第2章 第3讲 受力分析 共点力的平衡(教参Word版)-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮讲义

该高中物理高考复习教案聚焦受力分析与共点力平衡核心考点，按定义、分析顺序、平衡状态及推论构建知识体系，通过考点梳理、方法指导（整体法、隔离法）、真题训练（人教版改编题、高考题）等环节，帮助学生建立解题框架，突破难点。 教案突出科学思维与模型建构，如用整体法与隔离法分析叠放物体受力，设计基础巩固与高考真题分层练习，培养学生分析综合能力，助力教师精准把控节奏，有效提升学生应考能力。

第3讲　受力分析　 共点力的平衡 [知识点一]　物体的受力分析　 1．定义 把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出　受力示意图　的过程． 2．受力分析的一般顺序 (1)首先分析场力(　重力　、电场力、磁场力)． (2)其次分析接触力(弹力、　摩擦力　)． (3)最后分析其他力． (4)画出受力分析　示意图　(选填“示意图”或“图示”)． [知识点二]　共点力的平衡　 1．平衡状态 物体处于　静止　状态或　匀速直线运动　状态． 2．平衡条件 F合＝0或者 如图甲所示，小球静止不动；如图乙所示，物块匀速运动． 甲　　　　　　　　乙 则小球F合＝　0　；物块Fx＝　0　，Fy＝　0　. 3．平衡条件的推论 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　. 三力 平衡 物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与另外两个力的合力大小　相等　，方向　相反　，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量　三角形　. 多力 平衡 物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与另外几个力的合力大小　相等　，方向　相反　. 1.(人教版必修第一册P79·T2改编)(多选)学校篮球比赛结束后，小明用网兜把篮球挂在室内光滑的墙上A处，如图所示．小华看见后说：“网兜的悬线太长，这样挂容易碰到人的头．”于是重新挂上，这次缩短了悬线AC的长度．则AC缩短后(　　) A．线AC对球的拉力增大了 B．线AC对球的拉力减小了 C．墙对球的支持力增大了 D．墙对球的支持力减小了 解析：AC　[对篮球受力分析如图所示， 设细线与墙壁的夹角为θ，则由几何关系和平衡条件可得Tcos θ＝G，Tsin θ＝N，缩短悬线AC的长度，线与墙壁的夹角θ变大，所以线AC对球的拉力T增大，墙对球的支持力N增大，故A、C正确，B、D错误．] 2.(人教版必修第一册P79·T3改编)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上．用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示．用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中(　　) A．F逐渐变大，T逐渐变大 B．F逐渐变大，T逐渐变小 C．F逐渐变小，T逐渐变大 D．F逐渐变小，T逐渐变小 解析：A　[以O点为研究对象，设绳OA与竖直方向的夹角为θ，物体所受的重力为G，进行受力分析，易得F＝Gtan θ，T＝，随着O点向左移动，θ变大，可知F逐渐变大，T逐渐变大，A项正确．] 3．(人教版必修第一册P81·T6改编)将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点，如图所示．用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ＝60°，则F的最小值为(　　) A.　　B.mg　　C.　　D. 解析：B　[以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，作出F在不同方向时整体的受力图， 根据平衡条件得知，F与FT的合力与重力mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子Oa垂直时，F有最小值，F的最小值为F＝2mgsin 60°＝mg，B项正确．] 考点一　物体的受力分析 1．受力分析的基本思路 (1)研究对象的选取方法：整体法和隔离法． (2)基本思路 2．整体法与隔离法选取原则 [典例1]　如图所示，质量为m的木块，被水平力F紧压在倾角为θ＝60°的墙面上处于静止状态．则关于木块的受力情况、墙面对木块的作用力，下列说法正确的是(　　) A．墙面对木块没有压力 B．墙面对木块可能有沿墙面向下的摩擦力 C．墙面对木块的作用力大小为F D．墙面对木块的作用力大小为 [解析]　D　[对木块受力分析，受竖直向下的重力、水平向右的推力，若只有这两个力，木块不可能静止，根据平衡条件可知物体一定受到摩擦力，且方向沿墙面向上，故弹力必定存在，故A、B错误；由上述分析可知，木块受到四个力的作用：重力、推力、弹力、摩擦力，由平衡条件得，墙面对木块的作用力(即弹力与摩擦力的合力)一定与重力和推力的合力大小相等，则有F合＝，故C错误，D正确．] [典例2]　(2025·北京卷，6)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]　C　[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.] 　受力分析的四种方法 整体法 将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析 隔离法 将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析 假设法 在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在 动力学分析法 对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解 如图所示，在水平路面上匀速直线行驶的汽车内，一个手机通过吸盘式支架固定在倾斜的前挡风玻璃上．若吸盘和玻璃间的空气已被排空，则手机和支架(　　) A．共受3个力作用 B．共受4个力作用 C．受前挡风玻璃的作用力方向一定竖直向上 D．受前挡风玻璃的摩擦力方向一定竖直向上 解析：B　[手机和支架受到重力、大气压力、玻璃的弹力和玻璃的摩擦力，共4个力，故选项A错误，选项B正确；挡风玻璃给支架的作用力为弹力和摩擦力的合力，与大气压力和重力的合力等大反向，不可能竖直向上，故选项C错误；受前挡风玻璃的摩擦力方向一定是与玻璃相切，不可能竖直向上，故选项D错误．] 考点二　共点力的平衡 1．平衡中的研究对象的选取 (1)单个物体；(2)能看成一个物体的系统； (3)一个结点． 2．共点力平衡问题的解题“五步骤” [典例3]　(2023·广东卷，2)如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体．壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为θ.船和机器人保持静止时，机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用，磁力垂直壁面．下列关系式正确的是(　　) A．Ff＝G　　　　　　 B．F＝FN C．Ff＝Gcos θ D．F＝Gsin θ [解析]　C　[如图所示，将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解． AC.沿斜面方向，由平衡条件得Ff＝Gcos θ，故A错误，C正确；BD.垂直斜面方向，由平衡条件得F＝Gsin θ＋FN，故BD错误．故选C.] [典例4]　(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(　　) A.N　 B．1.0 N　　 C.N　　 D．2.0 N [解析]　A　[对小球体受力分析如图所示： 正交分解列方程，x轴方向：FN1sin 30°＝FN2sin 30°， y轴方向：FN1cos 30°＋FN2cos 30°＋F＝mg，联立方程解得FN1＝N，A正确．] 　(本题源于人教版必修第一册P79·T5)将一个质量为4 kg的铅球放在倾角为45°的斜面上，并用竖直挡板挡住，铅球处于静止状态(如图)．不考虑铅球受到的摩擦力，则铅球对挡板的压力和对斜面的压力分别是多少？ 答案：N板＝40 N　N面＝56.6 N [典例5]　如图甲所示为明朝宋应星所著《天工开物》中用重物测量弓弦张力的“试弓定力”插图．示意图如图乙所示，在弓的中点悬挂质量为M的重物，弓的质量为m，弦的质量忽略不计，悬挂点为弦的中点，张角为θ，当地重力加速度为g，则弦的张力为(　　) A.　　　　　　 B. C. D. [解析]　A　[对弓和重物整体受力分析， 如图所示竖直方向上，根据受力平衡有2T cos＝(M＋m)g，解得T＝，故选A.] 　处理平衡问题的常用方法 方法 内容 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡，则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 物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件 正交分 解法 物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件 力的三 角形法 对受三力作用而平衡的物体，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 嫦娥七号将配置能在月面上空飞行的“飞跃探测器”，其六足构型如图所示．对称分布的六条轻质“腿”与探测器主体通过铰链连接，当探测器静止在水平地面上时，六条“腿”的上半部分与竖直方向夹角均为θ，探测器的质量为m，重力加速度为g.则每条“腿”的上半部分对探测器的弹力大小为(　　) A. B. C. D. 解析：A　[设每条“腿”的上半部分对探测器的弹力大小为F，由平衡条件可知6F cosθ＝mg，可得F＝，故选A.] 整体法与隔离法在平衡问题中的应用 整体法 隔离法 选用 原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力 注意 问题 进行受力分析时不需再考虑系统内物体间的相互作用 一般隔离受力较少的物体 说明 解决实际问题时常交替使用整体法与隔离法 [典例1]　如图所示，物块A、B叠放在粗糙水平地面上，一轻质弹簧一端与物块A相连，另一端悬挂在M点．若将弹簧上端缓慢移动至物块A正上方的O点，物块A、B始终处于静止状态，上端移至N点时，弹簧刚好处于原长．弹簧上端由M移动至O点的过程中，下列说法正确的是(　　) A．物块B对A的支持力一直增大 B．开始时A、B间弹力可能为0 C．地面对B的摩擦力先增大后减小 D．地面对B的支持力先减小后增大 [解析]　A　[设A到O点的高度为h，弹簧原长为l0，弹簧与竖直方向夹角为θ，弹簧上端由M移动至N点的过程中，对A：FN＋kx cos θ＝GA， 由于kx cos θ＝＝＝， 可知弹簧伸长量减小，物块B对A的支持力增大． 弹簧上端由N移动至O点的过程中FN＝GA＋kx cos θ， 由于kx cos θ＝＝＝， 弹簧压缩量增大，物块B对A的支持力增大．则物块B对A的支持力一直增大，A正确；开始时A受弹簧弹力斜向上，处于静止状态，则A受B水平向左的静摩擦力，A、B间弹力不可能为0，B错误；对A、B整体，弹簧上端由M移动至N点的过程中，弹簧弹力的水平分力减小，则地面对B的摩擦力减小，C错误；对A、B整体，同A选项可知，地面对B的支持力一直增大，D错误．] [典例2]　如图所示，两个大小不等的光滑球置于半球状的凹槽内，O为凹槽的球心，O1是质量为m1的大球的球心，O2是质量为m2的小球的球心，两球静止时切点正好位于O点正下方．则下列说法正确的是(　　) A．m1>m2 B．m1<m2 C．凹槽对大球的弹力等于对小球的弹力 D．凹槽对大球的弹力大于对小球的弹力 [解析]　B　[对两个球进行受力分析如图所示， 设大球半径为R，小球半径为r，则根据力的矢量三角形和几何三角形相似有＝＝，＝＝，则m1g＝OP，m2g＝OP，由牛顿第三定律可知，F1＝F2，又因为R>r，所以m1<m2，故A错误，B正确；FN1＝F1，FN2＝F2，因为R>r，OO1<OO2，所以FN1<FN2，故C、D错误．] [典例3]　(多选)如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小盒b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直，a连接在竖直固定在地面的弹簧上．现在b盒内缓慢加入适量砂粒，a、b、c始终保持静止状态，下列说法中正确的是(　　) A．b对c的摩擦力可能先减小后增大 B．地面对c的支持力可能不变 C．c对地面的摩擦力不变 D．弹簧的弹力可能增大 [解析]　AC　[由于b的重力沿斜面方向的分力与细绳的拉力大小关系未知，故不能确定b、c间静摩擦力的方向，故随着砂粒质量的增加，b、c间静摩擦力可能增大，可能减小，也可能先减小后增大，A正确；a、b、c始终处于静止状态，则弹簧的长度不变，由胡克定律可知弹簧的弹力大小不变，对a分析可知细绳的拉力不变，以b与c组成的整体为研究对象，整体受到重力、支持力以及细绳向右上方的拉力、地面的摩擦力，在b盒内缓慢加入适量砂粒后，竖直向下的重力增大，细绳的拉力不变，则地面的摩擦力不变，所以整体受到的支持力一定增大，C正确，B、D错误．] 　整体法和隔离法的选用技巧 　当物理情境中涉及物体较多时，就要考虑采用整体法和隔离法． (1)整体法 同时满足上述两个条件即可采用整体法． (2)隔离法 必须将物体从系统中隔离出来，单独地进行受力分析，列出方程． (3)整体法和隔离法的交替运用 对于一些复杂问题，比如连接体问题，通常需要多次选用研究对象，这样整体法和隔离法要交替使用． 学科网（北京）股份有限公司 $