第三节 共点力的平衡-2023年高考物理一轮系统复习学思用

第三节 共点力的平衡 【要点归纳】 一、物体的平衡 1．物体的平衡有两种情况：一是质点静止或做匀速直线运动，物体的加速度为零；二是物体不转动或匀速转动（此时的物体不能看作质点）。 2．物体的平衡的条件：静止状态和匀速直线运动。 二、共点力作用下物体的平衡 1．共点力：几个力作用于物体的同一点，或它们的作用线交于同一点（该点不一定在物体上），这几个力叫共点力。 2．共点力的平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即F合＝0或Fx合＝0，Fy合＝0 3．判定定理：物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡，则这三个力必为共点力。（表示这三个力的矢量首尾相接，恰能组成一个封闭三角形） 4．解题方法：当物体在两个共点力作用下平衡时，这两个力一定等值反向；当物体在三个共点力作用下平衡时，往往采用平行四边形定则或三角形定则；当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时，往往采用正交分解法。 5．研究三力平衡问题的常用方法 ①解析法：三角形如果有两个相互垂直，或大小相等，或有一些特殊的角度，用此法甚为简便． ②正弦定理法：三力平衡时，三个力可构成一封闭三角形，若由题设条件寻找到角度关系，则可用正弦定理列式求解． ③比例法：物体受三个力作用而处于平衡状态，若已知条件中涉及三角形的边长，则由三个力组成的矢量三角形和由边长组成的几何三角形相似，利用相似比可以方便地求解相关的问题． ④图解法：利用力的平行四边形或力的矢量三角形的边长或角度的变化关系，常常可形象、直观地分析物体所受各力的变化情况． ⑤正交分解法：处于平衡状态的物体所受到各个力的合力为零，因此可先确定研究对象，进行受力分析，然后建立直角坐标系，再根据、，列方程求解． 6．临界状态：临界状态是一种物理现象转变为另一种物理现象，或从一个物理过程转入到另一个物理过程的转折状态．临界状态也可理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态．平衡物体的临界状态是指物体所处平衡状态将要变化的状态．涉及临界状态的问题称为临界问题．解决这类问题的关键是要注意“恰好出现”或“恰好不出现”的条件． 7．极值问题：极值是指研究平衡问题中某物理量变化情况时出现的最大值或最小值．中学物理的极值问题可分为简单极值问题和条件极值问题，区分的依据就是是否受附加条件限制．若受附加条件限制，则为条件极值． 【夯实基础练】 1．(2022•高考浙江卷)如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是( ) A．鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡 B．鱼儿摆尾出水时浮力大于重力 C．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力 D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点 【解析】 A．鱼儿吞食花瓣时处于失重状态，A错误； BC．鱼儿摆尾出水时排开水的体积变小，浮力变小，鱼儿能够出水的主要原因是鱼儿摆尾时水对鱼向上的作用力大于重力，B错误、C正确； D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作不可以把鱼儿视为质点，否则就无动作可言，D错误。故选C。 【答案】 C 2．(2022•北京市丰台区高三(下)一模)纳米微吸材料是一种新型材料。如图所示，一手机被吸附在由纳米微吸材料制成的手机支架上，此时手机处于静止状态。若手机质量为m，手机和水平面的夹角为，重力加速度为g，手机支架对手机的作用力大小为(　　) A． B． C． D． 【解析】 手机受到重力、摩擦力、支持力、吸引力，手机支架对手机的作用力是指摩擦力、支持力、吸引力的合力。手机处于静止状态，由共点力的平衡可知，手机支架对手机的作用力应该与重力平衡，大小为mg，方向竖直向上，A正确。故选A。 【答案】 A 3．(2022•湖南省长沙市第一中学高三第二次月考)(多选)一铁球通过3段轻绳、、悬挂在天花板上的点，轻绳拴接在轻质弹簧秤上。第一次，保持结点位置不变，某人拉着轻质弹簧秤从竖直位置缓慢转动到水平位置，如图甲所示，弹簧秤的示数记为。第二次，保持轻绳垂直于，缓慢释放轻绳，使轻绳转动到竖直位置，如图乙所示，弹簧秤的示数记为。则(　　) A．先减小后增大 B．逐渐增大 C．逐渐诚小 D．先减小后增大 【解析】 AB．如图所示对O点受力分析，由于两根绳子的合力等于重力，其大小和方向都不变，OA绳拉力方向不变，根据平行四边形定则，如图所示可知先减小后增大，所以A正确；B错误； CD．保持轻绳垂直于OA，假设AO与竖直方向夹角为，如图所示，由平衡条件可得，AO与竖直方向夹角为减小，则逐渐诚小，所以C正确；D错误；故选AC。 【答案】 AC 4．(2022•深圳市高三(下)第二次调研)冰雪运动爱好者利用无人机牵引，在光滑水平冰面上匀速滑行，如图所示。牵引绳与竖直方向成角，人所受空气阻力恒定。则(　　) A．角越大，绳子对人的拉力越大 B．角越大，地面对人的