1、专题强化二受力分析共点力的平衡第二章相互作用1.本专题是本章重要知识和规律的综合，特别是受力分析和平衡条件的应用更是高考的重点和热点.2.高考对本专题内容的考查主要是在选择题中作为一个考查点出现，但近年在计算题中也作为一个力学或电学考点命题.3.用到的相关知识有：受力分析，力的合成与分解，共点力的平衡条件，用到的主要方法有：整体法与隔离法、合成法、正交分解法等.专题解读NEIRONGSUOYIN内容索引过好双基关研透命题点课时作业回扣基础知识 训练基础题目细研考纲和真题 分析突破命题点限时训练 练规范 练速度过好双基关一、受力分析1.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
2、来，并画出受力 的过程.2.一般步骤示意图整体重力方向自测1(2018福建省三明市上学期期末)如图1，某电视台每周都有棋类节目，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上，不计棋子之间的相互作用力，下列说法正确的是A.小棋子共受三个力作用B.棋子对棋盘的压力大小等于重力C.磁性越强的棋子所受的摩擦力越大D.质量不同的棋子所受的摩擦力大小不同图1解析小棋子受到重力G、棋盘面的吸引力F引、N和静摩擦力f，共四个力作用，重力竖直向下，摩擦力竖直向上，且重力和摩擦力是一对平衡力；支持力和吸引力为一对平衡力；棋子掉不下来的原因是棋盘对它向上的摩擦力和它的重力大小相等，所以质量不同的棋子所受
3、摩擦力大小不同，故选项D正确.二、共点力的平衡1.平衡状态物体处于 状态或 状态.2.平衡条件匀速直线运动静止如图2甲和乙所示，小球静止不动，物块匀速运动.则小球F合 ；物块Fx ，Fy .图20003.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 .相反相等相等相反三角形相等相反自测2 (
4、多选)如图3所示，一架救援直升机通过软绳打捞河中物体，物体质量为m，由于河水的流动对物体产生水平方向的冲击力，使软绳偏离竖直方向，当直升机相对地面静止时，绳子与竖直方向成角，已知物体所受的浮力不能忽略.下列说法正确的是A.绳子的拉力为B.绳子的拉力可能小于mgC.物体受到河水的水平方向的作用力等于绳子的拉力D.物体受到河水的水平方向的作用力小于绳子的拉力图3解析对物体受力分析，如图所示：根据平衡条件，竖直方向有F浮Tcos mg，则有T ，故绳子的拉力可能小于mg，故A错误，B正确在水平方向上有fTsin ，sin 1，有ff故A、C、D正确，B错误.例2如图6所示，甲、乙两个小球的质量均为m
5、，两球间用细线2连接，甲球用细线1悬挂在天花板上.现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧.则平衡时两球的可能位置是下列选项中的图6解析用整体法分析，把两个小球看做一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg、水平向左的力F(甲受到的)、水平向右的力F(乙受到的)和细线1的拉力F1，两水平力相互平衡，故细线1的拉力F1一定与重力2mg等大反向，即细线1一定竖直；再用隔离法，分析乙球受力的情况，乙球受到竖直向下的重力mg、水平向右的拉力F、细线2的拉力F2.要使得乙球受力平衡，细线2必须向右倾斜.故A正确.变式2如图7所示，两段等长细线串接着两个质量相等的小球a、b，悬
6、挂于O点.现在两个小球上分别加上水平的外力，其中作用在b球上的力大小为F、作用在a球上的力大小为2F，则此装置平衡时的位置可能是图7解析设两个球的质量均为m，Oa与ab和竖直方向的夹角分别为、.以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图甲所示，根据平衡条件可知，Oa细线的方向不可能沿竖直方向，否则整体的合力不为零，不能保持平衡.以b球为研究对象，分析受力情况，1.动态平衡动态平衡就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态，所以叫动态平衡.2.常用方法(1)平行四边形定则法：但也要根据实际情况采用不同的方法，若出现直角三角形，常用三角函数
7、表示合力与分力的关系.(2)图解法：图解法分析物体动态平衡问题时，一般是物体只受三个力作用，且其中一个力大小、方向均不变，另一个力的方向不变，第三个力大小、方向均变化.命题点二动态平衡问题(3)矢量三角形法若已知F合的方向、大小及一个分力F1的方向，则另一分力F2的最小值的条件为F1F2；若已知F合的方向及一个分力F1的大小、方向，则另一分力F2的最小值的条件为F2F合.例3(多选)(2017全国卷21)如图8，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N，初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为( ).现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变.在OM由竖直
8、被拉到水平的过程中A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小图8解析以重物为研究对象，受重力mg、OM绳上拉力F2、MN上拉力F1，由题意知，三个力的合力始终为零，矢量三角形如图所示，F1、F2的夹角为不变，在F2转至水平的过程中，矢量三角形在同一外接圆上，由图可知，MN上的张力F1逐渐增大，OM上的张力F2先增大后减小，所以A、D正确，B、C错误.变式3(2018广东省惠州市第二次调研)甲、乙两人用两绳aO和bO通过装在P楼和Q楼楼顶的定滑轮，将质量为m的物块由O点沿Oa直线缓慢向上提升，如图9所示.则在物块由O点沿直线Oa缓慢上
9、升过程中，以下判断正确的是A.aO绳和bO绳中的弹力都逐渐减小B.aO绳和bO绳中的弹力都逐渐增大C.aO绳中的弹力先减小后增大，bO绳中的弹力一直在增大D.aO绳中的弹力一直在增大，bO绳中的弹力先减小后增大图9解析以物块为研究对象，分析受力情况：重力G、绳bO的拉力F和绳aO的拉力T，由平衡条件得知，F和T的合力与G大小相等、方向相反，当将物块沿直线Oa向上缓慢移动，aO绳方向不变则T方向不变，bO绳绕O点逆时针转动，作出转动过程三个位置力的合成图如图所示，由F3到F2到F1的过程，由图可以看出aO绳弹力T一直变大，bO绳弹力F先减小后变大，故D正确.例4(多选)(2017天津理综8)如图
10、10所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态.如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是A.绳的右端上移到b，绳子拉力不变B.将杆N向右移一些，绳子拉力变大C.绳的两端高度差越小，绳子拉力越小D.若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移图10解析设两杆间距离为d，绳长为l，Oa、Ob段长度分别为la和lb，则llalb，两部分绳子与竖直方向夹角分别为和，受力分析如图所示.绳子中各部分张力相等，FTaFTbFT，则.对O点受力分析可得2FTcos mg，dlasin lbsin lsin ，当绳右端上移或两端高
11、度差减小时，d和l均不变，则sin 为定值， 为定值， cos 为定值， 绳子的拉力保持不变， 故A正确， C错误；将杆N向右移一些， d增大， 则sin 增大， cos 减小， 绳子的拉力增大， 故B正确；若换挂质量更大的衣服，d和l均不变，绳中拉力增大，但衣服的位置不变，D错误.变式4 (2018江西省横峰中学、铅山一中等校联考)有甲、乙两根完全相同的轻绳，甲绳A、B两端按图11甲的方式固定，然后将一挂有质量为M的重物的光滑轻质动滑轮挂于甲轻绳上，当滑轮静止后，设甲绳子的张力大小为T1；乙绳D、E两端按图乙的方式固定，然后将同样的定滑轮且挂有质量为M的重物挂于乙轻绳上，当滑轮静止后，设乙绳
12、子的张力大小为T2.现甲绳的B端缓慢向下移动至C点，乙绳的E端缓慢向右移动至F点，在两绳的移动过程中，下列说法正确的是A.T1、T2都变大 B.T1变大、T2变小C.T1、T2都不变 D.T1不变、T2变大图11解析设绳子总长为L，两堵竖直墙之间的距离为s，左侧绳长为L1，右侧绳长为L2.由于绳子上的拉力处处相等，所以两绳与竖直方向夹角相等，设为，则由几何知识，得：sL1sin L2sin (L1L2)sin ，又L1L2L设绳子的拉力大小为T，重物的重力为G.以滑轮为研究对象，根据平衡条件得2Tcos G，可见，对题图甲，当绳子右端慢慢向下移时，s、L没有变化，则不变，绳子拉力T1不变；对题
13、图乙，当绳子的右端从E向F移动的过程中，由于绳子的长度不变，所以两个绳子之间的夹角增大，cos 减小，则绳子拉力T2增大，故A、B、C错误，D正确.1.临界问题当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述.2.极值问题平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题.3.解决极值问题和临界问题的方法(1)极限法：首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点；临界条件必须在变化中去寻找，不能停留在一个状态来研究临界问题，而要把某个物理量推向极端，即极大和极小.
14、命题点三平衡中的临界与极值问题(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、公式极值、三角函数极值).(3)物理分析方法：根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值.例5如图12所示，质量为m的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30时恰能沿斜面匀速下滑.对物体施加一大小为F、方向水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角0时，不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：(1)
15、物体与斜面间的动摩擦因数；图12解析如图所示，未施加力F时，对物体受力分析，由平衡条件得mgsin 30mgcos 30(2)这一临界角0的大小.答案60解析设斜面倾角为时，受力情况如图所示，由平衡条件得：Fcos mgsin fNmgcos Fsin fN即“不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行”，此时，临界角060.变式5(2018河南省开封市第三次模拟)课堂上，老师准备了“”形光滑木板和三个完全相同、外表面光滑的匀质圆柱形积木，要将三个积木按图13所示(截面图)方式堆放在木板上，则木板与水平面夹角的最大值为A.30 B.45 C.60 D.90图13解析取0时，下面两圆柱之间将
16、会分开，无法稳定，应适当增大以保持系统稳定，此时下面两圆柱之间有弹力；当下面两圆柱之间的弹力恰好为0时，对应的为最小值；继续增大，右圆柱和上圆柱之间弹力减小，若太大，此两圆柱将分开，当上圆柱和右圆柱之间的弹力恰好为0，对应的为最大值.临界情况为max时，左边两圆柱的圆心连线在竖直方向上，保证上圆柱只受到两个力的作用恰好处于平衡状态，此时上圆柱与右圆柱间相互接触且无弹力，可得30.故A正确，B、C、D项错误.变式6(2019黑龙江省齐齐哈尔市调研)重力都为G的两个小球A和B用三段轻绳按如图14所示连接后悬挂在O点上，O、B间的绳子长度是A、B间的绳子长度的2倍，将一个拉力F作用到小球B上，使三段
17、轻绳都伸直且O、A间和A、B间的两段绳子分别处于竖直和水平方向上，则拉力F的最小值为图14解析对A球受力分析可知，因O、A间绳竖直，则A、B间绳上的拉力为0.对B球受力分析如图所示，则可知当F与O、B间绳垂直时F最小，FminGsin ，课时作业1.(2018湖北省黄冈中学模拟)如图1所示，与竖直方向成45角的天花板上有一物块，该物块在竖直向上的恒力F作用下恰好能沿天花板匀速上升，则下列说法中正确的是A.物块一定受两个力的作用B.物块一定受三个力的作用C.物块可能受三个力的作用D.物块可能受四个力的作用双基巩固练图1123456789101112解析物块沿天花板匀速上升，受力平衡，对物块受力分
18、析可知，若天花板对物块没有向下的压力，则物块只受到重力和向上的恒力.若天花板对物块有垂直天花板向下的压力，则物块必定受沿天花板向下的摩擦力，则物块受到重力、向上的恒力、垂直天花板向下的压力和沿天花板向下的摩擦力，所以物块可能受到两个力，也可能受到四个力，故A、B、C错误，D正确.1234567891011122.(多选)(2019安徽省六安市质检)如图2所示，水平地面上的L形木板M上放着小木块m，M与m间有一个处于拉伸状态的弹簧，整个装置处于静止状态.下列说法正确的是A.M对m无摩擦力作用B.M对m的摩擦力方向向左C.地面对M的摩擦力方向向左D.地面对M无摩擦力作用图2123456789101
19、112解析对m受力分析，m受到重力、支持力、水平向右的弹簧的拉力和木板的摩擦力，根据平衡条件知，M对m的摩擦力方向向左，故A错误，B正确；对整体受力分析，在竖直方向上受到重力和支持力平衡，若地面对M有摩擦力，则整体合力不为零，故地面对M无摩擦力作用，故C错误，D正确.1234567891011123.(2018广东省惠州市第三次调研)如图3所示，倾角为30，重为100 N的斜面体静止在粗糙水平面上.一根弹性轻杆一端垂直固定在斜面体上，杆的另一端固定一个重为20 N的小球，斜面体和小球处于静止状态时，下列说法正确的是A.斜面有向左运动的趋势，受到水平向右的静摩擦力B.弹性轻杆对小球的作用力为20
20、 N，方向垂直斜面向上C.球对弹性轻杆的作用力为20 N，方向竖直向下D.地面对斜面体的支持力为100 N ，方向竖直向上图3123456789101112解析先对小球受力分析，受到重力和杆的作用力，小球一直处于静止状态，故杆对球的力与球受到的重力二力平衡，故杆对球的力方向竖直向上，大小等于球的重力，为20 N，杆对球的力与球对杆的力是相互作用力，等值、反向、共线，故球对杆的力方向竖直向下，大小等于20 N，B错误，C正确；再对斜面体、杆、球的整体受力分析，受重力和地面的支持力，不受静摩擦力(如果受静摩擦力，不能保持受力平衡)，根据平衡条件，支持力大小等于总重力，为120 N，A、D错误.12
21、34567891011124.(2018山东省青岛市二模)如图4所示，水平面上A、B两物块的接触面水平，二者叠放在一起在作用于B上的水平恒定拉力F的作用下沿地面向右做匀速运动，某时刻撤去力F后，二者仍不发生相对滑动，关于撤去F前后下列说法正确的是A.撤去F之前A受3个力作用B.撤去F之前B受到4个力作用C.撤去F前后，A的受力情况不变D.A、B间的动摩擦因数1不小于B与地面间的动摩擦因数2图4123456789101112解析撤去F前，整体做匀速运动，故B受地面的摩擦力与F平衡，而A水平方向不受外力，故A不受B的摩擦力，B受重力、支持力、压力、拉力和地面的摩擦力共5个力作用；A只受重力和B对A
22、的支持力两个力的作用，A、B错误；撤去拉力F后，由于整体做减速运动， A受到重力和B对A的支持力及B对A的摩擦力3个力的作用，C错误；撤去拉力F后，由于整体做减速运动，整体的加速度a2g，而A的加速度aA2g1g，即21，D正确.1234567891011125.(2018陕西省安康市第二次质量联考)如图5所示，两个小球a、b的质量均为m，用细线相连并悬挂于O点.现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向夹角为30，已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，则弹簧的最短伸长量为图5123456789101112解析以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，如图
23、.根据平衡条件得知：F与T的合力与重力mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子Oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为：Fkx2mgsin mg，则弹簧的最短伸长量为x ，故B正确.1234567891011126.(2018安徽省芜湖市上学期期末)如图6甲所示，在粗糙水平面上静止放置一个截面为三角形的斜劈，其质量为M.两个质量分别为m1和m2的小物块恰好能沿两侧面匀速下滑.若现在对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力F1和F2，且F1F2，如图乙所示.则在两个小物块沿斜面下滑的过程中，下列说法正确的是A.斜劈可能向左运动B.斜劈受到地面向右的摩擦力作用C.斜劈对
24、地面的压力大小等于(Mm1m2)gD.斜劈对地面的压力大小等于(Mm1m2)gF1sin F2sin 图6123456789101112解析在未施加力之前，三个物体都处于平衡状态，故可以对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故支持力为(Mm1m2)g，没有摩擦力；施加力之后，m1、m2与M的摩擦力、弹力都不变，则M受力情况不变，斜劈仍保持静止，根据牛顿第三定律可知斜劈对地面的压力大小等于(Mm1m2)g，与地面间没有摩擦力，C正确.1234567891011127.(多选)(2018江西省重点中学协作体第二次联考)如图7所示，自重不计的横梁的一端固定在墙壁上的A点，另一端B点用绳悬挂在墙壁
25、上的C点，当重为G的物体由挂在梁上的B点处逐渐移至A点的过程中，横梁始终保持静止.问此过程中，A点对横梁作用力F的大小和CB绳对横梁的拉力T的大小是如何变化的A.F先增大后减小B.T一直减小C.F一直减小D.T先减小后增大图7123456789101112解析对B点受力分析，受重物的拉力，横梁的支持力和细线的拉力，如图所示，根据平衡条件，有T ， NGtan ，当重为G的物体由挂在梁上的B点处逐渐移至A点的过程中，减小，故N减小， T也减小；由于横梁处于平衡状态，故A点处对横梁作用力F与N等大，也减小，B、C正确.1234567891011128.(2018福建省龙岩市3月模拟)如图8所示，两
26、个相同的小物体P、Q静止在斜面上，P与Q之间的弹簧A处于伸长状态，Q与挡板间的弹簧B处于压缩状态，则以下判断正确的是A.撤去弹簧A，物体P将下滑，物体Q将静止B.撤去弹簧A，弹簧B的弹力将变小C.撤去弹簧B，两个物体均保持静止D.撤去弹簧B，弹簧A的弹力将变小图8123456789101112综合提升练解析由于不知道物体P与斜面之间的摩擦力情况，故撤去弹簧A不能判断物体P的运动状态，选项A错误；撤去弹簧A的瞬间弹簧B的长度不变，所以弹簧B的弹力不变，故选项B错误；将PQ看成整体可以知道，P和Q的摩擦力方向均沿斜面向上，且PQ整体的摩擦力大于整体重力沿斜面向下的分力，故撤去弹簧B后物体P和Q仍然
27、可以处于静止状态，弹簧A的弹力不变，故选项D错误，C正确.1234567891011129.(2018江西省赣州市十四县市期中)如图9所示，倾角为的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行.在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则A.c对b的摩擦力一定减小B.地面对c的摩擦力为零C.c对b的摩擦力一定增大D.地面对c的摩擦力一定减小图9123456789101112解析设a、b的重力分别为Ga、Gb.对a分析，绳子的拉力TGa；对b分析：若GaGbsin ，此时GafGbsin ，c对b的摩擦力方向沿斜面向上
28、，当沙子流出时，Ga减小，摩擦力增大；若GaGbsin ，刚开始一段时间有GaGbsin f，c对b的摩擦力方向沿斜面向下，随着Ga减小，摩擦力在减小，当减小到GaGbsin 时，摩擦力减小为零，随后GaGbsin ，跟第种情况一样，故A、C错误；123456789101112以b、c整体为研究对象，分析受力如图，根据平衡条件得知水平面对c的摩擦力fTcos Gacos ，方向水平向左在a中的沙子缓慢流出的过程中，摩擦力在减小，B错误，D正确10.(2018安徽省皖北协作区联考)如图10所示，两块固定且相互垂直的光滑挡板POQ，OP竖直放置，OQ水平，小球a、b固定在轻弹簧的两端，现有一个水平
29、向左的推力，作用于b上，使a、b紧靠挡板处于静止状态.现用力F推动小球b，使之缓缓到达b位置，则A.推力F变大 B.b对OQ的压力变大C.弹簧长度变短 D.弹簧长度变长图10123456789101112解析隔离a分析受力， 设此时a、 b间作用力与水平方向的夹角为，如图所示：小球到达b位置，当a、b重新处于静止状态时，由几何关系可知，增大，则sin 、tan 增大，F减小，N减小，根据胡克定律可知弹簧的形变量变小，所以弹簧长度变长，故D正确，C错误；123456789101112对ab的整体受力分析如图所示：由共点力的平衡条件可知，a、b重新处于静止状态前后，OQ挡板对b的支持力始终和a、b
30、的总重力大小相等，保持不变，推力FN在减小，故A、B错误.12345678910111211.(2018湖北省黄冈市质检)如图11所示，质量为M的物块被质量为m的夹子夹住刚好能不下滑，夹子由长度相等的轻绳悬挂在A、B两轻环上，轻环套在水平直杆上，整个装置处于静止状态.已知物块与夹子间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求：(1)直杆对A环的支持力的大小； 图11123456789101112123456789101112解析直杆对A、B环的支持力N大小相等，方向竖直向上，选取物块和夹子整体为研究对象，由平衡条件可得：2N(Mm)g(2)夹子右侧部分对物块的压力的大小.
31、解析由于物块恰好能不下滑，故物块受到两侧夹子的摩擦力为最大静摩擦力fm，fm等于滑动摩擦力，设此时夹子一侧对物块的压力为F，以物块为研究对象，由平衡条件可得：2fm MgfmF12345678910111212.(2019河北省邢台市调研)质量为M的木楔倾角为，在水平面上保持静止，当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑.如果用与木楔斜面成角的力F拉着木块沿斜面匀速上升，如图12所示(已知木楔在整个过程中始终静止).(1)当时，拉力F有最小值，求此最小值；图12123456789101112答案mgsin 2解析木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有mgsin mgcos ，即tan .木块在力F作用下沿斜面向上匀速运动时，有Fcos mgsin fFsin Nmgcos fN123456789101112则当时，F有最小值，Fminmgsin 2.(2)当时，木楔对水平面的摩擦力是多大？解析因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到的地面摩擦力等于F的水平分力，即fFcos ()当时，F取最小值Fminmgsin 2，123456789101112
