命题热点(2) 共点力的平衡及其应用 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“共点力的平衡及其应用”专题，依据高考评价体系梳理了整体法与隔离法、动态平衡、临界极值三大核心考点，通过浙江选考真题分析明确动态平衡占比达50%的高频考查方向，归纳出受力分析、动态变化分析等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题解析+方法建模+素养提升”策略，如以2026浙江选考动态平衡题为例，用图解法剖析力的矢量变化规律，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。特设“方法选择指南”和“易错点警示”，助力学生掌握临界极值问题解题技巧，教师可据此实施精准复习，提升备考效率。

命题热点(二) 共点力的平衡及其应用 热点一　整体法和隔离法的应用 1.方法概述 整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法,整体法的优点在于只需要分析整个系统与外界的关系,避开了系统内部繁杂的相互作用。 隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来,单独分析该物体的方法,隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物体状态变化的原因以及物体间的相互作用关系表达清楚。 2.解题技巧 典例　(2026浙江1月选考)如图所示,在同一竖直平面内,小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d,其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上,d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连,调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为50 g,细线c、d平行且与水平方向成θ=30°角,不计摩擦,则细线a、b的拉力大小分别 为(　　) A.2 N　1 N B.2 N　0.5 N C.1 N　1 N D.1 N　0.5 N D 解析 对小球A、B整体受力分析,如图甲所示,由平衡条件可知,Fa=2mg=1 N,选项A、B错误;对小球B受力分析,设Fb与水平方向夹角为α,如图乙所示,根据平衡条件可知Fbcos α=mgcos 30°=mg,Fbsin α=Fa-mg-mgsin 30° =mg,得α=30°,Fb=mg=0.5 N,故选D。 甲 乙 要点总结 整体法和隔离法的选择 (1)当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时,宜用整体法。 (2)在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时,宜用隔离法。 (3)整体法和隔离法不是独立的,对一些较复杂的问题,通常需要多次选取研究对象,交替使用整体法和隔离法。 热点二　动态平衡的问题 1.动态平衡及基本思路 (1)动态平衡问题是指通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态。常利用图解法解决此类问题。 (2)基本思路:化“动”为“静”,“静”中求“动”。 2.处理动态平衡问题的四种方法 (1)解析法 对研究对象进行受力分析,先画出受力示意图,再根据物体的平衡条件,得到因变量与自变量的关系表达式(通常要用到三角函数),最后根据自变量的变化确定因变量的变化。 (2)图解法 ①特点:物体受三个共点力,有一个力是恒力,另有一个力方向不变。 ②方法: (3)三角形相似法 ①特点:如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化,且题目给出了空间几何关系。 ②方法:a.对物体在某个位置作受力分析;b.以两个变力为邻边,利用平行四边形定则,作平行四边形;c.找出相似的力的矢量三角形和空间几何三角形;d.利用相似三角形对应边的比例关系确定力的变化。 (4)拉密定理法(正弦定理法或辅助圆法) ①特点:物体受三个共点力,这三个力其中一个力为恒力,另外两个力都变化,且变化的两个力的夹角不变。 ②拉密定理:。 ③辅助圆法:画出三个力的矢量三角形的外接圆,不变力为一固定弦,因为固定弦所对的圆周角大小始终不变,改变一力的方向,则可得另一力的大小方向变化情况。 考向1　解析法 典例1　(2025 浙江1月选考)中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌,举起杠铃稳定时的状态如图所示。重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是(　　) A.双臂夹角越大受力越小 B.杠铃对每只手臂作用力的大小为605 N C.杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力 D.在加速举起杠铃过程中,地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力 D 解析 杠铃的重力为G=mg=121×10 N=1 210 N,手臂与水平的杠铃之间有夹角,假设手臂与竖直方向夹角为θ,根据平衡条件可知2Fcos θ=G,可知,双臂夹角越大,F越大;结合cos θ<1,解得杠铃对手臂的作用力F>605 N,A、B错误;杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对相互作用力,C错误;加速举起杠铃,人和杠铃构成的系统加速度向上,系统处于超重状态,因此地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力,D正确。 考向2　图解法 典例2　挂灯笼是我国年俗文化的重要组成部分。图甲中灯笼竖直悬挂在轻绳OA和OB的结点O处,OA、OB与水平杆的夹角均为60°,OA、OB的拉力大小分别为F1、F2。现保持OA方向不变,仅将OB沿顺时针缓慢旋转至图乙所示的水平位置OB',则此过程中(　　) A.F1大小不变 B.F2先变小后变大 C.F1与F2的合力变小 D.F1与F2的合力变大 B 解析 以O点为对象,处于平衡状态,受到两轻绳拉力的合力大小等于灯笼的重力大小,F1与F2的合力恒定不变;受到OA拉力F1,方向保持不变,OB拉力F2,仅将OB沿顺时针缓慢旋转至题图乙所示的水平位置OB',根据三角形定则,画出受力图,如图所示,可知F1变大,F2先变小后变大,故选B。 考向3　相似三角形法 典例3　(2025浙江嘉兴桐乡一中高三模拟)如图所示,一轻杆通过铰链固定在竖直墙上的O点,轻杆的另一端C用弹性轻绳连接,轻绳的另一端固定在竖直墙上的A点。某人用竖直向下、大小为F的拉力作用于C点,静止时AOC构成等边三角形。下列说法正确的是(　　) A.此时弹性轻绳的拉力大小可以小于F B.此时弹性轻绳的拉力大小为2F C.若缓慢增大竖直向下的拉力,则在OC到达水平位置 之前,轻绳AC的拉力增大 D.若缓慢增大竖直向下的拉力,则在OC到达水平位置 之前,轻杆OC对C点轻绳的作用力减小 C 解析 轻杆通过铰链固定在竖直墙上的O点,可知轻杆对C端的支持力方向沿杆的方向,由于轻绳拉力、轻杆的弹力与竖直向下的拉力F互成120°角,根据共点力平衡条件可知,此时弹性轻绳的拉力大小为FT=F,故A、B错误;对轻杆C端受力分析如图所示,由相似三角形可知,若缓慢增大竖直向下的拉力F,则在OC到达水平位置之前,由于AO、OC长度不变,可知轻杆OC对C点轻绳的作用力FN变大,由于AC长度变大,则轻绳的伸长量变大,轻绳AC的拉力FT增大,故C正确,D错误。 考向4　拉密定理法(正弦定理法或辅助圆法) 典例4　如图所示,送水工人用推车运桶装水,到达目的地后,工人抬起把手,带动板OA转至水平即可将水桶卸下。若水桶与接触面之间的摩擦不计,∠AOB为锐角且保持不变,板OA、OB对水桶的作用力大小分别为F1、F2,则在板OA由竖直缓慢转到水平的过程中(　　) A.F1、F2都不断增大 B.F1不断增大,F2不断减小 C.F1不断减小,F2先增大后减小 D.F1先增大后减小,F2不断减小 D 解析 在转动推车过程中,F1、F2两力的夹角是个确定值,受力情况如图所示,根据力的示意图结合平衡条件可得,在转动过程中α从90°增大到180°,则sin α不断减小,F2将不断减小;同理β从钝角减小到锐角,其中跨过了90°,因此sin β先增大后减小,则F1将先增大后减小,故选D。 热点三　平衡中的临界与极值问题 1.临界问题:当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”“恰能”“恰好”等语言叙述。 2.极值问题:平衡物体的极值,一般指在力的变化过程中的最大值或最小值。 3.解决极值问题和临界问题的方法 (1)图解法:根据平衡条件,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。 (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(或画出函数图像),用数学方法求极值(如求二次函数极值、三角函数极值等)。 考向1　图解法 典例1　一不可伸长的细线套在两光滑且大小不计的定滑轮上,质量为m的圆环穿过细线,如图所示。现施加一作用力F使圆环保持静止状态,且细线始终有拉力作用,若AC段竖直,BC段水平,AC长度等于BC长度,重力加速度为g,下列说法正确的是(　　) A.F的大小不可能为mg B.F的最小值为mg C.大小为2mg的F对应有两个方向 D.F的方向可能竖直向下 B 解析 同一根细线上拉力大小相等,AC细线、BC细线的合力为F合,方向与竖直方向成45°角,如图所示。F在水平方向时,大小为mg,A错误;当F与F合垂直时取最小值,可知F的最小值为mg,B正确;大小为2mg的F只对应一个方向,C错误;F的方向竖直向下时,不能构成闭合矢量三角形,无解,D错误。 考向2　解析法 典例2　(2026浙江1月选考)如图所示,学校门口水平地面上有一质量为m的石墩,石墩与水平地面间的动摩擦因数为μ,工作人员用轻绳按如图所示方式匀速移动石墩时,两平行轻绳与水平面间的夹角均为θ,重力加速度为g,下列说法正确的是(　　) A.轻绳的合拉力大小为 B.轻绳的合拉力大小为 C.减小夹角θ,轻绳的合拉力一定减小 D.轻绳的合拉力最小时,地面对石墩的摩擦力也最小 B 解析 对石墩受力分析, 由平衡条件可知Fcos θ=Ff,Fsin θ+FN=mg,又Ff=μFN,联立解得F=,故A错误, B正确;合拉力的大小为F=,其中sin φ=,可知当θ+φ=90°时,拉力有最小值,即减小夹角θ,轻绳的合拉力不一定减小,故C错误;地面对石墩的摩擦力大小为Ff=Fcos θ=,可知增大夹角θ,摩擦力一直减小,当θ趋近于90°时,摩擦力最小,所以轻绳的合拉力最小时,地面对石墩的摩擦力不是最小,故D错误。 受力分析画不同状态下的平衡图确定力的变化 $