难点03 受力分析　共点力平衡——【人教】备战2023年高考物理一轮重难点复习（解析版）.docx

难点03 受力分析　共点力平衡
一、受力分析
1．受力分析的一般步骤
2．整体法与隔离法
整体法
隔离法
概念
将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开来分析的方法
选用原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力或求系统整体的加速度
研究系统内物体之间的相互作用力
3.受力分析的三个技巧
(1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆．
(2)除了根据力的性质和特点进行判断，假设法是判断弹力、摩擦力有无及方向的常用方法．
(3)善于转换研究对象，尤其是弹力、摩擦力的方向不易判定的情形，可以分析与其接触物体的受力，再应用牛顿第三定律判定．
【例1】（2019·浙江·高三阶段练****如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，盘面上有一个小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。分析小物体受到的力，下列说法正确的是（　　）
A．重力和支持力 B．重力和静摩擦力
C．重力、支持力和静摩擦力 D．重力、支持力、静摩擦力和向心力
【答案】C
【解析】在竖直方向上，小物体受到重力和盘面给小物体的支持力。水平方向上，静摩擦力提供向心力。所以物体受到重力、支持力和静摩擦力。C选项正确。
【例2】(2022·湖南师范大学附属中学高三月考)如图所示，a、b两个小球穿在一根粗糙的固定杆上(球的小孔比杆的直径大)，并且通过一条细绳跨过定滑轮连接．已知b球质量为m，杆与水平面成θ角，不计滑轮的一切摩擦，重力加速度为g.当两球静止时，Oa段绳与杆的夹角也为θ，Ob段绳沿竖直方向，则下列说法正确的是(　　)
A．a一定受到4个力的作用
B．b只可能受到2个力的作用
C．绳子对a的拉力有可能等于mg
D．a的质量一定为mtan θ
【答案】C
【解析】对a和b受力分析可知，a至少受重力、杆的支持力、绳的拉力3个力，可能还受摩擦力共4个力，b受重力、绳的拉力2个力或重力、绳的拉力、杆的支持力、摩擦力4个力的作用，选项A、B错误；对b受力分析可知，b受绳子拉力可能等于mg，因此绳子对a的拉力可能等于mg，选项C正确；对a
受力分析，如果摩擦力为零Gasin θ＝mgcos θ可得Ga＝；ma＝，选项D错误．
二、共点力的平衡条件及应用
1．共点力的平衡
(1)平衡状态：物体静止或做匀速直线运动．
(2)平衡条件：F合＝0或Fx＝0，Fy＝0.
(3)常用推论
①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反．
②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形．
2．处理共点力平衡问题的基本思路
确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论．
1.求解共点力平衡问题的常用方法：
（1）．合成法：一个力与其余所有力的合力等大反向，常用于非共线三力平衡．
（2）．正交分解法：Fx合＝0，Fy合＝0，常用于多力平衡．
（3）．矢量三角形法，把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形，常用于非特殊角的一般三角形．
2.单个物体受到三个力平衡，通常采用合成法，三个力构成矢量三角形求解；单个物体受到四个及以上的力，通常采用正交分解法求解，建立坐标系应使尽可能多的力与坐标轴重合，使需要分解的力尽可能少．
【例3】（2022·宁夏·银川一中模拟预测）如图所示，竖直墙壁O处用光滑铰链铰接一轻质杆的一端，杆的另一端固定小球（可以看成质点），轻绳的一端悬于P点，另一端与小球相连。已知轻质杆长度为R，轻绳的长度为L，且R<L<2R。A、B是墙上两点，且OA=OB=R。现将轻绳的上端点P沿墙壁缓慢下移至A点， 此过程中轻绳对小球的拉力F1及轻质杆对小球的支持力F2的大小变化情况为（　　）
A．F1和F2均增大 B．F1保持不变，F2先增大后减小
C．F1和F2均减小 D．F1先减小后增大，F2保持不变
【答案】A
【解析】小球受重力、细线的拉力和支持力，由于平衡，三个力可以构成矢量三角形，如图所示：
根据平衡条件，该力的矢量三角形与几何三角形POC相似，则有
解得
当P点下移时，PO减小，L、R不变，故F1增大，F2增大。
故选A。
【例4】（2022·四川·遂宁安居育才卓同国际学校模拟预测）如图所示，轻绳MN的两端固定在水平天花板上，物体m1系在轻绳MN的某处，悬挂有物体m2的光滑轻滑轮跨在轻绳MN上。系统静止时的几何关系如图。则m1与m2的质量之比为 （　　）
A．1：1 B．1：2 C．1： D．：2
【答案】A
【解析】对物体m1