高中物理人教01讲 力与物体的平衡解析版.docx

2022-2023高考物理二轮复****新高考）
专题01 力与运动
高考考点分析---物体运动和力学作为高中物理学****的基础知识，在高考的试题中，一直是紧密联系的。高考命题突出受力分析、力的合成与分解的考察，通过牛顿第二定律将分析出的力与物体运动状态结合起来，把物体运动、力学、电场和磁场融为一个整体。题型一般为单项选择题、不定项选择题和计算题。
知识框架
学****目标
1. 能够准确判断出物体运动情况和物体受力情况。
2. 将物体运动情况和物体受力情况一一对应。
3. 能够运用牛顿第二定律将力与运动联系起来。
4. 熟练掌握力与运动的解题技巧。

第01讲力与物体的平衡
力与物体平衡的思维导图
重难点突破
1.熟悉各种性质力的特点，会判断各个力的方向，会计算力的大小。
（1）弹力与接触面或接触点的切面垂直，指向受力物体。
（2）重力竖直向下，大小与物体质量有关，固定不变。
（3）处于“恰好静止”“恰好不滑动”时，物体间的摩擦力为最大静摩擦力，一般认为等于滑动摩擦力的大小。
（4）接触面或接触点间是否有摩擦力，要根据物体间的相对运动或平衡条件决定。
（5）电场力方向与电场线方向平行具体方向与电荷种类有关；洛伦兹力与带电粒子运动方向垂直（左手定则）。
2.物体受到多个共点力平衡时，一般应用正交分解，在两个方向分别列等式。
3.遇到“物体缓慢移动”“轻轻将物体移至”等词语，物体处于动态平衡状态，可认为在移动过程中的每一时刻都受力平衡。
静态平衡
1．研究对象选取
(1)采用整体法的情形，系统内各个物体的状态（加速度）应该相同。
(2)分析物体的受力不方便时，先转换研究对象，分析相互作用物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力。
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。
例1.（单选）如图所示，两个质量均为m的小球通过两根轻弹簧连接，在水平外力F作用下，系统处于静止状态，弹簧实际长度相等。弹簧的劲度系数分别为，且原长相等。弹簧与竖直方向的夹角分别为θ与45°。设中的拉力分别为，小球直径相比弹簧长度可以忽略，重力加速度大小为g。则( )
A. B. C. D.
答案：A
解析：对下面的小球进行受力分析，如图甲所示：
根据平衡条件得：；
对两个小球及轻弹簧B整体受力分析，如图乙所示：
根据平衡条件得：，又，解得，由题可知两弹簧的形变量相等，则有：
，解得：，故A正确，B、C、D错误。
反思感悟：处理静态平衡问题的基本思路
跟踪训练1（多选）质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上，如图所示，a受到斜向上与水平面成θ角的力F1的作用，b受到斜向下与水平面成θ角等大的力F2的作用，两力在同一竖直平面内，此时两木块保持静止，重力加速度大小为g，则( )
A.a一定受到四个力的作用
B.水平面对b的支持力可能大于2mg
C.a、b之间一定存在静摩擦力
D.b与水平面之间一定存在静摩擦力
答案：AC
解析：a受重力、支持力、拉力以及b对a的静摩擦力而处于平衡状态，选项A、C正确；对整体分析，F1与F2大小相等，方向相反，两力相互抵消，则水平面对b无摩擦力，选项D错误；水平面对b的支持力FN=2mg，选项B错误。
动态平衡
方法1解析法的应用
此法常用于可以较简捷列出平衡条件方程的情况或者正交分解的情况
(1)先受力分析，得出物体的受力情况。
(2)建立直角坐标系，正交分解，列平衡方程。
(3)分析得到的变化的物理量代入方程，得到平衡条件下的受力动态变化情况。
例2（单选）(2021·山东省齐鲁名校高三联考)如图所示，一质量为M的四分之一圆弧轨道置于水平面上。一质量为m的光滑小球在水平力F的作用下，缓慢运动到图中虚线所示的位置。已知在此过程中圆弧轨道一直处于静止状态，下列说法正确的是(　　)
A．圆弧轨道与地面间的摩擦力不变
B．小球所受的支持力逐渐变小
C．轨道对地面的压力可能变大
D．地面对圆弧轨道的作用力变大
答案：D　
解析：以小球为研究对象，小球受重力、支持力和拉力作用处于平衡状态，设小球重心与圆弧轨道圆心的连线与竖直方向的夹角为θ，由平衡条件可知，小球所受支持力FN＝，小球所受拉力F＝mgtan θ，小球缓慢向上运动，θ增大，支持力增大，拉力增大，B项错误；对整体受力分析，地面对轨道的支持力等于整体重力且保持不变，由牛顿第三定律可知，轨道对地面的压力保持不变，C项错误；轨道与地面间的摩擦力与拉力平衡，随拉力的增大而增大