第三章 专题5 力的动态平衡-【高中必刷题】2025-2026学年高中物理必修第一册同步课件（教科版）

该高中物理课件聚焦“力的动态平衡”专题，系统整合解析法、矢量三角形法等多种解题方法，通过柱状物体平衡、轻绳滑轮运动等典型例题导入，衔接受力分析与平衡条件，构建阶梯式学习支架。 亮点在于以题型为纲，融合科学思维中的模型建构与科学推理，如用相似三角形法分析半球体膨胀问题，配套方法总结与关键点拨。助力学生深化物理观念，提升动态平衡问题解决能力，为教师提供结构化教学资源，提高课堂效率。

物理 必修第一册 JK 1 5 专题5 力的动态平衡 刷题型 2 1.（多选）如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体， 的左端紧 临竖直墙，与竖直墙壁之间放一光滑球，整个装置处于静止状态.若把 向右移动少许后，它们 仍处于静止状态，则( ) ACD A.对墙壁的压力减小 B.与 之间的作用力增大 C.地面对的摩擦力减小 D. 对地面的压力不变 题型1 解析法、整体法与隔离法 3 解析 受重力、的支持力和墙壁的支持力,如图1所示,将重力分解为和 ,根据平衡条 件可知, ,当向右移动少许时,对的支持力 与竖直方向的夹角 减小,则墙壁对的支持力减小,对的支持力减小,由相互作用力可知, 对墙壁的压力减小,A正 确,B错误；对进行受力分析如图2所示,由水平方向受力平衡得地面对 的摩擦力 ,故地面对的摩擦力减小,C正确；以、 组成的整体为研究对象,地 面对的支持力大小等于整体的总重力,大小不变,由相互作用力可知, 对地面的压力不变,D正确. 图1 图2 题型1 解析法、整体法与隔离法 4 2.［四川成都双流中学2025高一上月考］如图，一轻绳 一端固定在天花板上，另一端固定一轻 滑轮，轻绳与竖直方向的夹角为 ,一轻绳绕过轻滑轮，一端固定一质量为 的物体，一人拉 着绳的另一端将物体吊起来，并沿水平地面缓慢向右运动，绕过滑轮的两绳夹角为 ，绳与滑轮 之间的摩擦不计.在此过程中，下列说法正确的是( ) C A.人对轻绳的弹力逐渐增大 B.夹角 与夹角 的比值逐渐增大 C.固定滑轮的轻绳上的弹力逐渐减小 D.人与地面之间的摩擦力逐渐减小 题型1 解析法、整体法与隔离法 5 解析 以物体为研究对象,根据共点力平衡条件可得拉物体的轻绳上的弹力大小为 ,大小不 变,故A错误；由于轻绳 恰好在两绳夹角的角平分线上,吊物体的轻绳竖直,根据几何关系可知 ,则夹角 与夹角 的比值不变,故B错误；轻绳绕过轻滑轮,轻滑轮相当于一活结,该轻绳 上的弹力大小都为,以滑轮为研究对象,由共点力平衡条件可得轻绳 上的弹力大小为 ,拉着绳在水平地面上缓慢向右运动过程中两绳夹角 逐渐增大, 为锐 角,逐渐减小,则弹力 逐渐减小,C正确；以人为研究对象,根据共点力平衡条件可得地面对人 的摩擦力为 ,人在水平地面上缓慢向右运动过程中,两绳夹角 逐渐增大, 为锐角, 增大,则摩擦力逐渐增大,D错误. 题型1 解析法、整体法与隔离法 6 3.［天津南开区2024高一上期末］图甲中灯笼竖直悬挂在轻绳和的结点处，轻绳 与水 平杆之间的夹角为 ，轻绳恰好水平，、的拉力大小分别为、 .现仅将图甲中轻绳 缓慢逆时针旋转至图乙所示的位置，与水平杆之间的夹角也为 .则此过程( ) C 甲 乙 A.不变、变大 B.变大、 变大 C.变小、先变小后变大 D.变大、 先变大后变小 题型2 矢量三角形法解决三力的动态平衡 7 解析 以点为研究对象,受到竖直向下的拉力等于灯笼的重力,恒定不变，受到的拉力 , 方向保持不变,的拉力；仅将题图甲中轻绳缓慢逆时针旋转至题图乙所示的位置, 与水平杆的夹角也为 ,根据三角形定则,如图所示,可知变小、 先变小后变大.故C正确. 题型2 矢量三角形法解决三力的动态平衡 8 方法总结 用矢量三角形法分析物体的动态平衡问题的前提：（1）物体受三个力作用处于平衡状态；（2） 其中一个力为恒力；（3）其中一个力的方向不变. 题型2 矢量三角形法解决三力的动态平衡 9 4.［江苏南通如皋十校2025高一上联考］一根细线系着一个小球，细线上端固定在横梁上，给小 球施加力，小球平衡后细线与竖直方向的夹角为 ，如图所示，保持夹角 不变，将 的方向 沿逆时针缓慢转至竖直位置，上述过程中( ) B A.力一直减小 B.力 先减小后增大 C.细线弹力一直增大 D.细线弹力先增大后减小 题型2 矢量三角形法解决三力的动态平衡 10 解析 对小球受力分析,如图所示,将 由题图所示位置沿逆时针缓慢转至竖直的过程中, 根据三角形 定则可知， 先变小后变大,细线弹力一直减小.故选B. 题型2 矢量三角形法解决三力的动态平衡 11 关键点拨 解答本题时需要注意当与垂直时, 有最小值. 题型2 矢量三角形法解决三力的动态平衡 12 5.［山东2025高一上联考］如图所示，半球体放置在水平面上，细线一端固定在球心 正上方的天花板上，另一端连接光滑、可视为质点的小球，小球静止在半球体上.半 球体由于受热均匀缓慢膨胀时，球心始终在细线悬点正下方，则( ) C A.细线对小球的拉力减小 B.细线对小球的拉力增大 C.半球体对小球的支持力增大 D.半球体对小球的支持力减小 题型3 相似三角形法解决三力的动态平衡 13 解析 设细线长度为,悬点到半球体球心的距离为,半球体半径为 ,以小球为研究对象,受力分析如 图所示,力与相似,由几何关系有,其中 , 解得,,半球 体受热均匀缓慢膨胀时,增大,但、 不变,故半球体对小球的支持力增大,细线对小球的拉力 大 小不变，C正确. 题型3 相似三角形法解决三力的动态平衡 14 关键点拨 题目中出现明显的几何三角形,且小球所受三力的方向分别与几何三角形的三个边平行,通常用相 似三角形法解题. 题型3 相似三角形法解决三力的动态平衡 15 6.［湖北鄂东南联盟学校2025高一上联考］（多选）如图，、 两根轻杆一端通过光滑铰链分别 与竖直墙壁和水平面连接，另一端也通过光滑铰链连接在点，且杆竖直.轻质弹簧一端固定在 点，另一端固定在小球上，施加在跨过点正上方光滑定滑轮（忽略其大小）细绳末端的力 拉 住小球，使小球处于静止状态，此时弹簧水平.缓慢拉动细绳（始终保持小球平衡）直到小球接近 点的正上方，该过程中轻杆、 和弹簧始终在同一竖直平面内.下列说法正确的是( ) BD A.弹簧的弹力逐渐变大 B. 杆的弹力一直减小 C.杆的弹力先增大后减小 D. 杆的弹力先增大后减小 题型3 相似三角形法解决三力的动态平衡 16 解析 如图甲所示,对小球受力分析,将小球受到的力平移构成矢量三角形,则该三角形与 相 似,由几何知识有,由题可知,、均不变,则为定值,设弹簧原长为，形变量为 , 则,,则,可得为定值,故、均不变,故A错误；如图乙所示,对 点受力分析,将力平移构成矢量三角形,其中大小不变,、杆对的弹力、 沿杆,夹角 不变；小球上升过程中,与的夹角 变大,由图丙可知,逐渐减小, 先增大后减小,故B、D正 确,C错误. 甲 乙 丙 题型3 相似三角形法解决三力的动态平衡 17 7.［河南九师联盟2025高一上联考］（多选）我们常用支架与底板垂直的两轮手推车搬运货物.如 图甲所示，将质量为 的货物平放在手推车底板上，此时底板水平；缓慢压下把手直至底板与水 平面间的夹角为 .不计货物与支架及底板间的摩擦，重力加速度为 ，下列说法正确的是 ( ) AC 甲 乙 A.当底板与水平面间的夹角为 时，底板对货物的支持力大小为 B.当底板与水平面间的夹角为 时，支架对货物的支持力大小为 C.压下把手的过程中，支架对货物的支持力一直增大 D.压下把手的过程中，底板对货物的支持力一直增大 题型4 正弦定理法、动态圆法解决两个力的夹角不变的动态问题 18 解析 当底板与水平面间的夹角为 时,对货物受力分析,如图甲所示,两个弹力与 垂直,由平 衡条件可得支架对货物的支持力大小 ,底板对货物的支持力大小 ,故A正确,B错误；压下把手的过程中,两个弹力的夹角始终是 ,货物的 受力情况如图乙所示,由图乙可知,底板对货物的支持力一直减小,支架对货物的支持力 一直增 大,故C正确,D错误. 甲 乙 题型4 正弦定理法、动态圆法解决两个力的夹角不变的动态问题 19 8.（多选）如图所示,两根轻绳一端系于结点,另一端分别系于竖直固定环上的、 两点,点下面悬挂一物体,绳水平,拉力大小为,绳与夹角 ,拉力 大小为.将两绳同时缓慢沿顺时针转过 ,并保持两绳之间的夹角 始终不变,且物 体始终保持静止状态.则在旋转过程中,下列说法正确的是( ) BC A.逐渐增大 B.先增大后减小 C.逐渐减小 D. 先减小后增大 题型4 正弦定理法、动态圆法解决两个力的夹角不变的动态问题 20 甲 解析 解法一（动态圆法）对结点 受力分析,受竖直向下的拉力（大小等于物体 的重力）、的拉力、的拉力,始终保持静止,合力为零,所以、、 构成封闭的矢量三角形,如图甲所示,由于重力以及和夹角 不变,即 不变,当水平,即绳水平时,最大,所以先增大后减小, 一直减小,故B、 C正确. 乙 解法二（正弦定理法）:如图乙所示,作出矢量三角形,由正弦定理可知 ,在旋转过程中,两根轻绳的夹角不变,则始终为 ,而 会从 逐渐减小,会从 逐渐增大,且最后大于 ,根据正弦值的变化可知, 先增大 后减小, 一直减小,故B、C正确. 题型4 正弦定理法、动态圆法解决两个力的夹角不变的动态问题 21 9.［陕西西安长安区二中2025高一上月考］如图将不可伸长的绳子两端分别系在竖直杆的、 两 点，衣服通过光滑小挂钩挂在绳子上，小挂钩可在绳子上自由滑动.如果每次仅改变一个条件，当 衣服重新静止时，下列说法正确的是( ) B A.绳的右端上移到 ，绳子拉力变大 B.将右边的竖直杆右移少许，绳子拉力变大 C.绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D.若换挂质量更大的衣服，则小挂钩右移 题型5 活结绳关联的动态问题 22 解析 因为挂钩是光滑的,可视为“活结”,所以两段绳子上的拉力大小相等,合力方向竖直向上,每 段绳子与竖直方向夹角也相等,如图所示,设两段绳子与竖直方向夹角为 ,绳长为 ,两杆间的距离 为,根据几何关系可知,,其中,,联立可得 , 对衣服进行受力分析,可得 ,无论绳子右端上移还是下移,两端点高度差如何变化,只要 、 不变,绳子与竖直方向夹角保持不变,绳子的拉力大小就不变,故A、C错误；若将右边的竖直 杆右移少许,两杆间的距离增大,绳子与竖直方向夹角 增大,绳子拉力变大,故B正确；若换挂质量 更大的衣服,绳子拉力增大,但小挂钩的位置不会移动,故D错误. 题型5 活结绳关联的动态问题 23 10.［江苏名校协作体2025高一上联考］甲、乙两同学用如图所示的方法将带挂钩的重物抬起.不 可伸长的轻绳两端分别固定于刚性直杆上的、两点，轻绳长度大于、 两点间的距离.现将挂 钩挂在轻绳上，乙站直后将杆的一端搭在肩上并保持不动，甲蹲下后将杆的另一端搭在肩上，此 时重物刚要离开地面，然后甲缓慢站起至站直.若甲、乙站直后肩膀高度相同，不计挂钩与绳之间 的摩擦.在甲缓慢站起至站直的过程中，下列说法正确的是( ) A A.轻绳的张力一直变大 B.轻绳的张力一直变小 C.轻绳的张力先变大后变小 D.轻绳对挂钩的作用力一直变大 题型5 活结绳关联的动态问题 24 思路导引 甲缓慢站起至站直的过程,重物可视为动态平衡.根据共点力的平衡关系列方程,由数学知识分析.此 题可视为距离可变的晾衣绳模型.作用力与反作用力等大反向. 题型5 活结绳关联的动态问题 25 解析 不计挂钩与绳之间的摩擦,则挂钩可视为“活结”,挂钩两侧绳上的拉力大小相等.甲缓慢站 起至站直的过程,可视为动态平衡.设挂钩两侧轻绳间的夹角为 ,轻绳上的拉力为 ,则由共点力的 平衡可得,则甲缓慢站起至站直的过程中,、 之间的水平距离变大,故轻绳间的夹角 变大, 变小,轻绳的张力变大；甲、乙站直后肩膀高度相同,当甲站直时,杆水平,两段轻绳间 夹角最大,轻绳的张力最大，所以轻绳的张力一直变大,故A正确,B、C错误.轻绳对挂钩的作用力始 终等于挂钩和重物的重力之和,所以轻绳对挂钩的作用力大小一直不变,故D错误. 题型5 活结绳关联的动态问题 26 5 专题5 力的动态平衡 刷难关 27 1.［浙江绍兴2025高一上期末］用一根长度为的轻质细绳将一幅重力为 的画框对称悬挂 在墙壁上（如图甲所示），画框上两个挂钉间的距离为 ，在某次调整画框位置时不小心使 画框受到向下的拉力导致细绳断裂，工作人员在将细绳打结后重新对称悬挂（如图乙所示），忽 略所有的摩擦，下列说法中正确的是( ) D 甲 乙 A.细绳的最大拉力可能为 B.挂钉对细绳的弹力是由细绳的形变产生的 C.重新悬挂后细绳的张力变小 D.重新悬挂后细绳对画框的作用力不变 28 解析 设挂钉左右两侧细绳与竖直方向的夹角为 ，开始时根据平衡条件可得 ,由几 何关系可知 ,解得,细绳的最大拉力不是 ,故A错误；挂钉对细绳的弹力 是由挂钉的形变产生的,故B错误；将细绳打结后重新对称悬挂,细绳长度变短,则 变大, 变 小,细绳的张力变大,故C错误；重新悬挂后细绳对画框的作用力仍然等于画框的重力,所以细绳对 画框的作用力不变,故D正确. 29 教材变式 本题目由教材P98第8题演变而来.教材考查了两个挂钉的最大间距，本题延伸考查了将细绳打结 后重新对称悬挂后细绳对画框的作用力的变化. 30 2.［湖北2025高一上期末］（多选）一风筝静止于空中，其简化示意图如图所示.风对风筝的作用 力方向垂直风筝平面且随风速增大而增大，风筝平面与水平面夹角始终保持 不变.风筝的质量 为，风筝线质量不计，重力加速度大小为 .下列说法正确的是( ) BC A.若风筝线与水平方向夹角为 ，则线对风筝的作用力大小为 B.若风筝线与水平方向夹角为 ，则风对风筝的作用力大小为 C.若风速缓慢增大，则线对风筝的作用力也缓慢增大 D.若风速缓慢增大，则线与水平方向夹角可达到 31 解析 风对风筝的作用力垂直于风筝,斜向右上方,若风筝线与水平方向夹角为 ,则线与竖直方 向夹角为 ,对风筝进行受力分析,如图甲所示,沿风筝面,有,即 ,垂 直于风筝面有 ,故A错误,B正确；若风速缓慢增大,则风对风筝 的作用力 增大,作出矢量三角形如图乙所示,由图乙可知,若风速缓慢变大,则线与水平方向夹角变 大,线对风筝的作用力也增大,故C正确；当线与水平方向夹角达到 时,风筝无法平衡,故D错误. 甲 乙 32 3.［广西南宁八中2025高一上质量检测］如图甲所示，若某学员进行防眩晕训练时，左右手拉住 圆环，处于平衡状态，左手刚好在水平状态，右手与水平方向有一定夹角，不考虑腿部受到的作 用力，等效为如图乙所示模型，在圆环顺时针缓慢旋转 过程中，保持两手臂伸直状态 （即 保持不变），则( ) D 甲 乙 A.左手拉力一直变大 B.两手的拉力都是先变大再变小 C.右手拉力先变小再变大 D.左手拉力先变大再变小 33 解析 在圆环顺时针缓慢旋转 过程中,保持两手臂伸直状态,两手拉力夹角不变,由三力平衡可 知三力平移后可以组成一个闭合矢量三角形,如图所示,表示左手拉力, 表示右手拉力.由图可知, 左手拉力先变大后变小,右手拉力一直变小.故D正确,A、B、C错误. 34 方法总结 联系实际的物理问题,首先构建出物理模型,在此过程中需要作出受力分析图、运动过程图.如果涉 及立体问题,还需要灵活地选择剖面图、侧视图、投影图,将立体问题转换成平面问题. 35 4.［安徽合肥2025高一上调研］如图所示，、两小球的质量之比为 ，用轻质细杆相连.同时 用一根细绳将两个小球系住，绳跨过光滑的定滑轮 ，并设法让两球和轻杆组成的系统保持平衡， 则系统平衡时，绳与 绳的长度之比为( ) C A. B. C. D. 36 解析 以两个小球及杆组成的系统为研究对象,以为支点,并作出力臂、，如图甲所示, 为光 滑定滑轮,则、对滑轮的拉力相等,如图乙所示,所以,以 为支点,根据杠杆的平 衡条件有,又,可知,由图甲知,与 均为直角 三角形,,则,,所以 ,则 ,C正确. 甲 乙 37 5.［河南部分学校2025高一上联考］（多选）如图所示，一根轻质细绳两端分别 固定在足够长的两竖直杆上等高的、点，两竖直杆间的距离为 ，质量为 的灯笼用轻质光滑挂钩挂在细绳上.无风时灯笼静止的状态记为状态1，此 时细绳状态如实线所示且细绳上的弹力大小为 ；当灯笼受到水平向右的恒定 风力时，灯笼静止的状态记为状态2，细绳状态如虚线所示.细绳长度始终不变， 取重力加速度大小 ，则( ) ABD A.细绳的长度为 B.状态2下挂钩两侧细绳的夹角小于状态1下挂钩两侧细绳的夹角 C.若在状态1下缓慢将细绳右端沿竖直杆下移（灯笼未落地），则细绳上的弹力逐渐减小 D.若在状态2下缓慢将细绳右端沿竖直杆下移（灯笼未落地），则细绳上的弹力逐渐减小 38 解析 设绳长为,轻质挂钩光滑,可知两边绳的弹力大小相等,设为 ,绳与竖直方 向的夹角 相等,由平衡条件可知,设灯笼与绳的交点为 ,由几何关 系有,,联立解得绳长为, , ,若在状态1下缓慢将细绳右端沿竖直杆下移（灯笼未落地）,不变, 不 变,则 不变,绳上的弹力 不变,A正确,C错误；受到水平向右的恒定风力时,灯笼受力增加一个风 力,四力平衡,两侧绳的弹力的合力与重力、风力的合力平衡,设风力与重力的合力为 ,此时两绳夹 角的一半为 ,如图所示,由几何关系有,即 ,又 ,可知 ,当在有风的情况下,缓慢将细绳右端沿竖直杆下移（灯笼未落地）,不变,减小,则 减 小,又, 为恒力,则绳上的弹力变小,B、D正确. 39 关键点拨 绳因活结而弯曲成两段,但仍是同一根绳子,绳中张力处处相等. 40 $$