专题1 微专题1 力与物体的平衡(专题微讲PPT)-【赢在微点·考前顶层设计】2025年高考物理大二轮专题复习

赢在微点 考前顶层设计 物理 专题一 力与运动 专 题 知 识 突 破 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 微专题一 力与物体的平衡 专题一 力与运动 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.会选择合适的方法解答静态平衡问题。 2.掌握常见的处理动态平衡问题的方法，并能解答实际情境下的动态平衡及临界和极值问题。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 静态平衡问题 赢在微点 物理 大二轮 考点1 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 6 1.受力分析的步骤 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间   (1)求k1、k2弹簧的弹力、伸长量时用整体法较方便 (2)求绳子拉力时则必须用隔离法   分析地面对磁体的摩擦力方向，应先分析通电导体受到的安培力 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间   判断墙对A是否有弹力作用，可用假设法   根据物块A所处的状态分析物块A受到的摩擦力方向 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.处理静态平衡问题常用的四种方法 合成法 通常用来解答三力平衡问题，任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反 分解法 通常用来解答三力平衡问题，将某一个力按力的作用效果分解，其分力和其他两个力满足平衡条件 正交分 解法 通常用来解答多力作用下的平衡问题，将物体受到的力分解到两个相互垂直的坐标轴上，每个坐标轴所在方向分别满足平衡条件 力的三 角形法 通常用来解答三力平衡问题，将力的矢量图平移，使三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 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度1　静态平衡问题 [例1]　(2024·河北卷)如图，弹簧测力计下端挂有一质量为0.20 kg的光滑均匀球体，球体静止于带有固定挡板的斜面上，斜面倾角为30°，挡板与斜面夹角为60°。若弹簧测力计位于竖直方向，读数为1.0 N，g取10 m/s2，挡板对球体支持力的大小为(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A. N B.1.0 N C. N D.2.0 N 对球体进行受力分析，球体受重力mg、弹簧测力计的拉力T、斜面对其的支持力N1、挡板对其的支持力N2，如图所示，N1cos 60°=N2cos 60°，N1sin 60° +N2sin 60°+T=mg，N1=N2= N，A项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 [例2]　(2023·浙江卷)如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点，轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，则(　　) A.FT<FN B.FT=FN C.FT>G D.FT=G 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 网兜和足球受三个力作用，用合成法或分解法结合直角三角形知识可求解。设轻绳与竖直墙面夹角为θ，由平衡条件得FT== ，可知FT>G，FT>FN，C项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度2　用整体法和隔离法解答多物体的平衡问题 [例3]　(多选题)如图所示，完全相同的 两个球放在容器甲中时，球对容器底部 的压力为N1，对容器右壁的压力为F1。 若将这两个球放入容器乙中时，球对容 器底部的压力为N2，对容器右壁的压力为F2，容器甲的底面积大于容器乙的底面积，不计所有接触面上的摩擦力。则(　　) A.N1=N2 B.N1>N2 C.F1<F2 D.F1>F2 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 将两个球作为一个整体受力分析如图甲所示，根据平衡关系，有N=2G，根据牛顿第三定律知，球对容器底部的压力与容器底面积无关，所以有N1=N2，A项正确，B项错误；对上方的 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 球进行受力分析，如图乙所示，根据平衡关系，可知FN=，由几何知识可知，底面积越小， α越大，FN越小，由牛顿第三定律知F1>F2，C项错误，D项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 　　在共点力的平衡问题中若出现两个及以上的物体，一般会使用整体法或隔离法，选择系统整体或系统内的几个物体为研究对象，采用隔离法或隔离法整体法并用解题。选取合适的研究对象可使问题得以简化。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 动态平衡问题 赢在微点 物理 大二轮 考点2 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 19 1.解答动态平衡问题的一般思路 化“动”为“静”，“静”中求“动”，分析各力的变化情况或极值问题。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.动态平衡问题解题思路与方法 (1)三力作用下动态平衡的分析方法。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)三力作用下动态平衡中的极值问题。 若一个力为恒力，另一个力的方向恒定，在三力的矢量三角形中，当已知恒力为斜边，方向恒定的力为直角边构成直角三角形时，大小、方向均未知的力此状态为最小值。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度1　解析法 [例1]　(2023·海南卷)如图所示，工人利用滑轮 组将重物缓慢提起，下列说法正确的是(　　) A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力 B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力 C.重物缓慢提起的过程中，绳子拉力变小 D.重物缓慢提起的过程中，绳子拉力不变 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 工人受到三个力的作用，即绳的拉力、地面的支持力和重力，三力平衡，A项错误；工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，B项正确；对动滑轮受力分析，由平衡条件有2Tcos=mg，其中T为绳子拉力的大小、θ为与动滑轮相连的两段绳的夹角、m为重物与动滑轮的总质量，随着重物的上升，θ增大，则绳的拉力变大，C、D两项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度2　图解法 [例2]　图甲是工人把货物运送到房屋顶端的场景，简化图如图乙所示，绳子跨过定滑轮拉动货物，沿倾角为θ的玻璃棚缓慢向上移动，忽略货物所受摩擦阻力，则下列说法正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.货物对玻璃棚的压力不变 B.货物对玻璃棚的压力越来越大 C.绳子的拉力越来越大 D.绳子的拉力越来越小 对A受力分析，其动态变化如图所示，货物缓慢向上移动，则拉力方向与竖直方向的夹角减小，由图可知， 绳子的拉力越来越大，同时，玻璃棚对货物的支持力变小，则货物对玻璃棚的压力越来越小，C项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 　　分析物体受力情况，发现物体受到三个力作用，分别是重力、玻璃棚对货物的支持力和绳子的拉力。三个力中重力是恒力，支持力的方向始终不变，符合图解法解题的受力特征。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度3　相似三角形法 [例3]　(多选题)如图所示，固定的竖直杆上端带有定滑轮，轻杆AB通过铰链与竖直杆相连于A点，另一端B悬挂一物体，用一轻绳绕过定滑轮与B端相连。用力F拉轻绳，使AB杆由图示位置缓慢转到水平位置，忽略滑轮的形状，不计一切摩擦。此过程中(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.轻杆AB的弹力大小不变 B.轻杆AB的弹力方向不一定沿杆 C.力F逐渐变小 D.BC段轻绳在水平方向的分力逐渐增大，在竖直方向的分力不变，所以BC段轻绳的拉力逐渐变大 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 以B点为研究对象，受重物的拉力T(等于重物的重力 G)、轻杆的支持力FN和绳子的拉力F，作出力的示意 图如图所示。根据三角形相似可得==，又T=G， 解得FN=G，F=G，AB缓慢移到水平时，AC、AB保持不变，BC逐渐变小，则FN的大小保持不变，F逐渐变小，即BC段轻绳的拉力逐渐减小，A、C两项正确，D项错误；因AB是轻杆且A端用铰链连接，则轻杆AB的弹力方向一定沿杆方向，B项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 　　以结点B为研究对象，受到竖直绳的拉力、BC绳的拉力和轻杆沿杆指向右下方的支持力作用。三个力中竖直绳的拉力等于重物的重力，且不变，三个力构成的矢量三角形与几何边构成的三角形ABC相似，所以选用相似三角形法求解。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度4　正弦定理法 [例4]　(2024·包头模拟)一个半圆环ABC固定在水平地面上，圆心为O，最高点为B，一光滑小圆环套在半圆环上，现在对小圆环施加一个拉力F，拉力F方向始终与O和小环连线成30°角斜向右，如图所示。小环从A点附近缓慢运动到最高点B的过程中(　　) A.力F先增大后减小 B.力F先减小后增大 C.半圆环对小圆环的支持力逐渐增大 D.半圆环对小圆环的支持力先增大后减小 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 画出力的矢量合成，如图所示，根据正弦定理得==，小环从A点附近缓慢运动到最高点B的过程中θ逐渐减小，所以拉力逐渐减小，半圆环对小圆环的支持力先增大后减小，D项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 　　物体受到三个力作用，其中重力是恒力，半圆环对小圆环的支持力和拉力均为变力，但两者之间夹角不变，此种情况下用正弦定理求解。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 电磁场中的平衡问题 赢在微点 物理 大二轮 考点3 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 35 1.基本思路 要坚持“电学问题、力学方法”的基本思路，结合电学的基本规律和力学中的受力分析及平衡条件解决问题。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.注意事项 (1)点电荷间的作用力大小要用库仑定律。 (2)安培力方向的判断要先判断磁场方向、电流方向，再用左手定则，同时注意将立体图转化为平面图。 (3)电场力或安培力的出现，可能会对弹力或摩擦力产生影响。 (4)涉及电路问题时，要注意闭合电路欧姆定律的应用。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度1　电场中的平衡 [例1]　(多选题)(2024·福州模拟)如图所示，一带电量为q的小球A固定于左侧绝缘支架上，右侧有一倾角为37°的绝缘光滑斜面，质量为m的带电小球B静止于斜面上，恰与A球处于同一高度。已知A、B间距离为d，静电力常量为k，重力加速度为g，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，则(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.A、B带同种电荷 B.B受到的库仑力方向沿斜面向上 C.B所带电荷量大小为 D.B受到斜面的支持力大小为mg 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 带电小球B静止于斜面上，受竖直向下的重力，垂直于斜面向上的弹力，根据平衡条件，B受到的库仑力方向沿水平向右，说明两小球带同种电荷，A项正确，B项错误；对小球B受力分析，库仑力为k=mgtan 37°，解得q'=，B受到斜面的支持力大小为FN==mg，C项正确，D项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度2　通电导体在磁场中的平衡 [例2]　如图所示，一宽为L的平行金属导轨固定在 倾角为θ的斜面上，在导轨上端接入电源和滑动变 阻器R，电源电动势为E、内阻为r，一质量为m的 金属棒ab静止在导轨上，与两导轨垂直并接触良 好，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向垂直于斜面向上的匀强磁场中，金属棒的电阻为R0，导轨电阻不计。金属导轨与金属棒之间的最大静摩擦力为Ff，重力加速度为g。闭合开关后，下列判断正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.金属棒受到的安培力方向沿斜面向上 B.金属棒受到的摩擦力方向可能沿斜面向下 C.若金属棒恰好不运动，则滑动变阻器的阻值为-r-R0 D.要保持金属棒在导轨上静止，滑动变阻器R接入电路中的最小阻值为-r-R0 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据左手定则可知，金属棒受到的安培力方向沿斜面向下，由于金属棒的重力分力也沿斜面向下，则金属棒受到的摩擦力方向一定沿斜面向上，A、B两项错误；若金属棒恰好不运动，此时金属棒受到的静摩擦力达到最大，此时是保持金属棒在导轨上静止受到的最大安培力，根据受力平衡可得mgsin θ+F安=Ff，又F安=BIL= BL，联立可得R=-r-R0，要保持金属棒在导轨上静止，滑动变阻器R接入电路中的最小阻值为-r-R0，C项正确，D项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.如图所示，配有调节倾角的简易支架放在水平桌面上，某同学将一本古汉语字典放在支架的斜面上，若字典与支架斜面间的动摩擦因数为μ=，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，缓慢地调节倾角θ使得字典与支架始终处于静止状态，则下列说法正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.倾角θ增大，字典受到的摩擦力减小 B.倾角θ增大，字典受到的支持力增大 C.若字典始终处于静止状态，支架倾角的最大值θ=30° D.若字典始终处于静止状态，支架倾角的最大值θ=45° 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 字典的受力情况如图所示，字典受到沿接触面向 上的静摩擦力，静摩擦力等于重力沿接触面向下 的分力，即Ff=mgsin θ，随倾角θ增大，摩擦力增 大，A项错误；支持力FN=mgcos θ，随倾角θ增大，支持力减小，B项错误；当字典受到静摩擦力达到最大时，根据受力平衡可知mgsin θ=μmgcos θ，解得tan θ=，即θ=30°，C项正确，D项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(多选题)(2024·莆田模拟)如图所示，电线AB下有一盏电灯，用绳子BC将其拉离墙壁。在保证电线AB与竖直墙壁间的夹角θ不变的情况下，使绳子BC由水平方向逐渐向上转动，则电线AB和绳子BC中的拉力的变化情况是(　　) A.电线AB的拉力逐渐减小 B.绳子BC的拉力逐渐增大 C.电线AB的拉力先增大，后减小 D.绳子BC的拉力先减小，后增大 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 对电灯受力分析如图所示，由平行四边形定则可得，当保证电线AB与竖直墙壁间的夹角θ不变的情况下，使绳子BC由水平方向逐渐向上转动，则电线AB拉力逐渐减小，绳子BC中的拉力先减小后增大，A、D两项正确，B、C两项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 本部分内容讲解结束 把握高考微点，实现素能提升，完成专题精练1 $$