内容正文:
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第07讲 共点力平衡
目录
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3
4
4
知识点01 共点力平衡条件 4
知识点02 共点力平衡常见模型 5
知识点03 斜面摩擦角 6
7
考向01 矢量三角形法 7
考向02 旋转三角形法 8
考向03 正交分解法 9
考向04 整体法与隔离法 11
考向05 相似三角形法 11
考向06 作圆法 13
13
年度
选择型
填空题
计算题
实验题
综合题
2023年
×
×
×
×
×
2024年
×
√
×
×
×
2025年
×
×
×
×
×
2026年(预)
☆☆
☆☆
☆☆
×
×
(2026年预测的可能性仅供参考,每颗☆代表出题的可能性为20%,以此类推)
考情分析:
1.高考对这部分内容的考查,通常是力学计算题或电磁学综合题的一个小题的形式进行考察,出题分值不会太大,会以实际生活中的例子或一些物理模型作为试题背景。
2.从命题方式上看,通常以计算题或综合题的一个小题的形式,单独出题的可能性较小。
3.共点力平衡虽然直接命题的可能性并不是很大,但是连接后续力学知识点的基础,其分析方法也回嵌入到一些综合题中,所以还是需要重视该部分内容的复习。
复习目标:
目标一:了解物体受共点力作用下,处于平衡状态的条件。
目标二:掌握分析共点力平衡问题的基本解题方法和步骤。
目标三:了解矢量三角形法、正交分解法、整头法和隔离法等常用的分析方法。
知识点01 共点力平衡条件
1. 共点力
(1)物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点,这几个力叫共点力,下图是几种常见的共点力。
(2)能简化成质点的物体受到的力可视为共点力。
2. 共点力平衡
(1)共点力平衡:如果物体受到共点力的作用下,保持静止或匀速运动状态,叫做共点力平衡。
(2)共点力平衡的运动学特征:加速度a=0
(3)瞬时速度为0时,不一定处于平衡状态。
如:竖直上抛最高点。只有能保持静止状态而加速度也为零才能认为平衡状态。
(4)物理学中的“缓慢移动”,无论直线或曲线,都可理解为动态平衡。
3. 共点力平衡条件
(1)共点力平衡条件,即动力学特征:物体受到的合外力为零。即F合=0;
其正交分解式为F合x=0;F合y=0。
(2)二力平衡:这两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,并作用于同一物体。
(3)三力平衡:三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量三角形;
任意两个力的合力与第三个力等大、反向(即是相互平衡)。
(4)物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时,取出其中的任意一个力,则这个力必与剩下的(N﹣1)个力的合力等大反向。
(5)如果物体所受合力为零,那么物体在任一方向上所受的合力都为零。
思维建模 求解平衡问题的一般步骤:
(1)选取研究对象:整体法和隔离法
(2)画受力图,即受力分析:一般按照“重力弹力摩擦力”的顺序找力。
(3)建坐标系:沿水平和竖直方向,或沿平行于斜面和垂直于斜面方向。
(4)列方程:通过平衡条件,找出各个力之间的关系,或由平衡条件列方程,即Fx合=0,Fy合=0
(5)联立方程求解,必要时对解进行讨论,复杂的问题可能用到三角函数等数学知识。
矢量三角形法
一般三力平衡时,画出受力图通过平移,得到首尾相连的矢量三角形,再利用三角函数分析求解。
知识点02 共点力平衡常见模型
1. 矢量三角形法
一般三力平衡时,画出受力图通过平移,得到首尾相连的矢量三角形,再利用三角函数分析求解。
2. 旋转三角形法
此类问题通常物体受到三个力,一个力(重力)不变,另外一个力方向一定,大小不确定,通过矢量三角形的旋转,分析出各力的大小变化趋势。
3. 正交分解法
(1)适合多力平衡的基本解题方法,一般步骤如下:
①建立平面直角坐标系
②将各个力向量沿x轴和y轴方向进行正交分解。
尽可能使较多的力落在方向轴上,同时被分解的力尽可能是已知力。
③沿x轴和y轴方向分别求出合力ΣFx=0和ΣFy=0,即:Fx=F1x+F2x+…,Fy=F1y+F2y+…
(2)两种典型情况的力的正交分解(如图甲、乙所示)
①水平面上物体斜向上的拉力的分解
②在斜面上物体重力的分解
4. 整体法与隔离法
在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简化。
研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施加给对象物体的力,而不分析研究对象施予外界的力。
①整体法:以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解。
②隔离法:隔离法的原则是选取受力个数最少部分的来分析。
③通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。
有时需要整体法与隔离法交叉使用,常采用先整体后隔离。
5. 相似三角形法
利用矢量三角形与几何三角形相似的关系,列式求解。
如果已知几何三角形中边的关系,通常用对应边成比例列式;
如果已知几何三角形中角度的关系,通常正弦定理列式。
6. 作圆法
三个力,其中一个力已知,另外两个力夹角不变。
知识点03 斜面摩擦角
斜面摩擦角:
(1) 摩擦角:物体A放在平板的右端,逐渐抬高右端,当物体A刚好下滑或匀速下滑,斜面与水平面成α角,称摩擦角。
(2) 由得:,即摩擦角只与斜面粗糙程度有关。斜面越粗糙,摩擦角越大。
(3) 处于摩擦角状态,物体所受合力为0,即斜面对物体的摩擦力和支持力的合力与物体重力等大反向,即竖直向上。
得分速记
细绳的连接点:绳子能滑动,两边的倾角相同,张力相同。
思维建模 求最值:
极值是指研究满足共点力平衡的条件下,某个力取最大或最小,一般用几何方法求解,有些复杂问题需要用到三角函数等数学知识。
考向01 矢量三角形法
例1.如图所示,长度为L的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略).已知重力加速度为g.在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为α,小球处于平衡状态.求力F的大小。
【答案】F=mgtanα
【解析】对小球受力分析,受重力、水平拉力和细线的拉力,根据平衡条件,三个力可以构成首尾相连的矢量三角形,如图所示,故F=mgtanα
【变式训练1】超市货架陈列着四个完全相同的篮球,不计摩擦,挡板均竖直,4个球中对圆弧面压力最小的是( )
A.球① B.球② C.球③ D.球④
【答案】D
【解析】对球受力分析,如图所示:
设圆弧面切线与水平方向的夹角为α,根据平衡条件,有:
故α越小,N越小,故支持力最小的是④球,根据牛顿第三定律,压力最小的也是④球,故D正确。
考向02 旋转三角形法
例1. (24-25高一上·上海·期末)如图,质量为m的小球,置于倾角为α的光滑斜面上,用垂直斜面的挡板挡住使球静止,斜面和挡板对球的弹力分别为、。现将挡板绕下端逆时针缓慢转动放平过程中,下列说法正确的是( )
A.一直增大 B.先增大后减小
C.一直减小 D.先减小后增大
【答案】D
【详解】将挡板绕下端逆时针缓慢转动放平过程中,的方向保持不变,从水平方向逆时针变为竖直方向,以球为对象,如图所示
可知一直减小,先减小后增大。 故选D。
【变式训练1】如图所示,AB绳水平,BC为轻杆,C处铰于墙上,BC与AB的夹角为30°,物体所受重力为100N,挂于B端,求
(1)求绳AB和杆BC所受的作用力大小。
(2)保持BC杆方向不变,增加绳长,使A点沿墙壁上移,在移动过程中,绳AB、杆BC的作用力怎样变化。(画出矢量图,不需要证明过程)
【答案】(1)100N; (2)绳AB拉力先减小后变大,杆支持力N不断减小。
【解析】(1)对B点受力分析,如图所示:
根据平衡条件,有: N=2G=200N,T=G=100N,
根据牛顿第三定律,绳AB所受的拉力大小为200N,杆BC所受的压力大小为100N;
(2)使A点沿墙壁上移,则绳子拉力的方向改变,做出点B的受力图,如图所示:
根据平衡条件,绳AB拉力先减小后变大,杆支持力N不断减小。
【变式训练2】深中通道上的某点灯如图所示,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AC绳和BC绳中的拉力的变化情况是( )
A.AB绳的拉力逐渐增大 B.BC绳的拉力逐渐增大
C.AB绳的拉力先增大,后减小 D.BC绳的拉力先减小,后增大
【答案】D
【解析】对灯泡受力分析如图所示,根据平行四边形定则可得,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,AB绳上的拉力逐渐减小,BC绳上的拉力先减小后增大。
故选D。
考向03 正交分解法
例1. 一个质量为10千克的物体置于倾角为37°的粗糙斜面上,当受到一个平行于斜面向上、大小为F1=20N的力作用时,物体能在斜面上做匀速直线运动(sinθ=0.6,cosθ=0.8)。
(1)画出物体的受力分析图;
(2)求出物体与斜面间的滑动摩擦力;
(3)求出物体与斜面间的动摩擦因数μ。
【答案】(1)受力分析图见解析; (2)40N,沿斜面向上; (3)0.5
【解析】(1)物体受到重力、支持力、拉力和摩擦力,
由于F1=20N,mgsin37°=10×10×0.6N=60N,所以物体只能沿斜面下滑,受力如图所示:
(2)沿斜面方向根据平衡条件可得:f=mgsin37°﹣F1=60N﹣20N=40N,方向沿斜面向上;
(3)垂直于斜面方向根据平衡条件可得:N=mgcos37°=10×10×0.8N=80N
根据滑动摩擦力的计算公式可得:f=μN,
解得:μ=f/N=40/80=0.5
【变式训练1】如图所示,轻质光滑滑轮两侧用轻绳连着两个物体A与B,质量分别为、,物体B放在水平地面上,A、B均静止,绳与水平方向的夹角为(=37°),重力加速度为g,求地面对B的支持力和摩擦力。
【答案】14N,8N
【解析】对A受力分析如图甲所示:
根据共点力平衡条件,有 , 所以
对B受力分析如图乙所示,根据共点力平衡条件,有
即 ,
考向04 整体法与隔离法
例1. 如图所示,一根轻质且伸长量不计的细长绳两端系在竖直墙上A、D两点,B、C两点处各悬挂G=10N的重物,AB、CD绳和墙的夹角仍是α=30°,β=60°,求BC绳中的拉力T3多大?BC绳与竖直方向的夹角θ是多大?
【答案】10N; 60°
【解析】设AB、BC、BD两段绳中的拉力分别为T1、T2、T3。
以两个物体和BC绳整体为研究对象(整体法)解析分析受力,由平衡条件得:
竖直方向有: T1cosα+T3cosβ=2G
水平方向有: T1sinα=T3sinβ
解得 T1=10N,T3=10N
以B点为研究对象(隔离法),由平衡条件得:
竖直方向有: T1cosα=T2cosθ+G
水平方向有: T1sinα=T2sinθ
解得 T2=10N,θ=60°
【变式训练1】用三根轻质细线a、b、c将质量相同的两个小球1和2悬挂,当两小球静止时,细线a与竖直方向的夹角为30°,细线c水平,如图所示。保持细线a与竖直方向的夹角30°不变,将细线c逆时针缓慢转过30°的过程中( )
A.细线c上的张力逐渐减小 B.细线c上的张力先减小后增大
C.细线a上的张力逐渐增大 D.细线a上的张力先减小后增大
【答案】A
【解析】题中没有涉及到b线的受力,故将两球及连接它们的b线作为一个整体进行受力分析即可。
通过整体法受力分析可知,在细线c逆时针缓慢转过30°的过程中,a线上的张力在逐渐减小,c线上的张力也在逐渐减小。故BCD错误,A正确。
考向05 相似三角形法
例1. 如图所示,长为L的轻质细杆OA,O端为转轴,固定于竖直墙壁上,A端绕接(固定)两条细绳,一绳挂重力为10N的重物,另一绳跨过墙上的光滑小滑轮用力F拉,两绳子与杆的夹角为α=90°,β=37°,则力F的大小为 N,现让杆缓慢逆时针转动的过程中,则杆的弹力大小变化情况是 。
【答案】6,一直不变
【解析】 A点的受力如图所示,根据共点力平衡得,F=mgsin37°=10×0.6N=6N.
根据相似三角形得,.在杆转动的过程中,AO长度不变,则杆的弹力大小一直不变。
【变式训练1】如图,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=75°,β=60°,则甲乙两物体质量之比是( )
A.1:1 B.1:2 C.: D.:
【答案】D
【解析】甲物体是拴牢在O点,且O点处于平衡状态,对O受力分析如图所示
根据几何关系有:r=180°﹣60°﹣75°=45°,
由正弦定理有:,故, 故ABC错误,D正确。
【变式训练2】(多选)木板B放置在粗糙水平地面上,O为光滑铰链,如图所示。轻弹簧一端与铰链O固定连接,另一端系一质量为m的小球A。现将轻绳一端拴在小球A上,另一端通过光滑的小滑轮由力F牵引,定滑轮位于O的正上方,整个系统处于静止状态。现改变力F的大小使小球A和轻弹簧从图示位置缓慢运动到正下方,且弹簧的长度始终不变,木板始终保持静止,则在整个过程中( )
A.外力F逐渐减小 B.弹簧弹力大小始终不变
C.外力F逐渐增大 D.弹簧弹力逐渐变大
【答案】AB
【解析】AC.对小球A进行受力分析,三力构成矢量三角形,如图所示
根据几何关系可知两三角形相似,因此
缓慢运动过程O'A越来越小,则F逐渐减小,A正确,C错误;
BD.由于弹簧的形变量保持不变,弹簧弹力大小始终不变,B正确,D错误。
故选AB。
考向06 作圆法
例1. 如图,光滑的四分之一圆弧轨道 AB 固定在竖直平面内, A 端与水平面相切.穿在轨道上的小球在拉力 F 作用下,缓慢地由 A 向 B 运动, F 始终沿轨道的切线方向,轨道对球的弹力为 N .在运动过程中( )
A. F增大, N减小 B. F减小, N减小
C. F增大, N增大 D. F减小, N增大
【答案】A
【解析】小球一直受到重力、支持力、拉力作用,根据共点力平衡,有: F = mgsinα , N = mgcosα ( α 是重力与竖直方向的夹角),随着夹角的增大,支持力逐渐减小,拉力逐渐增大, A 项正确。
做圆法:力的图示是以mg为直径的圆。
极限法:在A点N=mg,F=0,在B点F=mg,N=0,所以F增大,N减小。
1. (2024黄浦二模·三·第4题) 如图(a)为救灾工作中消防员从顶楼直降到某一楼层的瞬间,如图(b)所示 O 点为轻绳悬挂点且保持固定,脚与竖直墙接触点为 A,人的重心在 B,A 与 B 中间部分可简化为轻杆。初始时 ∠OBA = 90°,消防员在缓慢下降过程中 AB 长度以及 AB 与竖直方向的夹角均保持不变。墙对轻杆的弹力大小的变化规律是___________,轻绳上拉力大小的变化规律是___________。(均选择:A.“逐渐减小” B.“逐渐增大” C.“先减小后增大”)
(a)
(b)
O
B
A
Bʹ
Aʹ
【答案】A;B
【解析】杆提供支持力,否则无法平衡,并且可以转动。两种情况相比较,重力大小方向不变,杆的支持力方向不变,作出受力图如图所示,消防员下降一定高度后,再次保持静止时,此过程中消防员所受的合力为零,不变,相对于初始位置48杆的支持力变小(选A),OB绳拉力逐渐增大(选B)。
2.(2025·上海闵行·二模) 网球是一项风靡全球的体育项目。发球时通过快速挥拍,在极短时间内对网球施加极大作用力,网球获得极高初速度,在空中划出一道优美的弧线。
(1)如图(a)4个相同的网球紧挨叠放,静止在水平地面,若网球的质量为,重力加速度为,地面对网球的支持力大小为 。
(2)图(b)是下层3球的俯视图,若稍微增大球心距离,三球仍能静止,则网球受到网球的弹力大小
A.增大 B.减小 C.不变
【答案】 A
【解析】[1]设地面对下面每个网球的支持力都为,对四个网球整体受力分析可得
故地面对网球A的支持力为
[2]设下面三个球对B球的弹力为F,AB球心的连线与竖直方向的夹角为,
对B球受力分析有,可知A球给B球的弹力大小为
当若稍微增大球心距离时,变大,故A球给B球的弹力增大。 故选A。
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第07讲 共点力平衡
目录
2
3
4
4
知识点01 共点力平衡条件 4
知识点02 共点力平衡常见模型 5
知识点03 斜面摩擦角 6
7
考向01 矢量三角形法 7
考向02 旋转三角形法 8
考向03 正交分解法 10
考向04 整体法与隔离法 11
考向05 相似三角形法 12
考向06 作圆法 15
15
年度
选择型
填空题
计算题
实验题
综合题
2023年
×
×
×
×
×
2024年
×
√
×
×
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2025年
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×
×
2026年(预)
☆☆
☆☆
☆☆
×
×
(2026年预测的可能性仅供参考,每颗☆代表出题的可能性为20%,以此类推)
考情分析:
1.高考对这部分内容的考查,通常是力学计算题或电磁学综合题的一个小题的形式进行考察,出题分值不会太大,会以实际生活中的例子或一些物理模型作为试题背景。
2.从命题方式上看,通常以计算题或综合题的一个小题的形式,单独出题的可能性较小。
3.共点力平衡虽然直接命题的可能性并不是很大,但是连接后续力学知识点的基础,其分析方法也回嵌入到一些综合题中,所以还是需要重视该部分内容的复习。
复习目标:
目标一:了解物体受共点力作用下,处于平衡状态的条件。
目标二:掌握分析共点力平衡问题的基本解题方法和步骤。
目标三:了解矢量三角形法、正交分解法、整头法和隔离法等常用的分析方法。
知识点01 共点力平衡条件
1. 共点力
(1)物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点,这几个力叫共点力,下图是几种常见的共点力。
(2)能简化成质点的物体受到的力可视为共点力。
2. 共点力平衡
(1)共点力平衡:如果物体受到共点力的作用下,保持静止或匀速运动状态,叫做共点力平衡。
(2)共点力平衡的运动学特征:加速度a=0
(3)瞬时速度为0时,不一定处于平衡状态。
如:竖直上抛最高点。只有能保持静止状态而加速度也为零才能认为平衡状态。
(4)物理学中的“缓慢移动”,无论直线或曲线,都可理解为动态平衡。
3. 共点力平衡条件
(1)共点力平衡条件,即动力学特征:物体受到的合外力为零。即F合=0;
其正交分解式为F合x=0;F合y=0。
(2)二力平衡:这两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,并作用于同一物体。
(3)三力平衡:三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量三角形;
任意两个力的合力与第三个力等大、反向(即是相互平衡)。
(4)物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时,取出其中的任意一个力,则这个力必与剩下的(N﹣1)个力的合力等大反向。
(5)如果物体所受合力为零,那么物体在任一方向上所受的合力都为零。
思维建模 求解平衡问题的一般步骤:
(1)选取研究对象:整体法和隔离法
(2)画受力图,即受力分析:一般按照“重力弹力摩擦力”的顺序找力。
(3)建坐标系:沿水平和竖直方向,或沿平行于斜面和垂直于斜面方向。
(4)列方程:通过平衡条件,找出各个力之间的关系,或由平衡条件列方程,即Fx合=0,Fy合=0
(5)联立方程求解,必要时对解进行讨论,复杂的问题可能用到三角函数等数学知识。
矢量三角形法
一般三力平衡时,画出受力图通过平移,得到首尾相连的矢量三角形,再利用三角函数分析求解。
知识点02 共点力平衡常见模型
1. 矢量三角形法
一般三力平衡时,画出受力图通过平移,得到首尾相连的矢量三角形,再利用三角函数分析求解。
2. 旋转三角形法
此类问题通常物体受到三个力,一个力(重力)不变,另外一个力方向一定,大小不确定,通过矢量三角形的旋转,分析出各力的大小变化趋势。
3. 正交分解法
(1)适合多力平衡的基本解题方法,一般步骤如下:
①建立平面直角坐标系
②将各个力向量沿x轴和y轴方向进行正交分解。
尽可能使较多的力落在方向轴上,同时被分解的力尽可能是已知力。
③沿x轴和y轴方向分别求出合力ΣFx=0和ΣFy=0,即:Fx=F1x+F2x+…,Fy=F1y+F2y+…
(2)两种典型情况的力的正交分解(如图甲、乙所示)
①水平面上物体斜向上的拉力的分解
②在斜面上物体重力的分解
4. 整体法与隔离法
在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简化。
研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施加给对象物体的力,而不分析研究对象施予外界的力。
①整体法:以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解。
②隔离法:隔离法的原则是选取受力个数最少部分的来分析。
③通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。
有时需要整体法与隔离法交叉使用,常采用先整体后隔离。
5. 相似三角形法
利用矢量三角形与几何三角形相似的关系,列式求解。
如果已知几何三角形中边的关系,通常用对应边成比例列式;
如果已知几何三角形中角度的关系,通常正弦定理列式。
6. 作圆法
三个力,其中一个力已知,另外两个力夹角不变。
知识点03 斜面摩擦角
斜面摩擦角:
(1) 摩擦角:物体A放在平板的右端,逐渐抬高右端,当物体A刚好下滑或匀速下滑,斜面与水平面成α角,称摩擦角。
(2) 由得:,即摩擦角只与斜面粗糙程度有关。斜面越粗糙,摩擦角越大。
(3) 处于摩擦角状态,物体所受合力为0,即斜面对物体的摩擦力和支持力的合力与物体重力等大反向,即竖直向上。
得分速记
细绳的连接点:绳子能滑动,两边的倾角相同,张力相同。
思维建模 求最值:
极值是指研究满足共点力平衡的条件下,某个力取最大或最小,一般用几何方法求解,有些复杂问题需要用到三角函数等数学知识。
考向01 矢量三角形法
例1.如图所示,长度为L的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略).已知重力加速度为g.在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为α,小球处于平衡状态.求力F的大小。
【变式训练1】超市货架陈列着四个完全相同的篮球,不计摩擦,挡板均竖直,4个球中对圆弧面压力最小的是( )
A.球① B.球② C.球③ D.球④
考向02 旋转三角形法
例1. (24-25高一上·上海·期末)如图,质量为m的小球,置于倾角为α的光滑斜面上,用垂直斜面的挡板挡住使球静止,斜面和挡板对球的弹力分别为、。现将挡板绕下端逆时针缓慢转动放平过程中,下列说法正确的是( )
A.一直增大 B.先增大后减小
C.一直减小 D.先减小后增大
【变式训练1】如图所示,AB绳水平,BC为轻杆,C处铰于墙上,BC与AB的夹角为30°,物体所受重力为100N,挂于B端,求
(1)求绳AB和杆BC所受的作用力大小。
(2)保持BC杆方向不变,增加绳长,使A点沿墙壁上移,在移动过程中,绳AB、杆BC的作用力怎样变化。(画出矢量图,不需要证明过程)
【变式训练2】深中通道上的某点灯如图所示,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AC绳和BC绳中的拉力的变化情况是( )
A.AB绳的拉力逐渐增大 B.BC绳的拉力逐渐增大
C.AB绳的拉力先增大,后减小 D.BC绳的拉力先减小,后增大
考向03 正交分解法
例1. 一个质量为10千克的物体置于倾角为37°的粗糙斜面上,当受到一个平行于斜面向上、大小为F1=20N的力作用时,物体能在斜面上做匀速直线运动(sinθ=0.6,cosθ=0.8)。
(1)画出物体的受力分析图;
(2)求出物体与斜面间的滑动摩擦力;
(3)求出物体与斜面间的动摩擦因数μ。
【变式训练1】如图所示,轻质光滑滑轮两侧用轻绳连着两个物体A与B,质量分别为、,物体B放在水平地面上,A、B均静止,绳与水平方向的夹角为(=37°),重力加速度为g,求地面对B的支持力和摩擦力。
考向04 整体法与隔离法
例1. 如图所示,一根轻质且伸长量不计的细长绳两端系在竖直墙上A、D两点,B、C两点处各悬挂G=10N的重物,AB、CD绳和墙的夹角仍是α=30°,β=60°,求BC绳中的拉力T3多大?BC绳与竖直方向的夹角θ是多大?
【变式训练1】用三根轻质细线a、b、c将质量相同的两个小球1和2悬挂,当两小球静止时,细线a与竖直方向的夹角为30°,细线c水平,如图所示。保持细线a与竖直方向的夹角30°不变,将细线c逆时针缓慢转过30°的过程中( )
A.细线c上的张力逐渐减小 B.细线c上的张力先减小后增大
C.细线a上的张力逐渐增大 D.细线a上的张力先减小后增大
考向05 相似三角形法
例1. 如图所示,长为L的轻质细杆OA,O端为转轴,固定于竖直墙壁上,A端绕接(固定)两条细绳,一绳挂重力为10N的重物,另一绳跨过墙上的光滑小滑轮用力F拉,两绳子与杆的夹角为α=90°,β=37°,则力F的大小为 N,现让杆缓慢逆时针转动的过程中,则杆的弹力大小变化情况是 。
【变式训练1】如图,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=75°,β=60°,则甲乙两物体质量之比是( )
A.1:1 B.1:2 C.: D.:
【变式训练2】(多选)木板B放置在粗糙水平地面上,O为光滑铰链,如图所示。轻弹簧一端与铰链O固定连接,另一端系一质量为m的小球A。现将轻绳一端拴在小球A上,另一端通过光滑的小滑轮由力F牵引,定滑轮位于O的正上方,整个系统处于静止状态。现改变力F的大小使小球A和轻弹簧从图示位置缓慢运动到正下方,且弹簧的长度始终不变,木板始终保持静止,则在整个过程中( )
A.外力F逐渐减小 B.弹簧弹力大小始终不变
C.外力F逐渐增大 D.弹簧弹力逐渐变大
考向06 作圆法
例1. 如图,光滑的四分之一圆弧轨道 AB 固定在竖直平面内, A 端与水平面相切.穿在轨道上的小球在拉力 F 作用下,缓慢地由 A 向 B 运动, F 始终沿轨道的切线方向,轨道对球的弹力为 N .在运动过程中( )
A. F增大, N减小 B. F减小, N减小
C. F增大, N增大 D. F减小, N增大
1. (2024黄浦二模·三·第4题) 如图(a)为救灾工作中消防员从顶楼直降到某一楼层的瞬间,如图(b)所示 O 点为轻绳悬挂点且保持固定,脚与竖直墙接触点为 A,人的重心在 B,A 与 B 中间部分可简化为轻杆。初始时 ∠OBA = 90°,消防员在缓慢下降过程中 AB 长度以及 AB 与竖直方向的夹角均保持不变。墙对轻杆的弹力大小的变化规律是___________,轻绳上拉力大小的变化规律是___________。(均选择:A.“逐渐减小” B.“逐渐增大” C.“先减小后增大”)
(a)
(b)
O
B
A
Bʹ
Aʹ
2.(2025·上海闵行·二模) 网球是一项风靡全球的体育项目。发球时通过快速挥拍,在极短时间内对网球施加极大作用力,网球获得极高初速度,在空中划出一道优美的弧线。
(1)如图(a)4个相同的网球紧挨叠放,静止在水平地面,若网球的质量为,重力加速度为,地面对网球的支持力大小为 。
(2)图(b)是下层3球的俯视图,若稍微增大球心距离,三球仍能静止,则网球受到网球的弹力大小
A.增大 B.减小 C.不变
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