1、 【2015高考预测】本专题解决的是受力分析和共点力平衡问题.高考对本专题内容的考查主要有：重力、弹力、摩擦力作用下的受力分析；重力、弹力、摩擦力、电场力和磁场力作用下的受力分析；共点力作用下平衡条件的应用.考查的主要物理思想和方法有：整体法和隔离法；假设法；合成法；正交分解法；矢量三角形法；相似三角形法；等效思想；分解思想等。 1本专题的高考热点有三个：一是有关摩擦力的问题。二是物体平衡问题，三是共点力的合成问题预计摩擦力、受力分析、简单连接体的处理方法、共点力的合成、力在相互垂直方向上的分解等热点随着高考难度、区分度的稳定，将不会改变 2本专题知识还经常与牛顿定律、功和能、气体的性质、电磁
2、学等内容综合考查。可联系社会、生活和科技，以创新题型出现，主要以实际的物体为模型，结合平衡条件考查 3高考涉及本章试题题型全面，选择、填空、计算均可能出现，但单纯考查本章内容的题型多以填空、选择为主，难度适中在能力立意命题的原则下，出题人会考虑创设新的情境以考核这部分内容鉴于本章是整个物理学的基石，所以仍然是高考命题的重点、热点，其中静摩擦力和力的合成与分解是重点中的重点【难点突破】难点一、在共点力作用下物体平衡的条件及其推论在共点力作用下的物体平衡的条件是作用在物体上的合外力F合0，它有如下推论：1沿任意方向的合外力为0.2若将物体的受力正交分解，则在任意相互垂直的两个方向的合外力均为 0。
3、即：难点二、系统的平衡当系统内的每一个物体的加速度为0(静止或匀速直线运动)时，系统处于平衡状态，此时作用在系统上的外力之和为0 ，若将系统所受外力进行正交分解，则满足在求解系统平衡问题时，需要结合整体法与隔离法解答，通常是先用整体法求出相关的外力，再用隔离法求相关的内力1整体法：以分析系统所受外力为前提的解题方法这种方法因无须考虑系统的内力而使解答过程简捷，其不足之处是不能直接求解系统的内力2隔离法：以分析系统内的物体的受力为前提的解题方法这种方法通常要列方程组求解，因而比较繁琐，当涉及系统的内力时，一般要使用隔离法难点三、物体的动态平衡与极值问题在物体处于平衡状态前提下，让其中的某个力缓慢
4、变化，使物体经历的过程中的每一个状态近似为平衡状态，这种平衡就是动态平衡这类问题也能利用平衡条件来处理求其中力的极值有两类方法1解析法：通常是利用正交分解法沿x、y方向列出力的平衡的方程组后，得出所求力与变量间的表达式，再利用数学方法进行分析，求出力的极值2图解法：通常用来解答三力动态平衡问题它是利用三力平衡关系构成封闭式三角形，根据三角形的边角变化趋势来分析力的大小或方向变化的方法在力的三角形的构成中，若某个力与另一个力垂直时，该力取极值难点四、弹力和摩擦力弹力的方向总是沿着恢复原状最快的方向绳子的拉力方向总是沿着绳子并指向绳子收缩的方向，且轻绳内张力处处相等，杆产生的弹力不一定沿杆方向，因
5、为杆不仅可以产生沿杆方向的拉、压形变，也可以产生微小的弯曲形变；压力、支持力的方向总是垂直于接触面，指向被压或被支持的物体；对点面接触间的弹力，弹力的方向垂直于面；对点线接触间的弹力，弹力的方向垂直于线；对点与球面接触间的弹力，弹力的方向一定沿半径方向分析摩擦力时，先应分清其类型是静摩擦力还是滑动摩擦力，它们的方向都是与接触面相切，与物体相对运动或相对运动趋势方向相反滑动摩擦力由公式FfFN计算，FN为物体间相互挤压的弹力；静摩擦力与使物体产生相对运动趋势的外力有关，它可由平衡条件或动力学方程进行计算在弹力或摩擦力方向不明时，一般用假设法进行分析先假设该力沿某一个方向，再按假设的方向进行列式计
6、算，若计算结果为正值，说明假设的方向正确；若计算结果为零，说明该力不存在；若计算结果为负值，说明与假设方向相反同时，有些弹力的方向是不存在的，如绳子的拉力方向沿绳伸长的方向、支持力方向沿指向支持面的方向，若计算结果出现了力的方向上的矛盾，这也说明该力或该状态是不可能出现的【难点探究】探究点一 三力平衡问题物体受三力平衡，可以将其中任意两个力合成，这两个力的合力与第三个力是一对平衡力的关系，这样就可以把三力平衡问题转化为二力平衡来处理如果不便于采用此法，可以将物体受到的三个力平移构建一个力的三角形来求解(如果是直角三角形或正三角形，则用三角形知识求解；若不是直角三角形或正三角形，可以考虑进一步挖
7、掘题目中隐含的几何关系，利用相似三角形知识求解；此外还可以考虑用正弦定理、余弦定理、拉密定律等)当然，对于三力平衡问题，必要时也可以采用正交分解法例1.如图111所示，清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中，工人及其装备的总重量为G，悬绳与竖直墙壁的夹角为，悬绳对工人的拉力大小为F1 ，墙壁对工人的弹力大小为F2 , 则()探究点二多力平衡问题当物体受四个以上作用力时，通常采用正交分解法进行分析应用正交分解法时要注意：(1)准确选取正方向，一般以能使更多的力落在坐标轴上为原则；(2)正交分解法是将多个矢量运算转化为两个互相垂直方向上代数运算的方法理解好其实质，有助于对该方法的准确应用例2
8、.如图113所示，质量为M的斜面体静止在粗糙的水平面上，斜面体的两个斜面均是光滑的，顶角为90，两个斜面的倾角分别为、，且.两个质量均为m的物体P、Q分别在沿斜面向上的力F1、F2的作用下处于静止状态，则以下说法中正确的是()A水平地面对斜面体的静摩擦力方向水平向左B水平地面对斜面体没有摩擦力C地面对斜面体的支持力等于(Mm)gD地面对斜面体的支持力等于(M2m)g 探究点三物体组的平衡问题当涉及多个研究对象(或物体组)平衡时，适时采取整体法或隔离法是迅速解题的关键1整体法与隔离法的选用原则：当研究物体组内部物体间相互作用时，要采取隔离法；当研究物体组与外界的相互作用时，要采取整体法；2只有构
9、成“物体组”的每一个物体都处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态)，才能说“物体组”处于平衡状态，才能把“物体组”作为一个整体应用平衡条件来求解整体与外界的作用力如一个物体在斜面上匀速下滑，我们就可以说物体与斜面构成的“物体组”处于平衡状态；如果物体加速或减速下滑，则“物体组”不是处于平衡状态所以对物体组平衡状态的确定是准确应用整体法的前提例3.如图115所示，将两个质量均为m，带电荷量分别为q、q的小球a、b用细线悬挂于O点，置于水平的匀强电场中，用力F拉小球a，使整个装置处于平衡状态，且悬线与竖直方向夹角为30，则F的大小可能为()【易错点点睛】易错点一、力的概念及受力分析1. 如图11所示
10、，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力：F1、F2和摩擦力，处于静止状态其中F1=10N、F2=2 N若撤去力F。则木块在水平方向受到的合外力为 ( )A 10 N向左 B 6 N向右 C2 N向左 D.02. 如图12所示，位于斜面上的物块m在沿斜面向上的力F作用下处于静止状态，则斜面作用于物体的静摩擦力 ( ) A方向可能沿斜面向上 B方向可能沿斜面向下 C大小可能等于零 D大小可能等于F3. 质量为m的通电细杆置于倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上在如图1-3所示的A、B、C、D四个图中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是 (
11、 )易错点2 力的合成与分解平衡条件的应用1. 如图14所示，用A0、B0绳吊一重物P静止，其中A0绳水平，现用水平向右的 力F缓慢拉起重物P的过程中，绳OB所受的拉力变化为 ( ) A变大 B变小 C先变小再变大 D不变2. 如图16，用绳AC和BC吊起一物体，绳与竖直方向夹角分别为30 o和60 o，AC绳能承受的最大拉力为150 N，而BC绳能承受的最大拉力为100 N，求物体最大重力不能超过多少?N将TAC=150 N，TAC=866 N代入式且T=G，解得G=173.32 N所以物体的最大重力不能超过173.2 N3. 如图1-8所示，轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体A与B，物体B
12、放在水平地面上，A、B均静止，已知A与B的质量分别为mA、mB，绳与水平方向的夹角为，则下列说法正确的是 ( )A物体B受到的摩擦力可能为零 B物体B受到的摩擦力：mAgcosC物体B对地面的压力可能为零 D物体B对地面的压力为mBg=mAgsin【重要提醒】物体的受力分析是贯穿整个力学乃至整个中学物理的重要内容，而物体受力分析的最基本也是最重要的方法隔离法更加重要在物体受力分析中常犯的两个错误：漏力和添力为了避免这两个错误，应注意：(1)受力分析时应将与研究对象接触的每一个物体所产生的接触力及所有场力无一遗漏地考虑进去；(2)对分析出的每个力，都必须找出其来源施力物体易错点 3 平衡条件的综
13、合应用1. 在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz(z轴正方向竖直向上)，如图110所示已知电场方向沿z轴正方向，场强大小为E磁场方向沿y轴正方向，磁感应强度的大小为B重力加速度为g问：一质量为m、带电量为+q的从原点出发的质点能否在坐标轴(x、y z)上以速度v做匀速运动?若能，m、 q、E、B、 v及g应满足怎样的关系?若不能，说明理由3. 如图111所示，粗糙的水平面上放着一个斜面体，斜面体上一个物体正在匀速下滑时，斜面体仍处于静止状态，则下列关于斜面体的说法中正确的是A斜面体所受合力为零 B斜面体对地面的压力等于斜面体的重力 C斜面体没有相对地面滑动的趋势 D斜面体有
14、相对地面向右滑动的趋势4、如图所示，一质量为M的直角劈放在水平面上，在劈的斜面上放一质量为m的物体A，用一沿斜面的力F作用于A上，使其沿斜面匀速下滑，在A下滑的过程中，地面对劈的摩擦力f及支持Q满足( )Af=0 Q=Mg+mgBf向左 QMg+mgCf向右 QMg+mgDf向左 Q=Mg+mg 5、如图所示，两细绳与水平车顶面夹角为60和30，物体质量为m，当小车以大小为2g的加速度向右匀加速运动时，绳1和绳2的张力大小分别是多大？【易错点点睛】以物体为研究对象，受力分析图如右图有x方向：y方向：【2015高考突破】 1如图1所示，一个质量为m2.0 kg的物体，放在倾角为30的斜面上静止不
15、动若用竖直向上的力F5.0 N提物体，物体仍静止，下述结论正确的是 ()A物体受到的合外力减小5.0 NB物体受到的摩擦力减小5.0 NC斜面受到的压力减小5.0 ND物体对斜面的作用力减小5.0 N2如图2所示，一质量为M的楔形块放在水平桌面上，它的顶角为90，两底角为和；a、b是两个位于斜面上质量均为m的木块，已知所有接触面都是光滑的现发现a、b沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，这时楔形木块对水平桌面的压力等于 ()AMgmgBMg2mgCMgmg(sinsin) DMgmg(coscos)图33如图4所示，将质量为m的物体置于固定的光滑斜面上，斜面的倾角为，水平恒力F作用在物体上，物体处于
16、静止状态，则物体对斜面的压力大小可以表示为(重力加速度为g) ()Amgcos BF/sinC. DmgcosFsin图54如图6所示，小船用绳索拉向岸边，设船在水中运动时所受水的阻力不变，那么小船在匀速靠岸过程中，下面说法哪些是正确的 ()A绳子的拉力F不断增大B绳子的拉力F不变C船所受的浮力不断减小D船所受的浮力不断增大图75如图8所示，一段橡皮绳的一端系于O点，另一端系一物块，橡皮绳的原长为OA，垂直于地面时物块在B点对地有压力现有水平力F将物块从B点拉至C点则在物块由B点运动到C点的过程中地面对物块的摩擦力 ()A变大B变小C不变 D先变大后变小6如图9所示，质量m110 kg和m23
17、0 kg的两物体，叠放在动摩擦因数为0.50的粗糙水平地面上，一处于水平位置的轻弹簧，劲度系数为250 N/m，一端固定于墙壁另一端与质量为m1的物体相连，弹簧处于自然状态，现用一水平推力F作用于质量为m2的物块上，使它缓慢地向墙壁一侧移动，当移动0.40 m时，两物体间开始相对滑动，这时水平推力F的大小为(g取10 m/s2) ()A100 N B300 NC200 N D250 N解析：当两物体相对滑动时，处于一种临界状态，整体合力仍为零，对整体受力分析，水平方向受弹簧的弹力、地面的摩擦力和水平推力，由平衡条件得：7如图10所示，物块M通过与斜面平行的细绳与小物块m相连斜面的倾角可以改变讨
18、论物块M对斜面的摩擦力的大小，则有 ()A若物块M保持静止，则角越大，摩擦力一定越大B若物块M保持静止，则角越大，摩擦力一定越小C若物块M沿斜面下滑，则角越大，摩擦力越大D若物块M沿斜面下滑，则角越大，摩擦力越小8如图11所示，A、B是两根竖直立在地上的木桩轻绳系在两木桩上不等高的P、Q两点，C为光滑的质量不计的滑轮下面悬挂着重物G，现保持结点P的位置不变，当Q点的位置变化时，轻绳的张力大小的变化情况是 ()AQ点上下移动时，张力不变BQ点向上移动时，张力变大CQ点向下移动时，张力变小D条件不足，无法判断9如图18所示，质量为m的物体置于倾角为的固定斜面上物体与斜面之间的动摩擦因数为，先用平行
19、于斜面的推力F1作用于物体上，使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力F2作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次力之比为()图18Acos sin Bcos sin C1tan D1tan 10.如图1-8所示，一根轻弹簧上端固定在O点，下端拴一个钢球P，球处于静止状态.现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中弹簧与竖直方向的夹角90，且弹簧的伸长量不超过弹性限度，并始终保持外力F的方向水平，则图1-9给出的弹簧伸长量x与cos的函数关系图象中，最接近的是()11.小汽车正在走进我们的家庭，一辆汽车性能的优劣，其油耗标准非常重要.而影响汽车油耗标准最主要的因素是其在行进中所受
20、到的空气阻力.人们发现汽车在高速行驶中所受到的空气阻力f(也称风阻)主要与两个因素有关：(1)汽车正面投影面积S； (2)汽车行驶速度v.某研究人员在汽车风洞实验室中通过模拟实验得到下表所列数据：(1)由上述数据可得汽车风阻f 与汽车正面投影面积S 及汽车行驶速度v 的关系式为f=_(要求用k表示比例系数).(2)由上述数据得出k的大小和单位是_.(3)据推理或猜测，k的大小主要与、_、_等因素有关.12.现有一弹簧组，大弹簧内套小弹簧，大的比小的长0.2 m，底端一起固定在地面上，另一端自由.当压缩此弹簧组时，测得弹力与压缩距离的关系如图1-12所示.求大、小弹簧的劲度系数k1和k2.图1-
21、1213.如图1-13所示，贴着竖直侧面的物体A的质量mA=0.2 kg，放在水平面上的物体B的质量mB=1.0 kg，绳和滑轮间的摩擦均不计，且绳的OB部分水平，OA部分竖直，A和B恰好一起匀速运动.取g=10 m/s2，求：图1-13(1)物体B与桌面间的动摩擦因数.(2)如果用水平力F向左拉B，使物体A和B做匀速运动，需多大的拉力？(3)若在原来静止的物体B上放一个与B物体质量相等的物体后，物体B受到的摩擦力为多大？14.如图1-14所示,用绳AC和BC吊起一重物,绳与竖直方向夹角分别为30和60,AC绳能承受的最大拉力为150 N,而BC绳能承受的最大拉力为100 N,求物体最大重力不
22、能超过多少?15.如图1-15所示，半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内，两个轻质小圆环套在大圆环上.一根轻质长绳穿过两个小圆环，它的两端都系上质量为m的重物，小圆环可以在大圆环上自由移动，且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略，小圆环的大小也忽略.问两个小圆环分别在哪些位置时，系统可处于平衡状态?图1-1516图2329如图2329所示，半径为R的半球支撑面顶部有一小孔质量分别为m1和m2的两只小球(视为质点)，通过一根穿过半球顶部小孔的细线相连，不计所有摩擦请你分析：(1)m2小球静止在球面上时，其平衡位置与半球面的球心连线跟水平方向的夹角为，则m1、m2、和R之间应满
23、足什么关系；(2)若m2小球静止于45处，现将其沿半球面稍稍向下移动一些，则释放后m2能否回到原来位置？17.图2330如图2330所示，质量M2 kg的木块套在水平杆上，并用轻绳与质量m kg的小球相连今用跟水平方向成30角的力F10 N拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m的相对位置保持不变，g10 m/s2，求运动过程中轻绳与水平方向的夹角及木块M与水平杆间的动摩擦因数18.人们受飞鸟在空中飞翔的启发发明了飞机，飞鸟扇动翅膀获得向上的举力用公式表示为F=kSv2，式中S为翅膀的面积，v为飞鸟的飞行速度，k为比例常量，一个质量为0.1 kg，翅膀面积为S的燕子，其最小的飞行速度为10
24、 m/s.假设飞机飞行时获得向上的举力与飞鸟飞行时获得的举力有同样的规律，一架质量为3 600 kg的飞机，机翼的面积为燕子翅膀面积的1 000倍，那么此飞机起飞离地时的最小速度为多大？19.如图所示，小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上，设小球质量m=1 kg，斜面倾角=30，悬线与竖直方向夹角=30，光滑斜面的质量为3 kg，置于粗糙水平面上.g=10 m/s2.求：（1）悬线对小球拉力的大小.(2)地面对斜面的摩擦力的大小和方向. f=Tsin30=12N=N方向水平向左.答案：（1）N(2) N方向水平向左20.如图甲所示，一根轻绳上端固定在O点，下端拴一个重为G的钢球A，球处
25、于静止状态.现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中的每一刻，都可以认为球处于平衡状态.如果外力F方向始终水平，最大值为2G，且绳与竖直方向夹角为，试分析：（1）轻绳张力FT的大小取值范围；（2）在图乙中画出轻绳张力FT与cos的关系图象.21如图12所示，质量为m15 kg的物体，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小为30 N的力F推物体，物体沿斜面向上匀速运动，斜面体质量m210 kg，且始终静止，取g10 m/s2，求：(1)斜面对滑块的摩擦力；(2)地面对斜面体的摩擦力和支持力22一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B(中央有孔)，A、B间由细绳连接着，它们处于如图14中所示位置时恰好都能保持静止状态此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，且与水平线成30角已知B球的质量为3 kg，求细绳对B球的拉力和A球的质量(g取10 m/s2)
