第2章 第3讲 受力分析 共点力的平衡（Word教参）-【精讲精练】2027年高考物理一轮复习

该高中物理讲义围绕受力分析与共点力平衡高考核心考点，按概念辨析、静态平衡方法（平行四边形法、正交分解法）到立体空间平衡的逻辑架构展开，通过考点梳理、方法指导、真题训练（2024-2025年多省卷）等环节，帮助学生构建平衡问题分析框架，突破难点。 资料以科学思维培养为核心，如在空调吊运问题中用正交分解法建立模型，结合整体法与隔离法训练科学推理能力。设置基础判断、真题解析、分层练习三级训练，确保高效复习，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第3讲　受力分析　共点力的平衡 [对应学生用书第32页] (1)物体处于平衡状态时，其所受的作用力必定为共点力。(　　) (2)物体处于平衡状态时，其加速度一定为零。(　　) (3)物体受两个力处于平衡状态，这两个力必定等大、反向。(　　) (4)物体的速度为零即处于平衡状态。(　　) (5)物体受三个力F1、F2、F3的作用处于平衡状态，若将F2转动90°，则三个力的合力大小为F2。(　　) (6)若一个物体受到三个力的作用而保持静止状态，则其中任意两力的合力与第三力等大、反向。(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√ [对应学生用书第33页] 考点一　受力分析 1．受力分析的一般步骤 2．整体法与隔离法 1．(2025·北京卷)如图所示，长方体物块A、B叠放在斜面上，B受到一个沿斜面方向的拉力F，两物块保持静止。B受力的个数为(　　) A．4 B．5 C．6 D．7 解析　根据题意，对A受力分析可知，受重力、B的支持力，由于A静止，则A还受B沿斜面向上的静摩擦力，对B受力分析可知，受重力、斜面的支持力、A的压力、拉力F，B还受A沿斜面向下的摩擦力，由于B静止，则受沿斜面向上的摩擦力，即B受6个力作用，故选C。 答案　C 2．如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在竖直向上的力F的作用下，A、B共同向上匀速运动，下列说法正确的是(　　) A．物体A受到的物体B对它的作用力的大小等于物体A受到的重力 B．物体B受到的作用力F的大小要小于物体A、B受到的重力之和 C．墙面对物体A的滑动摩擦力的方向向下 D．物体A对物体B的静摩擦力的方向沿接触面斜向上 解析　先对AB整体受力分析，由平衡条件知， 竖直方向有F＝GA＋GB 水平方向不受力，故墙面无弹力，墙面对A没有摩擦力的作用，故选项B、C错误； 隔离A物体，必受重力、B对A的弹力和摩擦力作用，受三个力，所以物体A受到物体B对它的作用力大小等于物体A的重力，故选项A正确； 隔离B物体，受重力、A对B的弹力和摩擦力、外力F四个力作用，物体A对物体B的静摩擦力方向沿接触面斜向下，故选项D错误。 答案　A 考点二　共点力作用下的静态平衡 1．平衡条件：F合＝0。 2．平衡条件的推论 (1)二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等、方向相反。如图甲所示。 (2)三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等、方向相反，并且这三个力的矢量可以形成一个矢量三角形。如图乙所示。 (3)多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等、方向相反。如图丙所示。 图甲　　 　　　图乙　　　 　　　图丙 考向1　平行四边形法 　如图所示，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。甲、乙两物体的质量相等。系统平衡时，O点两侧的细绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α＝70°，则β等于(　　) A．45° B．55° C．60° D．70° [解析]　取O点为研究对象，在三力的作用下处于平衡状态，对其进行受力分析，如图所示，根据几何关系可得β＝55°。 [答案]　B 考向2　正交分解法 　安装空调时，为安全起见，要求吊运过程中空调主机与楼墙保持一定的距离。原理如图所示，一人在高处控制一端系在主机上的轻绳P，另一人在地面控制另一根一端系在主机上的轻绳Q，二人配合可使主机缓慢竖直上升。主机的质量为m＝49 kg，当P绳与竖直方向的夹角α＝37°时，Q绳与竖直方向的夹角β＝53°。主机可视为质点，重力加速度g取10 m/s2。(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求： (1)此时P、Q绳中拉力的大小； (2)此时地面上的人对地面摩擦力的大小和方向。 [解析]　(1)对空调主机受力分析，建坐标系如图所示， 则y方向有FPcos α＝mg＋FQcos β x方向有FPsin α＝FQsin β 联立解得FQ＝1050 N，FP＝1400 N。 (2)对地面上的人受力分析，在水平方向有Ff＝FQ′sin β 解得Ff＝840 N，方向水平向左 由牛顿第三定律知人对地面的摩擦力大小Ff′＝Ff＝840 N，方向水平向右。 [答案]　(1)1400 N　1050 N　(2)840 N，方向水平向右 考向3　整体法与隔离法 　(多选)(2025·福建厦门模拟)如图所示，表面光滑的物块A在水平力F的作用下静止在倾角为θ的斜面B上，斜面B静止在水平地面上，下列说法正确的是(　　) A．物块A受到的重力大小为F tan θ B．物块A受到B的支持力大小为 C．A对B的作用力等于F D．斜面B受到地面的摩擦力大小等于F [解析]　物块A静止处于平衡状态，受力如图所示物体A受到的重力GA＝mg＝，物块A受到的支持力大小FN＝，故A错误，B正确；物块A受到重力GA、推力F、B对A的作用力作用，物块A静止，由平衡条件可知，B对A的作用力大小等于重力GA与F的合力大小，不等于F，由牛顿第三定律可知，A对B的作用力大小不等于F，故C错误；物块A与斜面B整体静止处于平衡状态，在水平方向，由平衡条件可知，斜面B受到地面的摩擦力大小Ff＝F，故D正确。 [答案]　BD 共点力平衡问题的分析步骤 1．如图所示，三角形斜面A放置于水平地面上，光滑滑块B放置于斜面A上，在滑块B上施加水平向右的恒力F，斜面A和滑块B一起向右匀速运动，已知滑块B的质量为m，斜面A的质量为2m，斜面的倾角θ为30°，则斜面与地面之间的动摩擦因数为(　　) A． B． C． D． 解析　隔离滑块B，对B受力分析，如图甲所示，根据平衡条件，可得F cos θ＝mg sin θ，对A、B整体受力分析，如图乙所示，F＝Ff，FN′＝3mg，其中摩擦力Ff＝μFN′，代入数据解得μ＝，故选D。 　 甲　　　 　　　　　乙 答案　D 2．(2024·贵州卷)如图(a)所示，一质量为m的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间，并处于静止状态，其中一个的视图如图(b)所示。测得球与横杆的接触点到墙面的距离为球半径的1.8倍，已知重力加速度的大小为g，不计所有摩擦，则球对横杆的压力大小为(　　) A．mg B．mg C．mg D．mg 解析　对球进行受力分析如图所示，设球的半径为R，根据几何知识可得sin α＝＝0.8，根据平衡条件得FNcos α＝mg，解得FN＝mg，根据牛顿第三定律得，球对横杆的压力FN′＝FN＝mg。 答案　D 考点三　立体空间中共点力作用下的平衡问题 　(2026·湖南长沙模拟)如图所示，某创新实验小组制作了一个半径为8 cm的圆环，将3个相同的轻弹簧的一端等间距地连接在圆环上的A、B、C三点，另外一端连接于同一点，结点恰好在圆心O处。将圆环水平放置，在结点O处悬挂一瓶矿泉水，缓慢释放直至平衡时测得结点下降了6 cm。已知轻弹簧的原长为8 cm，矿泉水所受的重力为6 N，则弹簧的劲度系数为(　　) A．500 N/m B． N/m C．5 N/m D． N/m [解析]　由几何关系可知每根弹簧此时的长度为l＝＝10 cm，此时每根弹簧与竖直方向的夹角为tan θ＝＝，解得θ＝53°，由平衡可知3k(l－l0)cos 53°＝mg，解得k＝ N/m，故选B。 [答案]　B 1．(2026·河北衡水模拟)如图是一款便携式晾晒网，该晾晒网由4根长为L的轻绳和一个直径为L的圆网组成，若网内的衣物和网总质量为m，重力加速度为g，相邻两轻绳与圆网间结点距离相等，则每根绳的拉力为(　　) A．mg B．mg C．4mg D．mg 解析　由题意每根绳长都是L，由对称性可知：每根绳的弹力均相等(设为FT)，同侧的两根绳的弹力的合力等于总重力mg的。设每根绳与竖直方向的夹角为θ，则有sin θ＝＝，θ＝30°，由平衡条件可得2FTcos θ＝mg，解得FT＝mg，故选B。 答案　B 2．(2026·四川雅安模拟)小明运动后用网兜将篮球挂在相互垂直的墙角。简化图如图所示，设篮球的质量为M、半径为R，悬挂点为互相垂直的两竖直墙壁交线处的P点，点P到球心的距离为2R，一切摩擦不计，则篮球对任一墙壁的压力大小为(　　) A．Mg B．Mg C．Mg D．Mg 解析　对球进行受力分析，球受重力Mg、绳子的拉力T及两个墙壁对它的支持力，两个支持力大小相等，夹角为90°，设支持力的大小为N、绳子与竖直墙壁交线的夹角θ，根据几何知识可知球心到竖直墙壁交线的垂直距离为d＝R，sin θ＝＝，故θ＝45°；在竖直方向上根据受力平衡可得T cos θ＝Mg，故T＝Mg。在水平方向上根据受力平衡可知两个墙壁对球的支持力的合力大小等于绳子拉力T的水平分力的大小，即＝T sin θ，解得N＝Mg，根据牛顿第三定律可得球对任一墙壁的压力大小为Mg，B正确。 答案　B [对应学生用书第36页] 1．(2024·湖北卷)如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船的发动机提供的动力大小为(　　) A．f B．f C．2f D．3f 解析　 答案　B 2．(2024·河北卷)如图所示，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，斜面的倾角为30°，挡板与斜面的夹角为60°。若弹簧测力计位于竖直方向，读数为1.0 N，g取10 m/s2，挡板对球体的支持力的大小为(　　) A． N B．1.0 N C． N D．2.0 N 解析　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N2挡板对其的支持力N1，如图所示 N1cos 60°＝N2cos 60° N1sin 60°＋N2sin 60°＋T＝mg 解得N1＝N2＝ N，A正确。 答案　A 3．(2025·河北卷)如图所示，内壁截面为半圆形的光滑凹槽固定在水平面上，左右边沿等高。该截面内，一根不可伸长的细绳穿过带有光滑孔的小球，一端固定于凹槽左边沿，另一端过右边沿并沿绳方向对其施加拉力F。小球半径远小于凹槽半径，所受重力大小为G。若小球始终位于内壁最低点，则F的最大值为(　　) A．G B．G C．G D．G 解析　小球受力分析图如图所示，其中F＝F′，内壁截面为半圆形，由几何关系得θ＝45°，则F cos θ＋F′cos θ＋FN＝G，当FN＝0时，F有最大值，为Fm＝G，B正确。 答案　B 4．(2025·福建卷)如图所示，山崖上有一个风动石，无风时地面对风动石的作用力是F1，当受到一个水平风力时，风动石依然静止，地面对风动石的作用力是F2，关于F1和F2的大小关系，下列说法正确的是(　　) A．F2大于F1 B．F1大于F2 C．F1等于F2 D．F1和F2的大小关系与风力大小有关 解析　 答案　A 学科网（北京）股份有限公司 $