1、第3讲共点力作用下物体的平衡必备知识自主排查一、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_的过程2受力分析的一般顺序先画已知力，其次分析场力(_、电场力、磁场力)，再分析接触力(弹力、_)，最后分析其他力如图所示对A受力分析二、共点力的平衡1平衡状态物体处于_状态或_状态2平衡条件F合0或者Fx=0Fy=0则小球F合_；即Fmg0.物块Fx_，Fy_；即F cos Ff0，F sin FNmg0.3平衡条件的推论(1)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_，方向_(2)三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡
2、状态，其中任何一个力与另外两个力的合力大小_，方向_，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量_.(3)多力平衡：如果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_，方向_,生活情境1.一个小朋友从滑梯的最高点由静止向下滑动的情景，如下图所示，在分析小朋友受力情况时，判断下列正误(1)小朋友在下滑过程中，受重力、支持力、滑动摩擦力和下滑力()(2)小朋友在滑梯最高点静止时，受力平衡()(3)小朋友从最高点向下滑动的瞬间，因速度为零，所以她处于平衡状态()(4)小朋友对滑梯的压力和摩擦力，都作用在滑梯上()教材拓展2.人教版必修1P91T1改编如图所示，光滑竖直墙壁
3、上有一颗钉子，分两次用长短不同的轻绳将同一个足球挂在该钉子上，足球分别静止在A、B两点；绳子拉力分别为TA和TB，墙对足球的支持力分别为NA和NB，则下列说法正确的是()ATATB ，NATB，NANBCTANBDTATB，NANB关键能力分层突破考点一受力分析1研究对象的选取方法整体法和隔离法(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“转移研究对象法”2受力分析中的“2分析”“2注意”(1)“2分析”：只分析研究对象受的力，不分析研究对象给其他物体
4、的力；只分析性质力(六种常见力)，不分析效果力，如向心力等(2)“2注意”：合力与分力不可同时作为物体受的力；物体的受力情况与运动情况相对应例1 (多选)如图所示，地面上固定一个斜面体，上面叠放着A、B两个物块并均处于静止状态，现对物块A施加一斜向上的力F，A、B两个物块始终处于静止状态则物块B的受力个数可能是()A3个B4个C5个D6个 跟进训练1.2021浙江6月，42021年5月15日，天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大气层290 s的减速，速度从4.9103 m/s减为4.6102 m/s；打开降落伞后，经过90 s速度进一步减为1.0102 m/s；与降落伞分离，打开发动
5、机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着陆若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器()A打开降落伞前，只受到气体阻力的作用B打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上C打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用D悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力2体育游乐项目滑索也称“速滑”“速降”“空中飞人”等游客可跨越草地、湖泊、河流、峡谷，借助高度差从高处以较高的速度向下滑行，在有惊无险的快乐中感受刺激和满足若忽略空气阻力，在最后一段游客缓慢下滑的过程中，下列有关游客的受力分析图象正确的是()考点二共点力作用下物体的平衡解答静态平衡问题的思路：例2 如图所示是一
6、竖直固定的光滑圆环，中央有孔的小球P和Q套在环上，由伸直的细绳连接，它们恰好能保持静止状态已知Q的质量为m，OQ连线水平，PQ细绳连线与水平线夹角为30.则()A.细绳对Q球的拉力大小为mgB环对Q球的支持力大小为33mgCP球的质量为2mD环对P球的支持力大小为3mg跟进训练3. 2022河南九师联盟高三模拟如图所示，将一个质量为m的半球形物体放在倾角为37的斜面上，用通过球心且水平向左的力F作用在物体上使其静止已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，sin 370.6，cos 370.8.要使半球体刚好沿斜面上滑，则力F的大小是()AmgB2mg
7、C3mgD4mg42022四川四市调研如图所示，两个相同的木模质量均为m，靠三根竖直细线连接，在水平面上按一个“互”字形静置，上方木模呈现悬浮效果，这是利用了建筑学中的“张拉整体”(Tensegrity)结构原理图中短线a上的张力F1和水平面所受压力F2满足()AF1mg，F2mg，F22mgCF1mg，F22mg DF1mg，F22mg考点三动态平衡问题1解决动态平衡问题的一般思路：把“动”化为“静”，“静”中求“动”2分析动态平衡问题方法的选取技巧(1)解析法列平衡方程，列出未知量与已知量的关系表达式根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况(2)图解法(3)相似三角形法根据已知条件画出对
8、应的力的三角形和空间几何相似三角形，确定对应边，利用三角形相似法列出比例式；确定未知量的变化情况例1. 2021湖南卷，5质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是()A推力F先增大后减小B凹槽对滑块的支持力先减小后增大C墙面对凹槽的压力先增大后减小D水平地面对凹槽的支持力先减小后增大命题分析试题情境属于基础性题目，以小滑块在变力作用下沿光滑曲面滑动为素材创设学习探索问题情境
9、必备知识考查力的合成与分解、共点力的平衡等知识关键能力考查推理论证能力利用小滑块缓慢移动受力平衡，判断得出受力大小的变化规律学科素养考查物理观念、科学思维要求考生审题后快速抓住题给信息，由共点力的平衡解决问题跟进训练52022郑州一模如图所示，足够长的光滑平板AP与BP用铰链连接，平板AP与水平面成53角固定不动，平板BP可绕水平轴在竖直面内自由转动，将小球O放在两板间在使BP板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中，下列说法正确的是()A当BP沿水平方向时，BP板受到的压力最大B当BP沿竖直方向时，AP板受到的压力最大C当BP沿竖直方向时，BP板受到的压力最小D当BP板与AP板垂直时，AP板受
10、到的压力最小6如图所示，竖直墙壁上固定有一个光滑的半圆形支架(AB为直径)，支架上套着一个小球，轻绳的一端P悬于墙上某点，另一端与小球相连已知半圆形支架的半径为R，轻绳长度为L，且RLmg.故B正确，A、C、D错误答案：B例3解析：对小滑块受力分析，如图所示，由题意可知，推力F与凹槽对滑块的支持力FN始终垂直，即始终为90，在小滑块由A点向B点缓慢移动的过程中，减小，增大，而Fmg cos 、FNmg sin ，可知推力F一直增大，凹槽对滑块的支持力FN一直减小，A、B错误；对小滑块和凹槽整体根据平衡条件可得，墙面对凹槽的压力大小FN1F cos 12mg sin 2，水平地面对凹槽的支持力F
11、N2MgmgF sin ，在小滑块由A点向B点缓慢移动的过程中，由2逐渐减小到零，根据数学知识可知墙面对凹槽的压力先增大后减小，水平地面对凹槽的支持力一直减小，C正确，D错误答案：C5解析：小球受重力、平板AP弹力F1和平板BP弹力F2，将F1与F2合成为Fmg，如图：小球一直处于平衡状态，三个力中的任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故F1和F2的合力F一定与重力等值、反向、共线从图中可以看出，当平板BP逆时针缓慢地转向竖直位置的过程中，F1越来越大，F2先变小，后变大；当BP沿水平方向时，BP板受到的压力不是最大，选项A错误；当BP沿竖直方向时，AP板受到的压力最大，选项B正确；当
12、BP与AP垂直时，BP板受到的压力最小，选项C错误；当BP板水平时，AP板受到的压力为零，最小，选项D错误答案：B6解析：小球受重力、绳的拉力和支架提供的支持力，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，该矢量三角形与几何三角形POC相似，故GPOF1LF2R，解得F1LPOG，F2RPOG，当P点下移时，PO减小，L、R不变，故F1增大，F2增大，A正确答案：A例4解析：球在重力、筷子的压力、静摩擦力的作用下保持平衡根据对称性可知，在竖直方向上有2Ffcos 2FNsin mg，而FfFfmaxFN，解得FN N5 N，选项A正确答案：A7.解析：如图所示对结点受力分析，由边角关系可知OA绳中的拉力最大，由平衡条件得FAFFCsin ，只要OA不被拉断，则三根轻绳都不被拉断，则FA300 N，解得FC150 N，选项B正确答案：B8解析：物体受力如图所示，由平衡条件得，水平方向F cos Ff0，竖直方向有FN（mgF s in ）0，又FfFN，联立可得Fmgcos sin .可见，当减小时，F一直减小，故B正确答案：B