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(共48张PPT)
专题01 力与物体
的平衡
2024
授课人：***
高考二轮复习
01
考情分析
02
网络构建
03
真题研析
04
核心提炼
目录
CONTENTS
05
题型特训
考点要求 考题统计 考情分析
物质的组成、性质、分类 2023**卷**题，**分
2022**卷**题，**分
2021**卷**题，**分 ……
传统文化中的性质与变化 2023**卷**题，**分
2022**卷**题，**分
2021**卷**题，**分
考情分析
考点要求 考题统计 考情分析
几种常见的力 3年*考 2023·北京卷·6
2023·广东卷·2
2022·浙江1月选考·4
2022·上海卷·2
2022·浙江6月选考·10
2022·浙江1月选考·5
2022·辽宁卷·4
2020·浙江7月选考·10
受力分析 3年*考 力的合成与分解 3年*考 物体的平衡 3年*考
02
网络构建
01
几种常见的力
PART ONE
核心提炼·考向探究
1．重力
①重力是由于地球的吸引而产生，但不能说重力就是地球的吸引力，重力是万有引力的一个分力.
②在地球表面附近，可以认为重力近似等于万有引力
2．重心
①影响重心位置的因素：物体的几何形状、物体的质量分布．
②重心的位置不一定在物体上．
真题研析·规律探寻
(2022·浙江1月选考·4)如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是(　　)
A．水桶自身重力的大小 B．水管每秒出水量的大小
C．水流对桶冲击力的大小 D．水桶与水整体的重心高低
D
【答案】D
【解析】水管口持续有水流出，而过一段时间桶会翻转一次，主要原因是流入的水导致水桶与水整体的重心往上移动，桶中的水到一定量之后水桶不能保持平衡，发生翻转，故选D.
核心提炼·考向探究
3．弹力的方向判断
①面与面接触：垂直接触面指向受力物体
②在点面接触：垂直于面;
③在两个曲面接触（相当于点接触）：垂直于过接触点的公切面.
④绳的拉力方向：总是沿着绳且指向绳收缩的方向，且一根轻绳上的张力大小处处相等.
⑤轻杆：既可产生压力，又可产生拉力，且方向不一定沿杆.
真题研析·规律探寻
(2022·上海卷·2)麦克风静止在水平桌面上，下列能表示支架对话筒作用力的方向的是( )
A. B. C. D.
A
【答案】A
【解析】解：对话筒受力分析可知，话筒受重力和支架的作用力处于平衡状态，支架对话筒的作用力与重力等大、反向、共线，故A正确，BCD错误；
核心提炼·考向探究
4．摩擦力有无的判断及方向的判断
①假设法:首先假设两物体接触面光滑，这时若两物体不发生相对运动，则说明它们原来没有相对运动趋势，也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动，则说明它们原来有相对运动趋势，并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同.然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向.
②平衡法:根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向.
真题研析·规律探寻
(2018·浙江3月选考·4)如图是某街舞爱好者在水平面上静止倒立的情景，则此街舞爱好者( )
A. 手掌所受支持力等于人的重力
B. 手掌所受静摩擦力方向向左
C. 手掌所受静摩擦力方向向右
D. 重心在腰部某处
A
【答案】A
【解析】解：A、以人为研究对象，根据竖直方向受力平衡可得手掌所受支持力等于人的重力，故A正确；
BC、街舞爱好者在水平面上静止，水平方向受力平衡，则街舞爱好者受到的静摩擦力为零，故BC错误；
D、街舞爱好者处于该状态时，重心一定不在腰部，可能在人体之外某处，故
D错误。
核心提炼·考向探究
5．摩擦力大小的计算
先判明是何种摩擦力，然后再根据各自的规律去分析求解.
①滑动摩擦力大小:利用公式f=μFN进行计算，其中FN是物体的正压力，不一定等于物体的重力，甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来求解.
②静摩擦力大小:静摩擦力是被动力，其大小随状态的变化而变化，静摩擦力大小可在0与之间变化，一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.
核心提炼·考向探究
6．关于摩擦力的几点说明
①滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的面积均无关;其方向一定与物体间相对运动方向相反,与物体运动(对地)的方向不一定相反.
②受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的;
③摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,不一定阻碍物体的运动,即摩擦力不一定是阻力.
④若两物体间有摩擦力，则两物体间一定有弹力，若两物体间有弹力，但两物体间不一定有摩擦力．
核心提炼·考向探究
7．活结与死结
①“活结”:跨过光滑滑轮(或杆、钉子)的轻绳，其两端张力大小相等，即滑轮只改变力的方向，不改变力的大小.
②“死结”:如果几段轻绳系在一个结点上,那么这几段轻绳的张力大小不一定相等.
02
受力分析
PART ONE
核心提炼·考向探究
1．受力分析
①力学中，有且仅有三种性质的力：重力、弹力、摩擦力。因此,要明确一个受几个力的作用。就只须从这三方面入手分析。
②受力分析的基本方法：
Ⅰ、明确研究对象
Ⅱ、隔离研究对象，按顺序找力（注意避免多力或少力）
Ⅲ、只画性质力（如重力、弹力、摩擦力），不画效果力（拉力、压力、向心力、下滑力、上升力等）
03
力的合成与分解
PART ONE
核心提炼·考向探究
1．合力的范围
两个共点力的合力大小的范围：|F1－F2|≤F≤|F1＋F2|.
①两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大而减小．
②合力的大小不变时，两分力随夹角的增大而增大．
③当两个力反向时，合力最小，为|F1－F2|；当两个力同向时，合力最大，为F1＋F2.
核心提炼·考向探究
2．正交分解法的应用及其求合力的方法
①选取正交方向:正交的两个方向可以任意选取,不会影响研究的结果,但如果选择合理,则解题较为方便.
②分别将各力沿正交的两个方向(x轴和y轴)分解.
③求分解在x轴和y轴上的各分力的合力Fx和Fy,则有
Fx合=Fx1+Fx2+Fx3+…,
Fy合=Fy1+Fy2+Fy3+….
④求合力：求Fx合和Fy合的合力F合
大小 ，方向
04
物体的平衡
PART ONE
核心提炼·考向探究
1．单物体的平衡条件及推论
①共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零，即∑F=0，若采用正交分解法求解平衡问题，则平衡条件应为: .
②常用推论
Ⅰ、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．
Ⅱ、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．
核心提炼·考向探究
2．解决平衡问题的常用方法
①合成法：物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反，常用于非共线三力平衡．
②分解法：物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的作用效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件
③正交分解法：物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件，即Fx合＝0，Fy合＝0，常用于多力平衡．
④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.
真题研析·规律探寻
(2022·浙江1月选考·5)如图所示，学校门口水平地面上有一质量为的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是( )
A. 轻绳的合拉力大小为
B. 轻绳的合拉力大小为
C. 减小夹角，轻绳的合拉力一定减小
D. 轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小
B
真题研析·规律探寻
【解析】解：AB,设轻绳的合拉力大小为，对石墩受力分析，如图所示：
由平衡条件，可知在水平方向上有：
竖直方向上有：
根据滑动摩擦力公式得：
联立解得轻绳的合拉力大小为： ，
故A错误，B正确；
C.合拉力的大小为：
其中 ，可知当 时，拉力有最小值，
即减小夹角θ，轻绳的合拉力不一定减小，故C错误；
D.摩擦力大小为：
可知增大夹角θ，摩擦力一直减小，当趋近于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D错误。
核心提炼·考向探究
3．多物体的平衡问题
当题目中涉及到两个及两个以上物体时，在选择研究对象的时候可以考虑使用整体法及隔离法
①整体法：在确定研究对象或研究过程时,把（加速度相同的）多个物体看作为一个整体或多个过程看作整个过程的方法;
②隔离法：把单个物体作为研究对象或只研究一个孤立过程的方法
真题研析·规律探寻
(2023·北京卷·6)如图所示，在光滑水平地面上，两相同物块用细线相连。两物块质量均为1kg，细线能承受的最大拉力为2N。若在水平拉力F作用下，两物块一起向右做匀加速直线运动。则的最大值为( )
A. 1N B.2N C.4N D. 5N
C
【答案】C
【解析】解：设每个物块的质量为m，设细线上张力大小为T，对两个物块组成的整体，由牛顿第二定律有 F=(m+m)a
对左侧物块，由牛顿第二定律有T=ma
又有： T≤2N，联立各式解得：F≤4N
即的最大值为4N，故ABD错误，C正确。
核心提炼·考向探究
4．静电力、安培力、洛伦兹力作用下的平衡
①分析方法与力学中的平衡问题一致，在受力分析时多分析静电力、安培力、洛伦兹力
②静电场、磁场中的平衡问题，受力分析时要注意静电力、磁场力方向的判断，再结合平衡条件分析求解．
③涉及安培力的平衡问题，画受力示意图时要注意将立体图转化为平面图．
核心提炼·考向探究
5．动态平衡问题
动态平衡是指研究对象的某些参量在变化，如速度、受力状态等，但是非常缓慢，可以看成平衡状态，因此题目中有关键词「缓慢」、「轻轻地」等。
核心提炼·考向探究
4．动态平衡的解法
①图解法：用图解法分析物体动态平衡问题时,一般物体只受三个力作用,且有两个不变量,即其中一个力大小、方向均不变,另一个力的方向不变或另两个力的夹角不变
步骤：
Ⅰ、对研究的对象进行受力分析
Ⅱ、画出受力分析的平行四边形或者头尾相连的三角形
Ⅲ、找出一个大小方向都不变的力，找出一个方向不变的力，结合平行四边形各边或者角度的变化确定力的大小及方向的变化情况
(2019·全国卷Ⅰ·19)(多选)如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮．一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则在此过程中(　　)
A．水平拉力的大小可能保持不变
B．M所受细绳的拉力大小一定一直增加
C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D．M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
真题研析·规律探寻
BD
真题研析·规律探寻
【答案】BD
【解析】对N进行受力分析如图所示，从图中可以看出水平拉力的大小逐渐增大，细绳的拉力也一直增大，选项A错误，B正确；M的质量与N的质量的大小关系不确定，设斜面倾角为θ，若mNg≥mMgsin θ，则M所受斜面的摩擦力大小会一直增大，若mNg核心提炼·考向探究
6．动态平衡的解法
②相似三角形法的适用情况:对于两个力的方向都在变化的情况，通过相似，转移力三角形到结构三角形中求解
步骤：
Ⅰ、对物体受力分析
Ⅱ、若处于平衡状态且受三个力，构成首尾相接的力学
三角形
Ⅲ、寻找与力学三角形相似的几何三角形
Ⅳ、根据几何三角形长度及夹角的变化判断力的大小和方向的变化
核心提炼·考向探究
6．动态平衡的解法
③解析法：对研究对象进行受力分析，画出受力示意图，根据物体的平衡条件列方程，得到因变量与自变量的函数表达式(通常为三角函数关系)，最后根据自变量的变化确定因变量的变化．
(2019·浙江4月选考·11)如图所示，一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环，系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态，现将两环距离变小后书本仍处于静止状态，则(　　)
A．杆对A环的支持力变大
B．B环对杆的摩擦力变小
C．杆对A环的力不变
D．与B环相连的细绳对书本的拉力变大
真题研析·规律探寻
B
真题研析·规律探寻
【答案】B
【解析】将A、B两个轻环、绳及书本视为整体，对整体
受力分析如图甲所示，在竖直方向上，整体受到向下的
重力和向上的支持力作用，两个支持力大小之和等于整
体的重力，FN＝mg/2，大小保持不变，A错误；对B环
进行受力分析，如图乙所示，得Ff2＝FNtan θ＝mgtan θ/2，两环距离变小，θ减小，tan θ减小，Ff2变小，由牛顿第三定律知，B正确；对A环受力分析，与B环同理，杆对A环的力为支持力FN′和摩擦力Ff1′的合力，与FT′大小相等，FT′＝FN′/cosθ，当θ变小时，FT′变小，C错误；由图乙可知，FTcos θ＝FN＝mg/2，两环距离变小，cos θ变大，FT变小，由牛顿第三定律知，细绳对书本的拉力变小，D错误．
核心提炼·考向探究
6．动态平衡问题下的极值问题
①用力的矢量三角形分析力的最小值问题的规律:
Ⅰ、若已知F合的方向、大小及一个分力F1的方向,则另一个分力F2取最小值的条件为F2⊥F1;
Ⅱ、若已知F合的方向及一个分力F1的大小、方向,则另一个分力F2取最小值的条件为F2⊥F合.
②数学分析法:通过对问题的分析,依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(画出函数图像),用数学方法求极值(如求二次函数极值、三角函数极值).
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02
题型特训·命题预测
1．(2023·天津市市辖区·模拟题)年卡塔尔世界杯足球赛，就像是全世界球迷们的狂欢节，尤其是无数青少年为此着迷不已。如图所示为四种与足球有关的情景，下列说法正确的是( )
A. 静止在场地上的足球图甲受到的弹力就是它受到的重力
B. 踩在脚下且静止在水平草地上的足球图乙一定受到个力的作用
C. 落在球网中的足球图丙受到的弹力是由于球网发生了弹性形变而产生的
D. 运动员灵活运球盘带过程中图丁，脚部对足球作用力可能大于足球对脚部作用力
考向1 力及相关问题
C
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02
题型特训·命题预测
【解答】
A、静止在草地上的足球图甲受到的弹力和重力是两个不同性质的力，则静止在草地上的足球图甲受到的弹力不是它受到的重力，故 A错误；
B、踩在脚下且静止在水平草地上的足球一定受到重力和支持力两个力作用，若脚对足球没有挤压，此时脚对足球没有弹力作用，故B错误；
C、弹力是施力物体发生形变产生的，落在球网中的足球图丙受到的弹力的施力物体是球网，是由于球网发生了弹性形变而产生的，故C正确；
D、脚部对足球作用力和足球对脚部作用力是一对相互作用力，大小始终相等，故D错误。
考向1 力及相关问题
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02
题型特训·命题预测
2．(2023·天津市市辖区·模拟题)不可伸长的轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的、两点，在轻绳上挂一件衣服，在无风的时候挂钩与衣服静止于如图所示的位置。若存在水平向右的恒定风力作用，挂钩与衣服静止于某一位置，不计挂钩与绳间的摩擦，则下列说法正确的是( )
A. 无风时，θ1>θ2
B. 有风时，θ1=θ2
C. 有风时轻绳对挂钩的合力大于无风时轻绳对挂钩的合力
D. 有风时轻绳对挂钩的合力等于无风时轻绳对挂钩的合力
考向2 死结与活结
C
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02
题型特训·命题预测
【解答】
A.无风时，衣服受到重力和两边绳子的拉力处于平衡状态，且两绳拉力的合力等于重力，如图所示,不计绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦，则同一条绳子拉力相等，且Fsinθ1=Fsinθ2，得θ1=θ2，故A错误；
考向2 死结与活结
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02
题型特训·命题预测
【解答】
B.有风后，衣服受力多了一个水平向右的风力，四力平衡
，两个绳子的拉力的合力与重力、风力的合力相平衡，如
图所示的状态，因为点为活结点，则两端的绳的拉力一定
相等，由于左边绳的拉力在水平方向的分力等于此时右边
绳的拉力在水平方向的分力与风力之和，即Fsinθ1=Fsinθ2+F风，所以可知θ1>θ2，根据平行四边形定则可知，此时两绳拉力合力的方向偏向左上方，与重力和风力构成一个封闭的矢量直角三角形，根据直角三角形的斜边大于直角边，可知有风时轻绳对挂钩的合力大于衣服的重力，所以有风时轻绳对挂钩的合力大于无风时轻绳对挂钩的合力，故BD错误，C正确
考向2 死结与活结
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02
题型特训·命题预测
3．(2023·全国·模拟题)唐代来耜经记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小相等的拉力 通过耕索分别拉两种犁， 与竖直方向的夹角分别为和，，如图所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是( )
A. 耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B. 耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C. 曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D. 直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
考向3 力的合成与分解
B
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02
题型特训·命题预测
【解答】
A、将拉力F正交分解如下图所示
则在x方向可得出F曲x=Fsinα，F直x=Fsinβ在y方向可得出F曲y=Fcosα，F直y=Fcosβ，由题知，则α< β，sinαcos β则可得到F曲xF直y，A错误，B正确；
CD、耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，与物体加速运动还是匀速运动无关，则CD错误。
考向3 力的合成与分解
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02
题型特训·命题预测
4．(2023·全国·模拟题) 图是某同学写字时的握笔姿势，图是他在握笔时把拇指和食指松开时的状态，笔尖仍然斜向下且笔保持静止状态。关于两幅图中笔的受力，下列说法正确的是( )
A. 图中笔可能不受摩擦力
B. 图中笔可能不受摩擦力
C. 图和图中手对笔的作用力方向都为竖直向上
D. 图中手的握力越大，笔所受的摩擦力越大
考向4 静态平衡问题
C
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02
题型特训·命题预测
【解析】
解：AD、图中笔受重力、手对笔的握力和摩擦力，由平衡条件知手对笔的摩擦力等于重力沿笔方向的分力，与握力无关，故AD错误。
B、图中笔受重力、手对笔的弹力，由平衡条件知手对笔有沿笔斜向上的摩擦力，故B错误。
C、图和图中的笔都处于静止状态，则手对笔的作用力与重力等大反向，所以手对笔的作用力方向都为竖直向上，故C正确。
考向4 静态平衡问题
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02
题型特训·命题预测
5．(2023·河北省石家庄市·模拟题)如图，一名登山爱好者正沿着竖直崖壁缓缓下降，在下降过程中把人近似看做一根直杆，人的腿部保持与崖壁成夹角。绳的一端固定在较高处，另一端拴在人的腰间重心处。在某时刻绳与竖直方向的夹角为，从该位置开始到人下降到绳与竖直方向的夹角为的过程中，下列说法正确的是( )
A. 人的脚与崖壁的摩擦力逐渐增大
B. 人的脚与崖壁的弹力逐渐增大
C. 绳子承受的拉力先减小后增大
D. 绳子对人的拉力与人对绳子的拉力是一对平衡力
考向5 动态平衡问题
C
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02
题型特训·命题预测
【解析】
ABC，登山爱好者缓缓下降，受力平衡，登山爱好者受重力G，绳的拉力T，崖壁对腿的作用力F(支持力与摩擦力的合力)沿着腿的方向，人受力以及人在下降过程中力的变化如图所示
由图可以看出，F逐渐减少，F与T垂直时T最小，
所以T先减少后增大；
崖壁对人的弹力和摩擦力为FN=Fsin60°，f=Fcos60°，
所以崖壁对人的弹力和摩擦力也减少，故C正确，AB错误。
D.绳子对人的拉力与人对绳子的拉力是相互作用力，故D错误。
考向5 动态平衡问题
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