第1讲 力与物体的平衡
第1节力和平衡的概念
第1节力和平衡的概念力，是我们日常生活中无处不在的一个概念。
当我们推门、提水、走路时，都能感受到力的存在。
那么，什么是力呢？简单来说，力就是物体间的相互作用。
当一个物体对另一个物体产生影响时，我们就可以说有力的作用。
平衡，则是指在力的作用下，物体保持静止或匀速直线运动状态的现象。
当一个物体受到多个力的作用时，如果这些力相互抵消，物体就能保持平衡。
下面，让我们一起来深入了解力和平衡的概念。
当我们谈论力的概念时，不妨想象一下我们手中的笔。
当你轻轻放下这支笔，它为什么会垂直落下而不是飞向天空？这是因为地球对我们施加了一种力，我们称之为重力。
重力是力的一种表现形式，它让物体朝地球中心方向运动。
而在另一方面，平衡则像是这场力量游戏中的裁判，它确保了笔在落下时不会因为其他力的干扰而偏离轨迹。
力的种类繁多，除了重力，还有摩擦力、弹力、电磁力等。
每种力都有其独特的性质和作用方式。
比如，摩擦力是在物体接触面之间阻止滑动的力，而弹力则是物体被压缩或拉伸时产生的恢复力。
这些力的相互作用，使得我们的世界充满了动态与变化。
平衡状态并非一成不变。
一个物体可能在某一时刻是平衡的，但在下一刻就因为外力的加入而打破平衡。
想象一下，你轻轻推一下那支静止的笔，它就会开始移动。
这时的笔不再处于平衡状态，直到它再次受到足够的阻力，比如桌面给的摩擦力，它才会停止移动，达到新的平衡。
在力的世界中，平衡是一种微妙而又神奇的状态。
它告诉我们，力的作用是相互的，也是可以抵消的。
当我们学会理解和掌握这些力的相互作用，我们就能更好地解释和预测周围世界的运动规律。
从简单的物体放置到复杂的机械运作，力和平衡的概念无处不在，它们是我们理解物理世界的关键所在。
当我们深入探讨力和平衡的奥秘时，我们会发现它们就像是一对舞伴，在生活的舞台上演绎着无尽的华尔兹。
力，是那个引领者，它决定了物体的行为和运动方向；而平衡，则是那个跟随者，它确保了这一切动作都能在一个有序的环境中和谐进行。
【二轮精品】2014届高考物理复习方案二轮权威课件(四川省专用)：第1讲 力与物体的平衡
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高 考 真 题 聚 焦 高 频 考 点 探 究 热 点 模 型 解 读
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力的 种类 产生原 因或 条件 由于 地球的 吸引 直接 接触、 发生弹 性形变 作用 点 大小 方向
重力
重心
G＝mg 根据二力平衡 或牛顿第二定 律判断；弹簧 的弹力：F＝kx
用左手定 则判断(垂直 于v、B所决 定的平面)
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核心知识重组
二、力的合成与分解 1．运算法则：平行四边形定则(适用所有矢量运算)． 2．常用方法：合成法、分解法、正交分解法． 3．合力与分力的关系：等效替代． 三、共点力作用下物体(或系统)的平衡 1．平衡条件：F＝0 (正交分解Fx＝0，Fy＝0)． 2．平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态．
图1－1－5
A．变小
B．变大 C．不变 D．无法确定
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第1讲
力与物体的平衡
高 频 考 点 探 究
C [解析] 有漏电现象，FAB 减小，则漏电瞬间质点 B 的静止状态被打破，必定向下运动．对小球漏电前和漏电 过程中进行受力分析有如图所示， 由于漏电过程缓慢进行， 则任意时刻均可视为平衡状态．三力作用构成动态下的封 闭三角形，而对应的实物质点 A、B 及绳墙和 P 点构成动 态封闭三角形， 且有如图 2－3 不同位置时阴影三角形的相 似情况，则有如下相似比例：
A．N1始终减小，N2始终增大 B．N1始终减小，N2始终减小 C．N1先增大后减小，N2始终减小 D．N1先增大后减小，N2先减小后增大
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第1讲
高 考 真 题 聚 焦
力与物体的平衡
B [解析] 小球受重力、墙面的压力、木板的支持 力而处于静止状态，故墙面的压力、木板的支持力的合 力必与重力等大反向．设木板与竖直墙面的夹角为θ， 由 受力分析知，墙对球的压力大小为 N1＝mgcotθ，球对木 mg 板的压力与木板对球的支持力大小相等，故 N2＝ . sinθ 当木板由图示位置缓慢转至水平时，θ角逐渐增大，N1、 N2 始终减小，B 正确．
2015届高三物理二轮复习 专题1 第1讲受力分析与物体平衡课件
于原木 P 在支撑点 M 、 N 处受力的方向，下列说法正确的是
( )
专题一
第一讲
走向高考 · 二轮专题复习新课标版 ·物理
A．M处受到的支持力竖直向上
B．N处受到的支持力竖直向上 C．M处受到的静摩擦力沿MN方向 D．N处受到的静摩擦力沿水平方向 [答案] A
[ 解析 ]
本题考查弹力和摩擦力的方向，解题关键要明
有力的合力，不要误认为只是两绳的合力。 [答案] A
专题一
第一讲
走向高考 · 二轮专题复习新课标版 ·物理
拓展提升 一、基础知识要记牢 1．平衡状态 物体处于静止或匀速直线运动的状态。
2．动态平衡
(2014·山东理综 ) 如图，用两根等长轻绳将木板 悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千，某次维修时 将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变。木板静 止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉 力的大小，则维修后( )
A．F1不变，F2变大
B．F1不变，F2变小 C．F1变大，F2变大 D．F1变小，F2变小
生对共点力平衡问题的处理能力。 假设天花板与木块间的弹力为零，则之间的摩擦力也为 零，受力如图 1 所示。与合力为零相矛盾， A 项错；假设天花
板与木块间摩擦力为零，受力如图 2 所示。与合力为零相矛
盾，B项错；对木块分析，如图3所示，摩擦力等于木块重力沿 斜面方向的分力，与F大小无关，C错D对。
专题一
走向高考 · 二轮专题复习新课标版 ·物理
A．天花板与木块间的弹力可能为零 B．天花板对木块的摩擦力可能为零 C ．推力 F逐渐增大的过程中，木块受天花板的摩擦力增 大
D ．推力 F逐渐增大的过程中，木块受天花板的摩擦力不
高一物理必修1 力与平衡
力与平衡（1）知识点一：平衡状态：静止或匀速直线运动状态1. 若一个物体处于平衡状态，则物体一定是（ ）A 静止B 匀速直线运动C 速度为零D 各共点力的合力为零知识点二：平衡条件：F 合=0即：物体静止或匀速直线运动 处于平衡状态 合外力为0 也就是每一个方向合力都为0 （1）二力平衡：两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，并作用于同一物体，这两个力为一对平衡力 （2）三力平衡：三个力的作用线(或者反向延长线)必交于一个点； 其中任意两个力合力与第三个力等值反向；三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量三角形；将任何一个力往另两个力反向分解，两条直线上两个力分别等值反向。
★一条直线上的平衡问题2. 如图所示，一根弹性杆的一端固定在斜角300的斜面上，杆的另一端固定一个重为2N 的小球，小球处于静止状态时，指出弹性杆对小球的弹力的大小及方向？3. 如图所示，两个物体A 和B ，质量分别为M 和m ，用跨过定滑轮的轻绳相连，A 静止于水平地面上，不计摩擦，则A 对绳的作用力与地面对A 的作用力的大小分别为（ ） A mg ，(M-m)gB mg ，MgC (M-m)g ，MgD (M+m)g ，(M-m)g4. 如图，物体A 、B 和C 叠放在水平桌面上，水平力为Fb=5N 、Fc=10N ，分别作用于物体B 、C 上，A 、B和C 仍保持静止。
以f1、f2、f3分别表示A 与B 、B 与C 、C 与桌面间的静摩擦力的大小，则（ ） A f 1=5N ，f 2=0，f 3=5NB f 1=5N ，f 2=5N ，f 3=0C f 1=0，f 2=5N ，f 3=5ND f 1=0，f 2=10N ，f 3=5N★三力平衡问题之力的合成分解法5. 一个物体受到三个共点力的作用，下列几组分别是这三个力的大小，其中不可能使该物体保持平衡状态的是（ ）A 3 N,4 N,6 NB 1 N,2 N,4 NC 2 N,4 N,6 ND 5 N ，5N,2N6. 一个物体受到三个共点力的作用，下列几组分别是这三个力的大小，可能使该物体保持平衡状态的是（ ）A 7 N,4 N,6 NB 7 N,2 N,4 NC 10 N,4 N,6 ND 5 N,5 N,5 N7. 如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m 的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g ，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为（ ）Amg 2sinα B mg 2cosα C 12mgtanα D 12mgcotα8. 用绳AC 和BC 吊起一个物体，绳AC 与竖直方向的夹角为60°，能承受的最大拉力为100N 绳BC 与竖直方向的夹角为30°，能承受的最大拉力为150N. 欲使两绳都不断，物体的重力不应超过多少?9. 如图所示，用一个轻质三角支架悬挂重物，已知AB 杆所能承受的最大压力为2000N ，AC 绳所能承受的最大拉力为1000N ，α=30°，为不使支架断裂，求悬挂物的重力不能超过多少？10. 如图所示，物体A 质量为2kg ，与斜面间摩擦因数为0.4若要使A 在斜面上静止，物体B 质量的最大值和最小值是多少？★多力平衡问题之正交分解11. 质量为m 的木块在推力F 作用下，在水平地面上做匀速运动．已知木块与地面间的动摩擦因数为µ，那么木块受到的滑动摩擦力为多少？12. 如图所示,木块重60N ，放在倾角θ＝370的斜面上,当用如图示方向的水平力F ＝10N 推它时恰能沿斜面匀速下滑,求该物体与斜面间的动摩擦因数.（sin370＝0.6，cos370＝0.8）13. 如图所示，质量为m 的物体，在与竖直线成θ角，大小未知的恒力F作用下，沿竖直墙壁匀速向上滑动，物体与墙壁间的动摩擦因数为μ，求墙对木块的正压力大小N和恒力F的大小。
物理人教版必修一 第三章相互作用 专题物体在力作用下的平衡问题(共60张PPT)
的相互作用的摩擦力为多大；
整体法与隔离法
• （1）第1块砖和第4块砖受到木
板的摩擦力各为多大；
整体法与隔离法
• （1）第1块砖和第4块砖受到木
板的摩擦力各为多大；
• 将4块砖看成一个整体，对整体
进行受力分析，如图所示．在 竖直方向，共受到三个力的作 用：竖直向下的重力4mg，两 个相等的竖直向上的摩擦力f， 由平衡条件可得：
衡状态。
• 平衡状态下的运动学特征： 1. 物体的速度v=0或v不变 2. 物体的加速度a=0 • 物体处于平衡状态的条件：
物体所受合力F合=0
平衡状态
判断：以下物体是否处于平衡状态? (1) 天花板下悬挂的静止的吊扇。 (2) 粗糙斜面上静止的木块。 (3) 光滑水平面上匀速直线滑动的冰块。 (4) 沿斜面匀速直线下滑的铁箱。 (5) 竖直上抛到最高点的篮球。 (6) 拿在手上铅球，松手的瞬间。
衡状态。
• 平衡状态下的运动学特征： 1. 物体的速度v=0或v不变 2. 物体的加速度a=0
平衡状态
• 物体处于静止或者匀速直线运动的状态叫做平
衡状态。
• 平衡状态下的运动学特征： 1. 物体的速度v=0或v不变 2. 物体的加速度a=0 • 物体处于平衡状态的条件：
平衡状态
• 物体处于静止或者匀速直线运动的状态叫做平
O
Fx x
力的正交分解法
• 力的正交分解：把一个已知力沿着两个互相垂
直的方向进行分解。
y F
q
• 正交分解的步骤：
• ①建立xOy直角坐标系
• ②分别向坐标轴做垂线 Fy • ③作出分力Fx、Fy
• ④利用三角函数求出Fx、O
Fy
(高三班)第一讲：力与物体的平衡(1-2)
第1讲 力与物体的平衡【核心要点突破】知识链接一、常见的几种力1.重力⑴产生：重力是由于地面上的物体受到地球的万有引力而产生的，但两者不等价，因为万有引力的一个分力要提供物体随地球自转所需的向心力，而另一个分力即重力，如右图所示。
⑵大小：随地理位置的变化而变化。
在两极：G=F 万在赤道：G= F 万-F 向一般情况下，在地表附近G=mg⑶方向：竖直向下，并不指向地心。
2.弹力⑴产生条件：①接触②挤压③形变⑵大小：弹簧弹力F=kx ，其它的弹力利用牛顿定律和平衡条件求解。
⑶方向：压力和支持力的方向垂直于接触面指向被压或被支持的物体，若接触面是球面，则弹力的作用线一定过球心，绳的作用力一定沿绳，杆的作用力不一定沿杆。
3.摩擦力⑴产生条件：①接触且挤压②接触面粗糙③有相对运动或者相对运动趋势⑵大小：滑动摩擦力N f μ=,与接触面的面积无关，静摩擦力根据牛顿运动定律或平衡条件求解。
⑶方向：沿接触面的切线方向，并且与相对运动或相对运动趋势方向相反4.电场力⑴电场力的方向：正电荷受电场力的方向与场强方向一致，负电荷受电场力的方向与场强方向相反。
⑵电场力的大小：qE F =，若为匀强电场，电场力则为恒力，若为非匀强电场，电场力将与位置有关。
【典题训练1】(2009·天津高考)物块静止在固定的斜面上,分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F,A中F垂直于斜面向上,B中F垂直于斜面向下,C中F竖直向上,D中F竖直向下,施力后物块仍然静止,则物块所受的静摩擦力增大的是（）二、物体受力分析的常用方法及注意的问题1、常用方法（1）整体法；当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力时，则可以选整个系统为研究对象，而不必对系统内部物体一一隔离分析（2）隔离法：为了弄清系统内某个物体的受力和运动情况，一般采用隔离法2、注意问题（1）分析的是物体受到哪些“性质力”（按性质分类的力），不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析。
高中物理-专题一第1讲力与物体的平衡
第1讲 力与物体的平衡 专题复习目标学科核心素养 高考命题方向 1.本讲主要解决力学和电学中的受力分析和共点力的平衡问题，涉及的力主要有重力、弹力、摩擦力、电场力和磁场力等。
2．掌握力的合成法和分解法、整体法与隔离法、解析法和图解法等的应用。
科学思维：用“整体和隔离”的思维研究物体的受力。
科学推理：在动态变化中分析力的变化。
高考以生活中实际物体的受力情景为依托，进行模型化受力分析。
主要题型：受力分析；整体法与隔离法的应用；静态平衡问题；动态平衡问题；电学中的平衡问题。
一、五种力的理解1．弹力 (1)大小：弹簧在弹性限度内，弹力的大小可由胡克定律F ＝kx 计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解。
(2)方向：一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向。
2．摩擦力(1)大小：滑动摩擦力F f ＝μF N ，与接触面的面积无关；静摩擦力的增大有一个限度，具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求解。
(2)方向：沿接触面的切线方向，并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反。
3．电场力(1)大小：F ＝qE 。
若为匀强电场，电场力则为恒力；若为非匀强电场，电场力则与电荷所处的位置有关。
点电荷间的库仑力F ＝k q 1q 2r 2。
(2)方向：正电荷所受电场力方向与电场强度方向一致，负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反。
4．安培力(1)大小：F ＝BIL ，此式只适用于B ⊥I 的情况，且L 是导线的有效长度，当B∥I时，F＝0。
(2)方向：用左手定则判断，安培力垂直于B、I决定的平面。
5．洛伦兹力(1)大小：F＝q v B，此式只适用于B⊥v的情况。
当B∥v时，F＝0。
(2)方向：用左手定则判断，洛伦兹力垂直于B、v决定的平面，洛伦兹力不做功。
二、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F x＝0，F y＝0。
安徽物理《高考专题》(二轮)复习课件：专题一 第1讲力与物体的平衡
物体A、B用细绳连接后跨过滑轮,A静止在倾角为45°的斜面上。
已知mA=2mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45°增大到50°, 系统保持静止。下列说法正确的是 A.细绳对A的拉力将增大 B.A对斜面的压力将减小 C.A受到的静摩擦力不变 D.A受到的合力将增大 ( )
【解题探究】
(1)请画出物体A、B的受力分析图。 提示:
2.(2012·新课标全国卷)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N1,球对木板的压力大小为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.N1始终减小,N2始终增大 B.N1始终减小,N2始终减小 C.N1先增大后减小,N2始终减小 ( )
上;当θ=30°时,物体A受到的静摩擦力为零;当15°≤θ<30°
时,物体A受到的静摩擦力方向沿斜面向下 ,故当θ从45°减小 到15°的过程中,物体A受到的静摩擦力先减小后增大。
【总结提升】
受力分析的基本步骤
(1)明确研究对象——即确定分析受力的物体,研究对象可以是 单个物体,也可以是多个物体组成的系统。 (2)隔离物体分析——将研究对象从周围的物体中隔离出来,进 而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用。 (3)画受力示意图——边分析边将力一一画在受力物体上,准确 标出力的方向,标明各力的符号。
一外力F的作用,F平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静 止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和 F2(F2>0)。由此可求出 A.物块的质量 B.斜面的倾角 C.物块与斜面间的最大静摩擦力 ( )
D.物块对斜面的正压力
【解析】选C。设物块质量为m,斜面的倾角为θ,最大静摩擦力 为fm,对物块受力分析,根据物块的平衡条件建立方程,外力F最
高中物理物体的平衡知识点整合梳理(高分秘籍)
第一单元力物体的平衡第1讲力重力弹力体验成功1.关于重力，下列叙述正确的是( )A.重力就是地球对物体的吸引力B.重力的方向总是垂直向下的C.重力的大小可以直接用天平来测量D.重力是由于物体受到地球的吸引而产生的解析：①除在两极外，重力都不等于地球对物体的吸引力.②重力的方向垂直于当地水平面(严格地讲应是当地水平面会垂直于重力)，不能说垂直向下.③天平是用于测量质量的，重力的大小可用弹簧秤测量.④重力是地球对物体万有引力的一个分力.故选项D正确.答案：D2.如图所示，物体A静置于水平桌面上，下列关于物体所受作用力的说法中，正确的是( )A.桌面受到的压力就是物体的重力B.桌面受到的压力是由它本身发生了微小的形变而产生的C.桌面由于发生了微小形变而对物体产生了垂直于桌面的支持力D.物体由于发生了微小形变而对桌子产生了垂直于桌面的压力解析：在此，压力大小和方向都与重力相同，但不能说压力就是重力，它们的施力物体和受力物体都不同，性质也不同.桌面受到的压力是由物体下表面发生微小形变而产生的.故选项C、D正确.答案：CD3.如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个重为2 N的小球，小球处于静止状态时，弹性杆对小球的弹力( )A.大于2 N，方向沿杆末端的切线方向B.大小为1 N，方向平行于斜面向上C.大小为2 N，方向垂直于斜面向上D.大小为2 N，方向竖直向上解析：由平衡条件可得：弹力的大小为2 N，方向竖直向上.答案：D4.如图所示，某一弹簧秤外壳的质量为m，弹簧及与弹簧相连的挂钩质量忽略不计，将其放在水平面上.现用两水平拉力F1、F2分别作用在与弹簧相连的挂钩和与外壳相连的提环上，则关于弹簧秤的示数，下列说法正确的是( )A.只有F1＞F2时，示数才为F1B.只有F1＜F2时，示数才为F2C.不论F1、F2关系如何，示数均为F1D.不论F1、F2关系如何，示数均为F2解析：误认为弹簧的形变由F1、F2共同决定，误选A 或B.弹簧秤的示数在任何情况下都等于弹簧的弹性形变与其劲度系数的乘积，即等于作用于弹簧挂钩(沿轴线方向)上的拉力.而F2不是直接作用在弹簧上，其实外壳对弹簧左端的拉力大小一定也为F1.在本题中，使弹簧产生形变的外力是F1，而非F2，故弹簧秤的示数是F1，选项C 正确.答案：C5.一根长为L 的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为m 的小球时，弹簧的总长度变为1.5L.现将两根这样的弹簧按图示方式连接，A 、B 两球的质量均为m ，则两球平衡时，B 球距悬点O 的距离为(不考虑小球的大小)( )A.3LB.3.5LC.4LD.4.5L解析：弹簧的劲度系数k ＝2mg L按图示连接后，A 、B 之间弹簧的伸长量为：x1＝mg k＝0.5L O 、A 之间弹簧的伸长量x2＝2mg k＝L 故B 球距悬点O 的距离L ′＝2L ＋0.5L ＋L ＝3.5L.答案：B6.在对重力的本质还未认清之前，我国古代劳动人民就有了比较复杂的应用.我国西安半坡出土了一件距今约五千年的尖底陶器，如图所示，这种陶瓶口小、腹大、底尖，有两耳在瓶腰偏下的地方.若用两根绳子系住两耳吊起瓶子，就能从井中取水，试分析人们是怎样利用尖底陶瓶从井中取水的.解析：当陶瓶未装水时，其重心在两吊耳的上方，用绳悬挂放进水井的过程瓶口自然向下，待水将装满时，陶瓶及其中水的共同重心转移至两吊耳的下方，悬绳上拉时瓶口向上，故能将水平稳地拉上来.答案：略第2讲 摩 擦 力体验成功1.如图所示，三块质量相同的木块A 、B 、C ，叠放于水平桌面上，水平恒力F作用于木块B 上，三木块以共同速度v 沿水平桌面匀速移动.下列说法正确的是( )A.B 作用于A 的静摩擦力为零B.B 作用于A 的静摩擦力为13F C.B 作用于C 的静摩擦力为23F D.B 作用于C 的静摩擦力为F解析：由假设法可知A 、B 之间没有相对滑动的趋势，故选项A 正确；分析B的受力，由平衡条件可得C 对B 的静摩擦力水平向左，大小为F ，故B 对C 的静摩擦力大小也为F ，故选项D 正确.答案：AD2.运动员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速下滑时，他所受到的摩擦力分别为f 上和f 下，那么它们的关系是( )A.f 上向上，f 下向下，f 上＝f 下B.f 上向下，f 下向上，f 上＞f 下C.f 上向上，f 下向上，f 上＝f 下D.f上向上，F下向下，f上＞f下解析：匀速攀上时运动员受到向上的静摩擦力，匀速下滑时也受到向上的滑动摩擦力，由平衡条件可得f上＝f下＝mg.答案：C3.如图甲所示，物体A、B、C叠放在水平桌面上，水平力F作用于C物体，使A、B、C以共同速度向右匀速运动，空气阻力不计.下列关于物体受几个力的说法中，正确的是( )甲A.A受6个，B受2个，C受4个B.A受5个，B受3个，C受3个C.A受5个，B受2个，C受4个D.A受6个，B受3个，C受4个解析：A、B、C的受力情况分别如图乙、丙、丁所示：故选项A正确.答案：A甲4.如图甲所示，水平桌面上平放一叠共计54张的扑克牌，每一张的质量均为m.用一手指以竖直向下的力压第1张牌，并以一定速度向右移动手指，确保第1张牌与第2张牌之间有相对滑动.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，手指与第1张牌之间的动摩擦因数为μ1，牌间的动摩擦因数均为μ2，第54张牌与桌面间的动摩擦因数也为μ2，且有μ1＞μ2，则下列说法正确的是( )A.第2张牌到第53张牌之间可能发生相对滑动B.第2张牌到第53张牌之间不可能发生相对滑动C.第1张牌受到手指的摩擦力向左D.第54张牌受到水平桌面的摩擦力向左解析：设手指对牌向下的压力为F0.当第一张牌向右滑动时，第1张牌对第2张牌的滑动摩擦力f12＝μ2(F0＋mg)，小于第3张牌对第2张牌的最大静摩擦力f32＝μ2(F0＋2mg)，小于以下各张之间及第54张牌与桌面之间的最大静摩擦力.第2张和第54张牌的受力情况分别如图乙、丙所示：故知选项B、D正确.答案：BD5.匀速转动的长传送带倾斜放置，传动方向如图所示.在其顶部静止放上一物块，现研究物块受到来自传送带的摩擦力，在物块下行过程中，摩擦力的类型和方向有可能是( )A.静摩擦力，沿传送带向上B.静摩擦力，沿传送带向下C.滑动摩擦力，沿传送带向上D.滑动摩擦力，沿传送带向下解析：刚开始时皮带对物块的滑动摩擦力向下；若物块能加速至速度大于皮带速度，则皮带对滑块的滑动摩擦力向上；若物块加速到与皮带同速度后与皮带相对静止，则皮带对滑块的静摩擦力沿皮带向上.答案：ACD6.如图甲所示，在倾角θ＝30°的粗糙斜面上放一重力为G 的物体.现用与斜面底边平行的力F ＝G 2推物体，物体恰能在斜面上做匀速直线运动，求物体与斜面间的动摩擦因数.解析：在平行斜面的方向上物体的受力如图乙所示，由力的平衡条件得：f ＝F2＋(Gsin 30°)2由滑动摩擦定律得：f ＝μGcos 30°又F ＝G 2解得：μ＝63. 答案：63金典练习一力重力弹力摩擦力选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.1.下列关于重心的说法中，正确的是( )A.物体的重心一定在物体上B.形状规则的几何体的重心在其几何中心C.物体的重心位置跟物体的质量分布情况和物体的形状有关D.用线悬挂的静止物体，细线方向一定通过物体的重心解析：在理论上，用悬挂法可确定所有刚体的重心.由此可发现重心不一定在物体上，也不一定在其几何中心上.答案：CD2.甲、乙、丙分别是力学中的三个实验装置的示意图，这三个实验共同的物理思想方法是(图中M为平面镜)( )A.控制变量的思想方法B.放大的思想方法C.比较的思想方法D.猜想的思想方法解析：甲图中将桌面的微小向下弯曲放大为光线的偏转，乙图中将玻璃瓶微小的形变放大为细管中液面的升降，丙图中将金属丝的扭转形变放大成反射光线的偏转导致的光斑移动.答案：B3.如图所示，在室内，某球用A、B两根轻绳悬挂起来，若A绳竖直、B绳倾斜，A、B两绳的延长线都通过球心，则球受到的作用力的个数为( ) A.1个 B.2个 C.3个 D.无法确定解析：球受重力和A线拉力的共同作用，B线对球没有力的作用.答案：B4.图甲所示为实验室常用的弹簧秤，连接有挂钩拉杆与弹簧相连，并固定在外壳一端O上，外壳上固定有一个圆环，可以认为弹簧秤的总质量主要集中在外壳(重力为G)上，弹簧和拉杆的质量忽略不计.现将该弹簧秤以两种方式固定于地面上，分别以恒力F0竖直向上拉弹簧秤，如图乙、丙所示，则静止时弹簧秤的读数分别为( )A.图乙的读数为F0－G，图丙的读数为F0＋GB.图乙的读数为F0＋G，图丙的读数为F0－GC.图乙的读数为F0，图丙的读数为F0－GD.图乙的读数为F0－G，图丙的读数为F0解析：在图丙中弹簧两端受到的拉力为F0，而在图乙中外壳的受力情况如图丁所示.由平衡条件知：外壳受到向下的拉力F＝F0－G，故选项D正确.答案：D5.如图所示，a、b为两根相连的轻质弹簧，它们的劲度系数分别为ka＝1×120 N/m、kb＝2×120 N/m，原长分别为la＝6 cm、lb＝4 cm.在b的下端挂一物体A，物体的重力G＝10 N，平衡时( )A.弹簧a下端受到的拉力为4 N，b下端受到的拉力为6 NB.弹簧a下端受到的拉力为10 N，b下端受到的拉力为10 NC.弹簧a的长度变为7 cm，b的长度变为4.5 cmD.弹簧a的长度变为6.4 cm，b的长度变为4.3 cm解析：以A为研究对象，A受到两个力作用处于平衡状态，弹簧b对A的拉力等于物体的重力，且有：10 N＝kb(lb′－lb)，故lb′＝Gkb＋lb＝4.5 cm再以弹簧b为研究对象，重力不计，则它只受A对它的拉力G和弹簧a对它的拉力Ta的作用，且二力平衡，故Ta＝10 N，且有：ka(la′－la)＝10 N所以la′＝7 cm.答案：BC6.如图所示，在高山滑雪中，一质量为m的运动员静止在准备区O点处，准备区山坡AB的倾角为θ，滑板与雪地间的动摩擦因数为μ，则这时( )A.运动员受到的静摩擦力大小为μmgcos θB.山坡对运动员的作用力大小为mgC.山坡对运动员的弹力大小为mgD.山坡对运动员的摩擦力大于mgsin θ解析：山坡对运动员的支持力大小为mgcos θ，静摩擦力大小为mgsin θ，山坡对运动员的作用力为这两个力的矢量和，大小为mg.答案：B7.如图所示，质量分别为mA、mB的矩形物体A和B相对静止，以共同速度沿倾角为θ的斜面匀速下滑，则( )A.A、B间无摩擦力作用B.B受到滑动摩擦力大小为(mA＋mB)gsin θC.B受到静摩擦力大小为mAgsin θD.取走A物体后，B物体仍能在斜面上匀速下滑解析：物体A沿斜面匀速下滑，则A一定受到沿斜面向上的静摩擦力，根据受力分析可知静摩擦力的大小为mAgsin θ；物体A、B一起匀速下滑，根据受力分析可知B受到的滑动摩擦力为(mA＋mB)gsin θ，且物体B与斜面的动摩擦因数μ＝tan θ，所以取走A物体后，B仍能匀速下滑.答案：BCD8.如图甲所示，搬运工用砖卡搬砖时，砖卡对砖的水平作用力为F ，每块砖的质量为m ，设所有接触面间的动摩擦因数均为μ，则第二块砖对第三块砖的摩擦力大小为( )A.12mgB.15μF C.μF D.2mg 解析：由平衡条件及对称性知，第3块砖的受力情况如图乙所示.静摩擦力：f23＝f43＝12mg ，与压力F 及动摩擦因数μ均无关. 答案：A9.如图甲所示，两根直木棍AB 和CD 相互平行，固定在同一水平面上.一个圆柱形工件P 架在两木棍之间，在水平向右的推力F 的作用下，恰好能向右匀速运动.若保持两木棍在同一水平面内， 但将它们的距离稍微减小一些后固定，且仍将圆柱工件P 架在两木棍之间，用同样的水平推力F 向右推该工件(假设工件P 与木棍之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，则下列说法正确的是( )甲A.工件P 仍能向右匀速运动B.若初始时工件P 静止，则它一定向右做加速运动C.若工件P 有一向右的初速度，则它将一定做减速运动D.工件P 可能静止不动解析：工件P 不受推力F 作用时的受力情况如图乙所示，由平衡条件得：2FN ·cosθ＝G当两木棍的间距减小以后，θ变小、FN变小，工件P受推力运动时受到的摩擦力f＝2μFN减小，故选项B正确.答案：B10.如图甲所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F的作用下，A、B保持静止.按力的性质分析，物体B的受力个数为( )A.2B.3C.4D.5解析：A、B的受力情况分别如图乙、丙所示.答案：C非选择题部分共3小题，共40分.11.(13分)如图所示，跨过定滑轮的轻绳两端分别系着物体A和B，物体A放在倾角为θ的斜面上.已知物体A的质量为m，物体A与斜面间的最大静摩擦力是与斜面间弹力的μ倍(μ＜tan θ)，滑轮与轻绳间的摩擦不计，绳的OA段平行于斜面，OB段竖直，要使物体A静止在斜面上，则物体B质量的取值范围为多少？解析：设绳中张力为FT，先以B为研究对象，因为B静止，所以有：FT＝mBg 再以A为研究对象，若A处于不上滑的临界状态时，则有：FT＝fm＋mgsin θ而fm ＝μFN，FN＝mgcos θ解得：mB＝m(sin θ＋μcos θ)同理，若A处于将不下滑的临界状态时，则有：FT＋fm＝mgsin θ可得：mB＝m(sin θ－μcos θ)故mB应满足的条件为：m(sin θ－μcos θ)≤mB≤m(sin θ＋μcos θ).答案：m(sin θ－μcos θ)≤mB≤m(sin θ＋μcos θ)12.(13分)如图甲所示，在光滑的水平杆上穿两个重均为2 N的球A、B，在两球之间夹一弹簧，弹簧的劲度系数为10 N/m，用两条等长的线将球C与A、B相连，此时弹簧被压短10 cm，两条线的夹角为60°，问：(1)杆对A球的支持力为多大？(2)C球的重力为多大？解析：(1)A(或B)、C球的受力情况分别如图乙、丙所示.其中F＝kx＝1 N对于A球，由平衡条件得：F＝FT·sin 30°FN＝GA＋FTcos 30°解得：杆对A球的支持力FN＝(2＋3) N.(2)由(1)可得：两线的张力FT＝2 N对于C球，由平衡条件得：2Tcos 30°＝GC解得：C球的重力GC＝2 3 N.答案：(1)(2＋3) N (2)2 3 N13.(14分)如图甲所示，两块完全相同的重力大小均为G 的铁块放置在水平地面上，它们与水平地面间的动摩擦力因数都为μ且假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.现有一根轻绳的两端拴接在两铁块上，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力F ，当绳被拉直后，两段绳间的夹角为α.问：当轻绳的张力至少为多大时，两铁块才会发生滑动？解析：设张力为F0时两铁块将要发生滑动，取其中一铁块为研究对象，其受力情况如图乙所示.由平衡条件得：FN ＋F0cosα2＝G 又f ＝μFN ＝F0sin α2解得：F0＝μG sin α2＋μcos α2. 答案：张力大小至少为μG sin α2＋μcos α2.。
2021届高考物理二轮复习讲义： 专题1第1讲力与物体的平衡
第1讲力与物体的平衡要点提炼1.物体的受力分析(1)正确的受力分析是解决力的平衡、动力学、能量等问题的前提。
在受力分析时，为防止漏力或多力，要按正确的顺序分析研究对象受到的力。
(2)分析物体受力的顺序说明：分析弹力和摩擦力时，要对研究对象与周围物体接触的每处都考虑。
(3)对研究对象所受力的大小、方向，哪些已知、哪些未知要明确。
(4)带电量一定的粒子在匀强电场中受到的电场力一定为恒力，在匀强磁场中受到的洛伦兹力大小会随着速度大小的改变而改变，方向会随着速度方向的改变而改变。
2．物体受力平衡的分析(1)物体受力平衡时的运动状态：静止或做匀速直线运动，即加速度为零。
(2)物体受力平衡时的受力特点：物体所受力的合力为零。
①三个共点力平衡：其中任意一个力与其余两个力的合力一定大小相等，方向相反；若有两个力等大，则这两个力一定关于第三个力所在直线对称；表示三个力的有向线段可以组成一个首尾相接的矢量三角形。
②多个共点力平衡：任意方向上合力为零；建立直角坐标系后，两个坐标轴上的合力均为零，即F x合＝0，F y合＝0；物体受N个力作用而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余N－1个力的合力一定等大反向。
③动态平衡：物体在缓慢移动过程中，可以认为物体时刻处于平衡状态，其所受合力时刻为零。
动态平衡的常用处理方法有：图解法、解析法、相似三角形法等。
④带电粒子或带电物体在复合场中处于平衡状态时，所受合力为零；带电粒子(或微粒)在重力、恒定电场力和洛伦兹力共同作用下的直线运动必然是匀速直线运动。
高考考向1 物体的受力分析例1 (2020·吉林长白山市二模)如图所示，倾斜的滑杆上套有一个圆环(所受重力不可忽略)，圆环通过轻绳拉着一个物体，在圆环沿滑杆下滑的过程中，轻绳始终竖直。
下列说法正确的是( )A．物体做匀速直线运动B．轻绳对物体的拉力大于物体受到的重力C．圆环可能不受摩擦力的作用D．圆环受三个力作用解析圆环沿滑杆下滑的过程中，轻绳始终竖直，物体只受竖直方向的重力和轻绳的拉力作用，这两个力的合力不可能沿滑杆方向，故这两个力为一对平衡力，物体做匀速直线运动，故A正确，B错误；圆环与物体的运动情况相同，即做匀速直线运动，处于平衡状态，则圆环受到重力、轻绳的拉力、滑杆的支持力和摩擦力四个力作用，故C、D错误。
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等间距排列。已知静电力常量为k，则( )
A.qC＝47q0
B.弹簧伸长量为Mgksi0n α
C.A 球受到的库仑力大小为 2Mg
D.相邻两小球间距为 q0
3k 7Mg
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图6
16
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解析 设小球C带负电，相邻小球间距为L，对小球C受力分 析如图所示，
根据库仑定律 FBC＝kqL0q2C、FAC＝kq40Lq2C， 显然小球 C 无法静止，因此小球 C 应该带正电。因此 C 平衡时， kqL0q2C＝kq4oLq2C＋Mgsin α(1)，则3k4qL02qC＝Mgsin α。对 B 小球受力 分析如图所示，
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6
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物体的动态平衡问题
【典例2】 (2019·浙江省温州市平阳二中高三质检)如图2所示，
轻绳一端系在质量为m的物体A上，另一端与套在粗糙竖直
杆MN上的轻圆环B相连接。用水平力F拉住绳子上一点O，
使物体A及圆环B静止在图中虚线所在的位置。现稍微增加力
F使O点缓慢地移到实线所示的位置，这一过程中圆环B仍保
b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运
动。下列选项正确的是( )
A.ma＞mb＞mc
B.mb＞ma＞mc
C.mc＞ma＞mb
D.mc＞mb＞ma
解析 由题意知，三个带电微粒受力情况：mag＝qE，mbg＝qE＋qvB，mcg＋qvB＝
qE，所以mb>ma>mc，故选项B正确，A、C、D错误。
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1
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第1讲 力与物体的平衡
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2
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网络构建
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3
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1.平衡中的“三看”与“三想”
备考策略
(1)看到“缓慢”，想到“物体处于动态平衡状态”。
(2)看到“轻绳、轻环”，想到“绳、环的质量可忽略不计”。
甲 2mgsin θ＝μFN1＋FT＋F① FN1＝2mgcos θ②
21
乙
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对于cd棒，受力分析如图乙所示，由物体的平衡条件得
mgsin θ＋μFN2＝FT③ FN2＝mgcos θ④ 联立①②③④式得F＝mg(sin θ－3μcos θ)。⑤
(2)设金属棒运动速度大小为v，ab棒上的感应电动势为
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复合场中的物体平衡问题
【典例2】 (2019·浙江台州选考模拟)如图7，空间某区域存在匀强
电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂
直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分
别为ma、mb、mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，
图7
答案 B
19
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电磁感应中的导体棒平衡问题
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【典例3】 (2019·浙江江山选考模拟)如图8，两固定的绝缘斜面倾角
均为θ，上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度
均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们
连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑
13
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2.(2019·浙江名校联盟联考)如图5所示，一根非弹性绳的两端分别固定在两座山的A、 B处，A、B两点的水平距离BD＝16 m，竖直距离AD＝2 m，A、B间绳长为20 m。 重为120 N 的猴子抓住套在绳子上的滑环在A、B间滑动，某时刻猴子在最低点C处 静止，则此时绳的张力大小为(绳处于拉直状态)( )
5
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图1
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A.塑料壳对顶棚斜面的压力大小为mgcos θ B.顶棚斜面对塑料壳的摩擦力大小一定为μmgcos θ C.顶棚斜面对塑料壳的支持力和摩擦力的合力大小为mg D.磁铁的磁性若瞬间消失，塑料壳不一定会往下滑动 解析 作塑料壳的受力图，FN＝F吸＋mgcos θ，FN′＝FN，A错误； Ff＝mgsin θ，B错误；FN和Ff的合力与mg和F吸的合力大小相等， 方向相反，C错误；因最大静摩擦力和重力沿斜面的分力的大小关 系未知，故D正确。 答案 D
D.若减小甲、乙间距，重复上述过程，增大倾角时乙会先发生向上滑动
23
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11
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1.(2019·浙江瑞安选考模拟)张鹏同学在家帮妈妈洗完衣服后，挂在
如图4所示的晾衣架上晾晒，A、B为竖直墙壁上等高的两点，
AO、BO为长度相等的两根轻绳，CO为一根轻杆。转轴C在AB中
点D的正下方，AOB在同一水平面上。∠AOB＝60°，∠DOC＝
(3)看到“光滑”，想到“摩擦力为零”。
2.“三点”注意
(1)杆的弹力方向不一定沿杆。
(2)摩擦力的方向总与物体间相对运动方向或相对运动趋势方向相反，但与物
体的运动方向无必然的联系。
(3)安培力F的方向既与磁感应强度的方向垂直，又与电流方向垂直，即F跟B、
I所在的平面垂直，但B与I的方向不一定垂直。
30°，衣服质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.CO 杆所受的压力大小为233mg
图4
B.CO 杆所受的压力大小为 mg
C.AO 绳所受的拉力大小为 3mg
D.BO 绳所受的拉力大小为 mg
12
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解析 设绳AO和绳BO拉力的合力大小为F，以O点为研究对象，O点受到向下的拉力 F0＝mg、杆的支持力F2和绳AO与绳BO拉力的合力F，作出力的示意图，如图甲所示，
A.75 N C.150 N
14
B.100 N D.200 N
图5
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解析 作出猴子受力分析图，如图所示。设绳子拉力 T 与水平方向的夹角为 θ，延 长 AC 与竖直线 BE 交于 E 点，由几何关系可得 cos θ＝BADE＝1260＝45，解得 θ＝37°， 又由平衡条件得 2Tsin θ＝G，解得 T＝2sGin θ＝100 N，故选项 A、C、D 错误，B 正确。
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17
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根据受力平衡得 kLq202＝kqL0q2C＋Mgsin α(2)，两式联立 qC＝47q0，选项 A 正确；将 C
的电荷量代入(1)式，则 L＝
3kq20 7Mgsin
α，选项
D
错误；A
所受总的库仑力为
FA
＝kLq202－kq40Lq2C(3)，其中3k4qL02qC＝Mgsin α 可知，kqL02qC＝43Mgsin α 或者kLq220＝73Mgsin
图8
轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁
感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在
磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，
重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑。求
(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；
(2)金属棒运动速度的大小。
20
核心要点提炼
E＝BLv⑥ 回路中电流 I＝ER⑦
安培力F＝BIL⑧
联立⑤⑥⑦⑧得 v＝(sin θ－3μcos θ)mB2gLR2。
答案
(1)mg(sin θ－3μcos θ)
(2)(sin
θ－3μcos
mgR θ)B2L2
22
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1.(2019·浙江永康一中高三模拟)兴趣课堂上，某同学将完全相
同的甲、乙两个条形磁铁水平放在粗糙的水平木板上(N极正
对)，如图9所示，缓慢抬高木板的右端至倾角为θ，在这一过
程中两磁铁均相对木板静止。请对该同学提出的说法进行分
图9
析，其中正确的是( )
A.甲受到的摩擦力的方向(相对木板)可能发生变化
B.乙受到的摩擦力的方向(相对木板)可能发生变化
C.继续增大倾角，甲、乙将会同时发生滑动
答案 A
8
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平衡中的连接体问题 【典例3】 (2019·桐乡一中周考)如图3所示，有5 000个质量均为m的小球，将它们
用长度相等的轻绳依次连接，再将其左端用细绳固定在天花板上，右端施加一水 平力使全部小球静止。若连接天花板的轻绳与水平方向的夹角为45°，则第2 013 个小球与2 014个小球之间的轻绳与水平方向的夹角α的正切值等于( )
10
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1.在三个力作用下物体的平衡问题中，常用合成法分析；在多个力作用下 物体的平衡问题中，常用正交分解法分析。
2. 解 决 动 态 平 衡 问 题 的 一 般 思 路 ： 把 “ 动 ” 化 为 “ 静 ” ， “ 静 ” 中 求 “动”。动态平衡问题的常用方法： (1)图解法 (2)解析法 (3)相似三角形法 (4)正弦定理法等
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