人教高中物理专题01：力与力的平衡（解析版）.docx

专题01：力与力的平衡
考点01 摩擦力的分析与计算 1
考点02 物体的静态平衡问题 3
考点03 物体的动态平衡问题 5
考点04 电磁场中的平衡问题 9
考点01 摩擦力的分析与计算
【考点诠释】
1．摩擦力的有无及方向的判断方法
(1)假设法。
(2)状态法：根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向。
(3)牛顿第三定律法：先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。
2．求解摩擦力的技巧
【典例1】（2022·河南省洛阳三模）如图所示，一同学推动木箱在水平地面上匀速运动，关于该同学的推力，下列判断正确的是（　　）
A. 方向水平时推力最小
B 方向斜向下时可能比方向水平时推力小
C. 方向斜向上时一定比方向水平时推力小
D. 方向斜向上时可能比方向水平时推力小
【答案】D
【解析】
对木箱受力分析，竖直方向，受重力和支持力作用，水平方向滑动摩擦力，根据
当推力水平时，有
当推力斜向下时，与水平夹角为，有
当推力斜向上时，与水平夹角为，有
联立可得
故选D
【变式1-1】（2022·历城二中压轴卷）木块A、B分别重50N和30N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2，与A、B相连接的轻弹簧被压缩了5cm，系统置于水平地面上静止不动，已知弹簧的劲度系数为100N/m。用水平向右的力F＝1N作用在木块A上，如图所示，则
木块A所受摩擦力大小是9N，方向向右
B. 木块A所受摩擦力大小是4N，方向向右
C. 木块B所受摩擦力大小是6N，方向向左
D. 木块B所受摩擦力大小是4N，方向向左
【答案】B
【解析】
A、B与地面间的最大静摩擦力分别为：
fmA=μGA=0.2×50N=10N
fmB=μGB=0.2×30N=6N
根据胡克定律得，弹簧的弹力大小为
F弹=kx=100×0.05N=5N
当F=1N时，F弹-F=4N＜fmA，F弹＜fmB，所以两物体都保持静止状态。
则由平衡条件得：
AB．木块A所受摩擦力分别为fA=F弹-F=4N，方向水平向右。选项A错误，B正确；
CD．木块B所受的摩擦力为fB=F弹=5N，方向水平向左；选项CD错误；
故选B.
考点02 物体的静态平衡问题
【考点诠释】
1．研究对象选取的2点技巧
(1)采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同。
(2)当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此法叫“转换研究对象法”。
2．求解共点力平衡问题的常用方法
常用方法包括力的合成法、分解法及正交分解法，示意图如图所示。
合成法　 分解法　　　正交分解法
【典例2】（2022·广东省普宁二中适应性考试）如图，一直梯靠竖直墙壁放置，人站在梯子上，处于静止状态，忽略梯子与墙壁间的摩擦力，则下列说法正确的是（　　）
A. 人越重，梯子所受合外力越大
B. 地面对梯子支持力的大小与人所站的高度无关
C. 墙壁对梯子弹力方向垂直于梯子所在平面斜向上
D. 地面对梯子的摩擦力大于墙壁对梯子的弹力
【答案】B
【解析】
A．梯子处于平衡状态，所受合外力总为零，选项A错误；
B．地面对梯子支持力的大小等于人与梯子的重力之和，与人所站的高度无关，选项B正确；
C．墙壁对梯子的弹力方向垂直于墙壁沿水平方向，选项C错误；
D．水平方向受力平衡，则地面对梯子的摩擦力等于墙壁对梯子的弹力，选项D错误。
故选B。
【变式2-1】（2022·安徽省马鞍山市三模）如图所示，轻杆通过铰链与重物（可看作质点）连接，静止靠在竖直墙壁上，墙壁光滑，水平地面粗糙。则（　　）
A. 地面对杆的支持力大于重物的重力
B. 杆对重物的弹力等于重物的重力
C. 若使重物缓慢向下移动一小段距离，则地面的摩擦力变大
D. 若墙壁粗糙，地面光滑，重物仍可以在原位置静止靠在墙壁上
【答案】C
【解析】
A．对重物和杆的整体分析，地面对杆的支持力等于重物的重力，选项A错误；
B．对重物受力分析可知，杆对重物的弹力等于重物的重力与墙壁对重物的弹力的合力，选项B错误；
C．地面对杆的摩擦力f等于墙面对物体的弹力N，而
若使重物缓慢向下移动一小段距离，则θ变大，则地面的摩擦力f变大，选项C正确；
D．若墙壁粗糙，地面光滑，地面对杆将无摩擦力，则墙壁也会对物块产生压力，则墙壁对物块无摩擦力，则重物不可以在原位置静止靠在墙壁上，选项D错误。
故