01 第1阶段 专题1 第1讲 力与物体的平衡-【提分教练】2024年新高考物理二轮总复习讲义（老教材）

　力与物体的平衡 真题情境 　　　　　　　　　　　 2023·浙江6月选考T6　2023·山东卷T2　2023·新课标卷T18 　　 2022·广东卷T1　　2022·湖南卷T3　　2020·全国Ⅲ卷T17 考情分析 高考定位 素养目标 高考命题对本讲考查较多，命题热点集中在物体的受力分析，物体的平衡问题。解题时常涉及整体法与隔离法的应用，同时还注重与数学知识相结合处理问题。 1.熟悉常见性质力的有无及方向的判断。 2．灵活应用受力分析的一般步骤。 3．掌握整体法、隔离法的选用原则。 4．熟练使用常见的平衡问题的解题方法。 突破点一　力学中的平衡问题 考向1　物体的静态平衡 1．研究对象选取的两点技巧 (1)采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同。 (2)当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析与之相互作用的另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此法叫“转换研究对象法”。 2．求解静态平衡的三种方法 力的合成法、效果分解法及正交分解法，示意图如图所示。 [典例1]　(2023·山东省济南市高三第一次联考)如图所示，质量为2m的物块A静置于水平台面上，质量为M的半球体C静置于水平地面上，质量为m的光滑小球B(可视为质点)放在半球体C上，P点为三根轻绳PA、PB、PO的结点。系统在图示位置处于静止状态，P点位于半球体球心的正上方，PO竖直，PA水平，PB刚好与半球体相切且与竖直方向的夹角θ＝30°。已知物块A与台面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，则(　　) A．绳OP的拉力大小为mg B．A受到的摩擦力大小为2μmg C．C受到的摩擦力大小为mg D．地面对C的支持力大小为(M＋m)g [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 考向2　物体的动态平衡 1．基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”。 2．解决动态平衡问题三种常用方法 (1)图解法：一个力恒定、另一个力的方向恒定时可用此法。如挡板P由竖直位置向水平位置缓慢旋转时小球受力的变化(如图所示)。 (2)解析法：如果物体受到多个力的作用，可进行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根据自变量的变化确定因变量的变化。 (3)相似三角形法：一个力恒定、另外两个力的方向同时变化，当所作矢量三角形与空间的某个几何三角形总相似时用此法(如图中阴影所示)。 [典例2]　(2021·湖南卷)质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块。用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是(　　) A．推力F先增大后减小 B．凹槽对滑块的支持力先减小后增大 C．墙面对凹槽的压力先增大后减小 D．水平地面对凹槽的支持力先减小后增大 [思路点拨]　(1)“小滑块由A点向B点缓慢移动”运动过程中的任意状态可看成平衡状态。 (2)“力F的方向始终沿圆弧的切线方向”力F的方向与弹力方向的夹角始终为90°。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 考向3　平衡中的临界、极值问题 1．解题思路 解决此类问题重在形成清晰的物理图景，分析清楚物理过程，从而找出临界条件或达到极值的条件。 2．常见三种方法 (1)极限法：首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，把某个物理量推向极端，即极大或极小。 (2)解析法：通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(画出函数图像)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)。 (3)图解法：根据物体的平衡条件，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，确定最大值与最小值。 [典例3]　拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图)。设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板