求地面对人的支持力和摩擦力。 四、相似三角形法 根据平衡条件并结合力的合成与分解的方法，把三个平衡力转化为三角形的三条边，利用力的三角形与空间的三角形的相似规律求解. 5、 固定在水平面上的光滑半球半径为R ，球心0的正上方C 处固定一个小定滑轮，细线一端拴一小球置于半球面上A 点，另一端绕过定滑轮，如图5所示，现将小球缓慢地从A 点拉向B 点，则此过程中小球对半球的压力大小N F 、细线的拉力大小T F 的变化情况是 ( ) A 、N F 不变、T F 不变 B. N F 不变、T F 变大 C ， N F 不变、T F 变小 D. N F 变大、T F 变小 6、两根长度相等的轻绳下端悬挂一质量为m 物体，上端分别固定在天花板M 、N 两点，M 、N 之间距离为S ，如图所示。已知两绳所能承受的最大拉力均为T ，则每根绳长度不得短于____ 。 五、用图解法处理动态平衡问题 对受三力作用而平衡的物体，将力矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的封闭力三角形，进而处理物体平衡问题的方法叫三角形法;力三角形法在处理动态平衡问题时方便、直观，容易判断. 7、如图4甲，细绳AO 、BO 等长且共同悬一物，A 点固定不动，在手持B 点沿圆弧向C 点缓慢移动过程中，绳BO 的张力将 ( ) A 、不断变大 B 、不断变小 C 、先变大再变小 D 、先变小再变大 六．矢量三角形在力的静态平衡问题中的应用 若物体受到三个力（不只三个力时可以先合成三个力）的作用而处于平衡状态，则这三个力一定能构成一个力的矢量三角形。三角形三边的长度对应三个力的大小，夹角确定各力的方向。 8．如图所示，光滑的小球静止在斜面和木版之间，已知球重为G ，斜面的倾角为θ，求下列情况

共点力作用下物体的平衡练习题

一、共点力作用下物体的平衡练习题 一、选择题 1．下列关于质点处于平衡状态的论述，正确的是[ ] A．质点一定不受力的作用B．质点一定没有加速度 C．质点一定没有速度D．质点一定保持静止 2．一物体受三个共点力的作用，下面4组组合可能使物体处于平衡状态的是[ ] A．F1＝7N、F2=8N、F3=9N B．F1＝8N、F2=2N、F3=11N C．F1＝7N、F2＝1N、F3=5N D．F1=10N、F2=10N、F3＝1N 3．如图1所示，吊车m和磅秤N共重500N，物体G=300N，当装置处于平衡时，磅秤的示数是[ ] A．500N B．400N C．300N D．100N 4．如图2所示，测力计、绳子和滑轮的质量都不计，摩擦不计。物体A重40N，物体B重10N。以下说法正确的是[ ] A．地面对A的支持力是30N B．物体A受到的合外力是30 N C．测力计示数20 N D．测力计示数30 N

5．如图3所示，斜面体质量为M，倾角为θ，置于水平地面上，当质量为m 的小木块沿斜面体的光滑斜面自由下滑时，斜面体仍静止不动。则[ ] A．斜面体受地面的支持力为Mg B．斜面体受地面的支持力为（m＋M）g C．斜面体受地面的摩擦力为mgcosθ 二、填空题 6．一个物体在共点力的作用下处于平衡状态，那么这个物体一定保持______． 7．在共点力作用下物体的平衡条件是______，此时物体的加速度等于______． 8．质量相同的甲和乙叠放在水平桌面丙上（图4），用力F拉乙，使物体甲和乙一起匀速运动，此时，设甲与乙之间的摩擦力为f1，乙与丙之间的摩擦力f2，则f1= ___，f2= ___． 9．一个半径为r、质量为m的重球用长度等于r的绳子挂在竖直的光滑墙壁A 处（图5），则绳子的拉力T____，墙壁的弹力N=____．

共点力动态平衡分类及解题方法总结

共点力动态平衡问题分类及解题方法 一、总论 1、动态平衡问题的产生——三个平衡力中一个力已知恒定，另外两个力的大小或者方向不断变化，但物体仍然平衡，典型关键词——缓慢转动、缓慢移动…… 2、动态平衡问题的解法——解析法、图解法 解析法——画好受力分析图后，正交分解或者斜交分解列平衡方程，将待求力写成三角函数形式，然后由角度变化分析判断力的变化规律； 图解法——画好受力分析图后，将三个力按顺序首尾相接形成力的闭合三角形，然后根据不同类型的不同作图方法，作出相应的动态三角形，从动态三角形边长变化规律看出力的变化规律。 3、动态平衡问题的分类——动态三角形、相似三角形、圆与三角形（2类）、其他特殊类型 二、例析 1、第一类型：一个力大小方向均确定，一个力方向确定大小不确定，另一个力大小方向均不确定——动态三角形 【例1】如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为F N1，球对木板的压力大小为F N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中 A ．F N1始终减小，F N2始终增大 B ．F N1始终减小，F N2始终减小 C ．F N1先增大后减小，F N2始终减小 D ．F N1先增大后减小，F N2先减小后增大 解法一：解析法——画受力分析图，正交分解列方程，解出F N1、F N2随夹角变化的函数，然后由函数讨论； 【解析】小球受力如图，由平衡条件，有 联立，解得：θsin 2N mg F =，θtan 1N mg F = 木板在顺时针放平过程中，θ角一直在增大，可知F N1、F N2都一直在减 小。选B 。 解法二：图解法——画受力分析图，构建初始力的三角形，然后“抓住 不变，讨论变化”，不变的是小球重力和F N1的方向，然后按F N2方向变化规 律转动F N2，即可看出结果。 【解析】小球受力如图，由平衡条件可知，将三个力按顺序首尾相接，可形成如右图所示闭合三角形，其中重力mg 保持不变，F N1的方向始终水平向右，而F N2的方向逐渐变得竖直。 则由右图可知F N1、F N2都一直在减小。 【拓展】水平地面上有一木箱，木箱与地面间的动摩擦因数为μ(0＜μ＜1)。现对木箱施加一拉力F ，使木箱做匀速直线运动。设F 的方向与水平地面的夹角为θ，如图所示，在θ从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则 A ．F 先减小后增大 B ．F 一直增大 C ．F 一直减小 D ．F 先增大后减小 解法一：解析法——画受力分析图，正交分解列方程，解出F 随夹角θ变化的函数，然后由函数讨论； 【解析】木箱受力如图，由平衡条件，有 F N F mg F f θ F N2 mg F F N1 F mg θ

2021届一轮复习人教版 第2章 第3讲 受力分析 共点力的平衡 作业

2021届一轮复习人教版第2章第3讲受力分析共点力的平衡作业 课时作业 时间：45分钟满分：100分 一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中1～7题为单选，8～10题为多选) 1．我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动。图乙为高铁车厢示意图，A、B 两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，物块与桌面间的动摩擦因数相同，A的质量比B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是() A．A受到2个力的作用 B．B受到3个力的作用 C．A受到桌面对它向右的摩擦力 D．B受到A对它向右的弹力 答案 A 解析车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时AB均向右做匀速直线运动，故A、B均只受重力和支持力作用，水平方向不受外力，故水平方向均不受摩擦力，同时A、B间也没有弹力作用，故A正确，B、C、D错误。 2．下列四个图中所有接触面均粗糙，各物体均处于静止状态，其中物体A 受力个数可能超过5个的是()

答案 C 解析A选项中对整体分析，可知墙壁对A没有弹力，故A最多受到重力、B的支持力、B的摩擦力、弹簧的拉力共四个力，故A错误；B选项中A最多受四个力，故B错误；C选项中A受重力、B的压力和摩擦力、斜面的支持力、推力，也可能受到斜面的摩擦力，共六个力，故C正确；D选项中A最多受到重力、斜面的支持力、摩擦力、推力和B的压力共五个力，故D错误。 3．飞艇常常用于执行扫雷、空中预警、电子干扰等作战任务。如图所示为飞艇拖曳扫雷具扫除水雷的模拟图。当飞艇匀速飞行时，绳子与竖直方向的夹角恒为θ。已知扫雷具质量为m，重力加速度为g，扫雷具所受浮力不能忽略，下列说法正确的是() A．扫雷具受3个力作用 B．绳子拉力大小为 mg cosθ C．水对扫雷具作用力的水平分力小于绳子拉力 D．绳子拉力一定大于mg 答案 C 解析扫雷具受到重力、绳子拉力、水的阻力、水的浮力共4个力作用，A

高中物理 共点力动态平衡问题常见题型总结

高中物理共点力动态平衡问题常见题型总结 一、共点力平衡的概念 所谓共点力平衡，讲的就是在共点力的作用下，物体处于静止或者匀速直线运动的状态，当物体处于静止状态的时候，叫做静态平衡，而当物体处于匀速直线运动状态的时候，叫做动态平衡。这两种状态都是平衡状态，所以物体受到的合外力都是零。 共点力平衡的题型也可以分为静态平衡和动态平衡两类。其中静态平衡主要是通过力的合成和分解进行求解，这里不多赘述；而动态平衡问题是学生普遍错的比较多，也比较难以理解的，接下来将主要分析这类问题的题型和解法。 二、共点力动态平衡问题的解法一：解析法 解析法是对研究对象进行受力分析，画出受力分析图，并根据物体的平衡条件列出方程，得到力与力之间的函数关系，一般会涉及到一个变化角度的三角函数。 解析法比较适合题目中有明显角度变化的题型，比如： 【例1】如图所示，小船用绳牵引靠岸，设水的阻力不变，在小船匀速靠岸的过程中，有（） A．绳子的拉力不断减小 B．绳子的拉力不断增大 C．船受的浮力减小 D．船受的浮力不变 这个题是比较常见的拉小船的问题，解题的时候可以先对小船进行受力分析， 小船受到重力mg，水的浮力Fn，拉力F以及水的阻力f，在这四个力中，重力mg和水的阻力f是不变的，Fn方向不变，大小改变，F大小和方向都在变。由于小船处于匀速直

线运动中，所以受力平衡，设拉力与水平方向的夹角为θ，有： Fcosθ=f ①； Fn+Fsinθ=mg ②； 再根据小船在靠岸过程中θ增大，则cosθ减小，sinθ增大，由①得F=f/cosθ，F增大；由②得Fn=mg-Fsinθ，F和sinθ都在增大，所以Fn减小。最后答案选BC。 三、共点力动态平衡问题的解法二：图解法 图解法是对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形法则或是三角形定则画出不同情况下的矢量图，然后根据有向线段的长度与方向变化，判断各个力的大小和方向的变化。 图解法比较常用，尤其适合受到三个力作用处于平衡状态的题型。图解法根据不同的适用情境，可以分为矢量三角形法、相似三角形法以及辅助圆法。 01 矢量三角形法 受三个力平衡的物体，将三个力首尾相连刚好可以得到一个三角形，三角形三条边的长度和方向分别表示对应力的大小和方向。 矢量三角形法适用于受到的三个力中，一个力大小方向都不变，一个力大小改变方向不变，第三个力大小方向都改变的情况， 解题思路为： 1. 画三角 2. 定方向 3. 找变化 【例2】质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上．用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示．用 T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中（） A．F逐渐变大，T逐渐变大

《共点力作用下物体的平衡》教案

《共点力作用下物体的平衡》教案 一、教学目标 (1)知道平衡状态是物体的一种运动状态。 (2)知道物体平衡的概念和共点力作用下物体平衡的条件。 (3)应用平衡条件对平衡状态的物体进行受力分析。 二、教学难点重点 重点：对共点力平衡概念和条件的正确理解； 难点：对平衡状态的物体进行受力分析。 三、教学过程 1．创设情境,引入新知（3min） 显示有关平衡的图片，提出与课题相关的问题，将学生兴趣和注意力吸引到讨论有关平衡的问题上来。同时使学生初步理解平衡状态。 设问1：什么是物体的平衡状态? 设问2：物体如何才能保持平衡状态？ 2.新课教学： 共点力作用下物体的平衡（10min） A）共点力概念：几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力就叫做共点力。 说明：研究物理问题时，对于平动的物体，可以当成一个质点，作用 在该物体上的几个力都可以被看作是共点力。（区分平动，转动） B）共点力平衡的理解 设问3：如何判断物体是否处于平衡状态？ 学生讨论物体平衡时体现的运动状态和特征，请学生举例：哪些物体属于在共点力作用下平衡状态，为理解共点力平衡状态的概念做准备。 结论：物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。 对静止的理解：静止与速度v=0不是一回事，物体保持静止状态，说明v=0，a=0，两者同时成立。若仅是v=0，a<>0 ，物体并非处于平衡状态。强调共点力作用下的平衡状态与物体加速度相关。 反馈练习： 下列物体中处于平衡状态的是（） a．静止在粗糙斜面上的物体 b．沿光滑斜面下滑的物体 c．做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间 d．水平抛出去的小石块 e．匀速降落的跳伞运动员 f．蹦床运动员上升到最高点时 g．宇航员乘坐神六进入轨道做圆周运动时

一轮复习23受力分析共点力的平衡教案

考点三受力分析共点力的平衡 基础点 知识点1受力分析 1．定义：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出外力受力示意图的过程。 2．受力分析的一般顺序 (1)首先分析场力(重力、电场力、磁场力)。 (2)其次分析接触力(弹力、摩擦力)。 (3)最后分析其他力。 可概括为“一重，二弹，三摩擦，四其他”。 知识点2共点力的平衡 1．平衡状态：物体处于静止状态或匀速直线运动状态。 2．共点力的平衡条件

F 合＝0或者????? F x ＝0F y ＝0 3．平衡条件的推论 (1)二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反。 (2)三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等，方向相反，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形。 (3)多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等，方向相反。 重难点一、受力分析 1．受力分析的角度和依据 (1)假设法：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，然后根据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。 (2)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。 (3)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。 (4)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。 3．受力分析的四个步骤 (1)明确研究对象：确定受力分析的物体，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体的组合。 (2)隔离物体分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，进而分析周围有哪几个物体对

共点力平衡——动态平衡问题

共点力平衡——动态平衡问题 1、（单选）如图是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图．使用时，用撑竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动，把涂料均匀地粉刷到墙壁上．撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计，而且撑竿足够长．粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚，使撑杆与墙壁间的夹角越来越小．该过程中撑竿对涂料滚的推力为F1，涂料滚对墙壁的压力为F2，下列说法正确的是（） A．F1增大，F2减小 B．F1减小，F2增大 C．F1、F2均增大 D．F1、F2均减小 2、（单选）如图所示，一根轻绳两端分别固定两个完全相同的小球a、b，每个球的重力为G.在绳的中点施加一个竖直向上的拉力F，两球静止在空中，以下判断正确的是( ) A．轻绳越长，F越大 B．轻绳越长，轻绳对球的拉力越大 C．轻绳对球的拉力可能小于G D．轻绳越短，a、b之间的弹力越大 3、(多选)如图所示，用绳跨过定滑轮牵引小船，设水的阻力不变，则在小船匀速靠岸的过程中（） A．绳子的拉力不断增大 B．绳子的拉力不变 C．船所受浮力增大 D．船所受浮力变小 4、(多选)如图所示,不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上的O点,跨过滑轮的细绳连接物块A、B,A、B都处于静止状态,现将物块B移至C点后,A、B仍保持静止,下列说法中正确的是( ) A.B与水平面间的摩擦力增大 B.绳子对B的拉力增大 C.悬于墙上的绳所受拉力不变 D.A、B静止时,图中α、β、θ三角始终相等

5、（单选）甲、乙两人用aO和bO通过装在P楼和Q楼楼顶的定滑轮，将质量为m的物块由O点沿Oa直线缓慢向上提升，如图所示。则在物块由O点沿直线Oa缓慢上升过程中，以下判断正确的是（） A．aO绳和bO绳中的弹力都逐渐减小 B．aO绳和bO绳中的弹力都逐渐增大 C．aO绳中的弹力一直在增大，bO绳中的弹力先减小后增大 D．aO绳中的弹力先减小后增大，bO绳中的弹力一直在增大 6、（单选）如图，三根轻细绳悬挂两个质量相同的小球保持静止，A、D间细绳是水平的，现对B球施加一个水平向右的力F，将B缓缓拉到图中虚线位置，这时三根细绳张力T AC、T AD、T AB的变化情况是（） A．都变大 B．T AD和T AB变大，T AC不变 C．T AC和T AB变大，T AD不变 D．T AC和T AD变大，T AB不变 7、（多选）如图所示，物体的重力为G，保持细绳AO的位置不变，让细绳BO的B端沿四分之一圆周从D点缓慢向E 点移动。在此过程中（） A．细绳BO上的张力先增大后减小 B．细绳BO上的张力先减小后增大 C．细绳AO上的张力一直增大 D．细绳AO上的张力一直减小 8、（单选）如图所示，用一根细线系住重力为G的小球，开始细线在作用于O点的拉力下保持竖直位置，小球与倾角为α的光滑斜面体接触，处于静止状态，小球与斜面的接触面非常小。现保持小球位置不动，沿顺时针方向改变拉力方向，直到拉力方向与斜面平行。在这一过程中，斜面保持静止。下列说法正确的是（）A．细线对小球的拉力先减小后增大 B．斜面对小球的支持力先增大后减小 C．斜面对地面的摩擦力一直减小，方向向右 D．细线对小球的拉力的最小值等于G sin α

高中物理受力分析(动态平衡问题)典型例题(含答案)【经典】

知识点三：共点力平衡（动态平衡、矢量三角形法） 1．(单选)如图所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕 O点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是()．答案B A．F1先增大后减小，F2一直减小 B．F1先减小后增大，F2一直减小 C．F1和F2都一直减小 D．F1和F2都一直增大 2、（单选）(天津卷，5)如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点．现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平， 此过程中斜面对小球的支持力F N以及绳对小球的拉力F T的变化情况是()．答案D A．F N保持不变，F T不断增大 B．F N不断增大，F T不断减小 C．F N保持不变，F T先增大后减小 D．F N不断增大，F T先减小后增大 3．（单选）如图所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地 推动小球，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面)，木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是()．答案B A．F1增大，F2减小B．F1增大，F2增大 C．F1减小，F2减小D．F1减小，F2增大 4、（单选）如图所示，一物块受一恒力F作用，现要使该物块沿直线AB运动，应该再加 上另一个力的作用，则加上去的这个力的最小值为()．答案B A．F cos θB．F sin θ C．Ftan θD．F cot θ 5．(单选)如图所示，一倾角为30°的光滑斜面固定在地面上，一质量为m的小木块在水平力F的作用下静止在斜面上．若只改变F的方向不改变F的大小，仍使木块静止，则此时力F与水平 面的夹角为()．答案A A．60°B．45° C．30°D．15° 6．（多选）一铁架台放于水平地面上，其上有一轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直，现将水平力F作用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止，则在这一 过程中()．答案：AD A．细线拉力逐渐增大B．铁架台对地面的压力逐渐增大 C．铁架台对地面的压力逐渐减小D．铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大 7、（多选）(苏州调研)如图所示，质量均为m的小球A、B用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点，在外力F的作用下，小球A、B处于静止状态．若要使两小球处于静止状态且悬线OA与竖直 方向的夹角θ保持30°不变，则外力F的大小()．答案BCD A．可能为 3 3 mg B．可能为 5 2 mg C．可能为2mg D．可能为mg 8、（单选）如图所示，轻绳的一端系在质量为m的物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套在粗糙水平杆MN上．现用水平力F拉绳上一点，使物体处于图中实线位置，然后改变F的大小使 其缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来的位置不动．在这一过程中，水平拉力F、环 与杆的摩擦力F摩和环对杆的压力F N的变化情况是()．答案D A．F逐渐增大，F摩保持不变，F N逐渐增大B．F逐渐增大，F摩逐渐增大，F N保持不变 C．F逐渐减小，F摩逐渐增大，F N逐渐减小D．F逐渐减小，F摩逐渐减小，F N保持不变

共点力作用下物体的平衡典型例题汇总

共点力作用下物体的平衡典型例题 [例1]质量为m的物体，用水平细绳AB拉住，静止在倾角为θ的固定斜面上，求物体对斜面压力的大小，如图1（甲）。 [分析]本题主要考察，物体受力分析与平衡条件，物体在斜面上受力如图1乙，以作用点为原点建立直角坐标系，据平衡条件∑F＝0，即 找准边角关系，列方程求解。 [解]解法一：以物体m为研究对象建立图1乙所示坐标系，由平衡条件得： Tcosθ-mgsinθ＝0 （1）N-Tsinθ-mgcooθ＝0 （2） 联立式（1）（2）解得 N＝mg／cosθ 据牛顿第三定律可知，物体对斜面压力的大小为N′＝mg／cosθ 解法二：以物体为研究对象，建立如图2所示坐标系，据物体受共点力的平衡条件知：Ncosθ-mg=0 ∴ N＝mg／cocθ 同理 N′=mg／cosθ [说明]（1）由上面解法可知：虽然两种情况下建立坐标系的方法不同，但结果相同，因此，如何建立坐标系与解答的结果无关，从两种 解法繁简不同，可以得到启示：处理物体受力，巧建坐标系可简化运算，而巧建坐标系的原则是在坐标系上分解的力越少越佳。

（2）用正交分解法解共点力平衡时解题步骤：选好研究对象→正确受力分析→ 合理巧建坐标系→根据平衡条件 （3）不管用哪种解法，找准力线之间的角度关系是正确解题的前提，角度一错全盘皆错，这是非常可惜的。 （4）由本题我们还可得到共点力作用平衡时的力图特点，题目中物体受重力G，斜面支持N，水平细绳拉力T三个共点力作用而平衡，这三个力必然构成如图3所示的封闭三角形力图。这一点在解物理题时有时很方便。 ［例2]如图1所示，挡板AB和竖直墙之间夹有小球，球的质量为m，问 当挡板与竖直墙壁之间夹角θ缓慢增加时，AB板及墙对球压力如何变化。 [分析]本题考察当θ角连续变化时，小球平衡问题，此题可以用正交分解法。选定某特定状态，然后，通过θ角变化情况，分析压力变化，我们用上题中第四条结论解答此题。 [解]由图2知，G，N2（挡板对球作用力），N1墙壁对球作用力，构成一个封闭三角形，且θ↑封闭三角形在变化，当增加到θ’时，由三角形边角关系知N1↓，N2↓。 [说明]封闭三角形解法对平面共点三力平衡的定性讨论，简捷直观。本题是一种动态变化题目，这种题目在求解时，还可用一种极限法判断，如把AB板与竖直墙壁夹角θ增到90°时，可知N1=0，过程中N1一直减小，N2=mg，N2也一直在减小。 [例3]如图1所示，用一个三角支架悬挂重物，已知AB杆所受的最大压力为2000N，AC绳所受最大拉力为1000N，∠α=30°，为不使支架断裂，求悬挂物的重力应满足的条件？

2020-2021学年高三物理一轮复习考点专题07 受力分析 共点力的平衡

2021年高考物理一轮复习考点 专题（07）受力分析共点力的平衡（解析版） 考点一受力分析整体法与隔离法的应用 1．受力分析的一般步骤 2．受力分析的三个常用判据 (1)条件判据：不同性质的力产生条件不同，进行受力分析时最基本的判据是根据其产生条件． (2)效果判据：有时候是否满足某力产生的条件是很难判定的，可先根据物体的运动状态进行分析，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力． (3)特征判据：从力的作用是相互的这个基本特征出发，通过判定其反作用力是否存在来判定该力是否存在． 3．整体法与隔离法 题型 【典例1】如图所示，传送带沿逆时针方向匀速转动．小木块a、b用细线连接，用平行于传送带的细线拉住a，两木块均处于静止状态．关于木块受力个数，正确的是()

A．a受4个，b受5个B．a受4个，b受4个 C．a受5个，b受5个D．a受5个，b受4个 【答案】D 【解析】先分析木块b的受力，木块b受重力、传送带对b的支持力、沿传送带向下的滑动摩擦力、细线的拉力，共4个力；再分析木块a的受力，木块a受重力、传送带对a的支持力、沿传送带向下的滑动摩擦力及上、下两段细线的拉力，共5个力，故D正确． 【变式1】(多选)如图所示，A、B两物体在竖直向上的力F作用下静止，A、B接触面水平，则A、B两个物体的受力个数可能为() A．A受2个力、B受3个力B．A受3个力、B受3个力 C．A受4个力、B受3个力D．A受4个力、B受5个力 【答案】AC 【解析】A、B两物体都处于平衡状态，若A与斜面刚好没有接触，则A受2个力作用(重力、B对A的支持力)，B受3个力作用(重力、A对B压力、外力F)，选项A正确；若A与斜面相互挤压且处于静止状态，则A受4个力作用(重力、B对A的支持力、斜面对A的压力、斜面对A的摩擦力)，B受3个力作用(重力、A对B压力、外力F)，选项C正确，B、D错误． 【提分笔记】 受力分析的基本技巧 (1)要善于转换研究对象，尤其是对于摩擦力不易判定的情形，可以先分析与之相接触、受力较少的物体的受力情况，再应用牛顿第三定律判定． (2)假设法是判断弹力、摩擦力的存在及方向的基本方法．

共点力动态平衡专题

共点力动态平衡专题 1．用绳将重球挂在光滑的墙上，设绳子的拉力为T，墙对球的弹力为N，如图所示，如果将绳的长度加长，则 A．T、N均减小B．T、N均增加 C．T增加，N减小D．T减小，N增加 2．2008年1月以来，中国南方大部分地区和西北地区东部出现了建国以来罕见的持续大范围低温、雨雪和冰冻的极端天气。南方是雨雪交加，不仅雪霜结冰，而且下雨时边刮风边结冰，结果造成输电线路和杆塔上面的冰层越裹越厚，高压电线覆冰后有成人大腿般粗，电力线路很难覆冰，而致使输配电线路被拉断或频频跳闸。现转化为如下物理模型：长为125m 的输电线的两端分别系于竖立在地面上相距为100m的两杆塔的顶端A、B。导线上悬挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为300N的物体，不计摩擦，平衡时，导线中的张力T1，现使A点缓慢下移一小段，导线中的张力为T2，则下列说法正确的是（） A．T1>T2 B．T1

共点力作用下物体的平衡条件

§4.1共点力作用下物体的平衡（1）（导学案） 知识点1：共点力平衡条件 1．平衡状态：一个物体在共点力作用下，保持________或______________状态，则这个物处于平衡状态。 2．三个共点力平衡的条件是____________________________________________ 3．共点力作用下物体的平衡条件是_____________ 典例1、如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O 为球心，一质量为m 的小滑块，在水平力的作用下静止在P 点。求容器对小滑块弹力N 以及水平力F 的大小。 训练1、如图所示，长木板倾斜放置，与水平面夹角为θ，木块沿木板匀速下滑，木块质量为m ，求木块与木板间的动摩擦因数。 训练2、如图所示，木块的重力为5N ，绳AO 与天花板间的夹角为60o ，绳BO 水平，求绳AO 、BO 所受的拉力？ 思考：保持OB 的位置不变，当绳子的悬点A 缓慢地向左移到A′点的过程中，试用作图法分析绳子AO 和BO 张力的变化情况？ B

知识点2：动态平衡问题 典例2、如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O 点。现用水平力F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力F N 以及绳对小球的拉力F T 的变化情况是 ( ) A ．F N 保持不变，F T 不断增大 B ．F N 不断增大，F T 不断减小 C ．F N 保持不变，F T 先增大后减小 D ．F N 不断增大，F T 先减小后增大 训练1、如图所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O 点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F 1和球对斜面的压力F 2的变化情况是 ( ) A ．F 1先增大后减小，F 2一直减小 B ．F 1先减小后增大，F 2一直减小 C ．F 1和F 2都一直减小 D ．F 1和F 2都一直增大 训练2、如图所示，一个小球用轻绳悬于O 点，用力F 拉住小球，使悬线保持偏离竖直方向75°角，且小球始终处于平衡状态。为了使F 有最小值，F 与竖直方向的夹角θ应该是（ ） A ．90° B ．45° C ．15° D ．0° 训练3、如图所示，光滑的轻质滑轮跨在轻绳上悬挂钩码处于静止状态，钩码重力为G 。 （1）求绳中拉力大小； （2）若将端点B 沿虚线稍稍上移一些，则θ角如何变化？绳中拉力如何变化？ 学生问，A ，B 点都不一样高，为什么绳中拉力还相等 有学生认为随着B 点上移，θ增加 直接告知结论，d 越大，绳中拉力越大 此处可以做实验，用绳子吊一个弹簧称，移动，注意弹簧称与 绳子之间要光滑，还可以演示另外一个模型，即AB 等高，AB 间夹角逐渐增大

《共点力作用下物体的平衡》教学设计

《共点力作用下物体的平衡》教学设计 教学目标： 一、知识目标 1、知道什么是共点力作用下物体的平衡状态； 2、掌握共点力的平衡条件。 二、能力目标： 通过观察三个共点力平衡的演示实验，推出共点力作用下物体的平衡条 件，培养学生的观察能力，分析推理能力。 三、德育目标 通过共点力平衡条件的得出过程，培养学生理论联系实际的观点。 教学重点 1：共点力作用下物体的平衡状态。 2：共点力的平衡条件。 教学难点： 共点力的平衡条件。 教学方法： 实验法、归纳法、讲练法 教学用具： 多面体课件，弹簧秤12组，轻环，橡皮筋，直尺 教学步骤： 一、导入新课：（创设情景法） 一个物体可以处于不同的运动状态，其中力学的平衡状态比较常见，而且很有实际意义。同学们能不能例举一些生活中常见的处于不同的运动状 态的物体呢？（对同学们举的例子给于表扬与鼓励） （创设情景） 1．空中静止的杂技运动员 2．高层建筑

3．匀速行驶的汽车 4．静止的坦克 请同学们思考上述物体在咱们学过的运动学角度分别处于什么状 态？他们是不是不是咱们今天要学的平衡状态呢？ 那么：什么是物体的平衡状态，物体在什么条件下才能处于平衡状态呢？本章我们就来学习这方面的问题。本节课我们就来学习共点力的平衡条件。 二、新课教学 1：共点力作用下物体的平衡状态。 （1）复习什么是共点力： 几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几 个力就叫做共点力。 （2）介绍物体在共点力作用下的平衡状态。 a：请学生举例：哪些物体属于在共点力作用处于平衡状态。 b：同学们刚才举的例子中，有的物体在两个力作用下处于平衡，有的物体 在三个力的作用下处于平衡。那么，在共点力作用下的物体在什么条件下才能 处于平衡状态呢？ 结论，一个物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 2：共点力作用下物体的平衡条件 a两个力作用下物体的平衡 平衡条件的分析（通过习题分析论证达到目的） 质量为2千克的物体放在水平桌面上（取g=9.8N/kg）。 1）受到哪几个力作用？ 2）能称之为平衡吗？ 3）支持力的大小和方向如何？ 结论：两个力大小相等，方向相反，作用在同一一直线上，它们的合力为零。（二力平衡） b.三个力作用下物体的平衡(实验与探究)

共点力动态平衡专题及详解

共点力动态平衡专题及详解 1．用绳将重球挂在光滑的墙上，设绳子的拉力为T ，墙对球的弹力为N ，如图所示，如果将绳的长度加长，则 A ．T 、N 均减小 B ．T 、N 均增加 C ．T 增加，N 减小 D ．T 减小，N 增加 【答案】A 【解析】 试题分析：设绳子和墙面夹角为θ，对小球进行受析： 把绳子的拉力T 和墙对球的弹力为N 合成F ，由于物体是处于静止的，所以物体受力平衡， 所以物体的重力等于合成F ，即F=G ，根据几何关系得出： cos mg T θ =，N=mgtan θ．先找到其中的定值，就是小球的重力mg ，mg 角θ减小，则cos θ增大， cos mg θ 减小；tan θ减小，mgtang θ减小；所以T 减小，N 减小． 故选A 考点：共点力动态平衡 点评：动态平衡是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题．解决这类问题的一般思路是：用不变化的力表示变化的力． 2．2008年1月以来，中国南方大部分地区和西北地区东部出现了建国以来罕见的持续大范围低温、雨雪和冰冻的极端天气。南方是雨雪交加，不仅雪霜结冰，而且下雨时边刮风边结冰，结果造成输电线路和杆塔上面的冰层越裹越厚，高压电线覆冰后有成人大

腿般粗，电力线路很难覆冰，而致使输配电线路被拉断或频频跳闸。现转化为如下物理模型：长为125m的输电线的两端分别系于竖立在地面上相距为100m的两杆塔的顶端A、B。导线上悬挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为300N的物体，不计摩擦，平衡时，导线中的张力T1，现使A点缓慢下移一小段，导线中的张力为T2，则下列说法正确的是（） A．T1>T2 B．T1