1、1专题二 力与物体的平衡第一部分：考纲要求 1力是物体间的相互作用，是物体发生形变和运动状态变化的原因。力是矢量。力的合成和分解。 2重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力。重心。 3形变和弹力，胡克定律。 4静摩擦，最大静摩擦力。 5滑动摩擦，滑动摩擦定律。 6共点力作用下物体的平衡。 力和物体的平衡是高中物理的重点内容，也是为近年来高考的一个热点内容，主要考查用正交分解法、三角形法处理共点力的平衡问题，用整体法和隔离法分析系统平衡问题，其题型主要是选择题。受力分析能力是高中物理的基本知识和能力，是学习其他知识的基础，高考中有大约 1/2 的题目都要涉及到受力分析。第二部分：考点梳理
2、一、力的分类1.按性质分 重力（万有引力） 、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力 2.按效果分 压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力 3.按产生条件分 场力（非接触力） 、接触力。二、弹力1.弹力的产生条件 弹力的产生条件是两个物体直接接触，并发生弹性形变。2.弹力的方向压力、支持力的方向总是垂直于接触面。绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。 杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。 3.弹力的大小对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律计算。对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹
3、力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。胡克定律可表示为（在弹性限度内）：F=kx，还可以表示成 F=k x，即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。“硬”弹簧，是指弹簧的 k 值大。 （同样的力 F 作用下形变量 x 小）三、摩擦力1.摩擦力产生条件摩擦力的产生条件为：两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势。这四个条件缺一不可。 两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件。2.滑动摩擦力大小 在接触力中，必须先分析弹力，再分析摩擦力。 只有滑动摩擦力才能用公式 F= FN，其中的 FN 表示正压力，不一定等于重力 G。3.静摩擦力大小必须明确，静摩擦力大小
4、不能用滑动摩擦定律 F= FN 计算，只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，既 Fm= FN2F1F2FOF1F2FOABva静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，其可能的取值范围是0F fF m4.摩擦力方向摩擦力方向和物体间相对运动（或相对运动趋势）的方向相反。摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度。通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同（作为动力） ，可能和物体运动方向相反（作为阻力） ，可能和物体速度方向垂直（作为匀速圆周运动的向心力） 。在特殊情况下，可能成任意角度。 四、力的合成与分解1.矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则（可简化成
5、三角形定则）平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法。由三角形定则还可以得到一个有用的推论：如果 n 个力首尾相接组成一个封闭多边形，则这 n 个力的合力为零。在分析同一个问题时，合矢量和分矢量不能同时使用。五、物体的受力分析 1.明确研究对象在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既研究对象所受的外力） ，而不分析研究对象施予外界的力。2.按顺序找力必须是先场力（重力、电场力、磁场力） ，后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力） 。3.只画性质力，不画效果
6、力画受力图时，只能按力的性质分类画力，不能按作用效果（拉力、压力、向心力等）画力，否则将出现重复。4.需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形（或三角形）在解同一个问题时，分析了合力就不能再分析分力；分析了分力就不能再分析合力，千万不可重复。六、共点力作用下物体的平衡1.共点力几个力作用于物体的同一点，或它们的作用线交于同一点（该点不一定在物体上） ，这几个力叫共点力。2.共点力的平衡条件 在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。3.判定定理物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡，则这三个力必为共点力。4.解题途径当物体在两个共点力作用下平衡时，这两个力一定等值反向；当物体在三个共点力作用下
7、平衡时，往往采用平行四边形定则或三角形定则；当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时，往往采用正交分解法。第三部分：习题演练弹力1、（09 高考 16 题）.如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O 为球心，一质量为 m 的小滑块，ABC3在水平力 F 的作用下静止 P 点。设滑块所受支持力为 FN。OP 与水平方向的夹角为。下列关系正确的是2、如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为 ，在斜杆下端固定有质量为 m 的小球，下列关于杆对球的作用力 F 的判断中，正确的是(A)小车静止时，F =mgcos方向沿斜杆向上(B)小车静止时，F=mgcos 方向垂直斜杆向上(C)小车向右以
8、加速度 a 运动时， sinmg(D)小车向左以加速度 a 运动时， ，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为22)(aF（garctn3如图所示，水平放置的两固定的光滑硬杆 OA、OB 成 角，在两杆上分别套以轻环 P、Q ，并用轻绳连接两环，现用恒力 F 沿 OB 方向拉环 Q，当两环达稳定时绳子的张力多大？摩擦力4如图所示，把一重力 G 的物体由零逐渐增大的力 F，将物体压在粗糙的竖直墙上，下面四幅图中哪一个能正确地表示物体所受摩擦力 f 与作用力 F 之间的函数关系（ ）5如图所示，物体放在粗糙的较长木板上，木板可以绕 M 端自由转动，若将其 N 端缓慢地抬起，木板与水平面的夹角为 0 时
9、，物体所受木板的静摩擦力达到最大值，其值为 fm，那么物体所受摩擦力 f 的大小随 角怎样变化？请作出示意图。（设物体所受的最大静摩擦力比同等条件下的滑动摩擦力略大）6如图所示，两物体 A、B 重力均为 10N，各接触面间的动摩擦因数都是 0.3，同时有两个水平力 F = 1N，分别作用在 A、B 上，A、B 处于静止状态，则地面对 B 以及 B 对 A 的摩擦力分别为：（ ）A6N、3N B1N 、1N C0、1N D02N7如图所示，放在水平地面上的物体 M 上叠放着物体 m，m 和 M 间有一处于压缩状态的轻质弹簧，整4个装置处于静止状态下面关于 M、m 受力分析正确的是：（ ）Am 受
10、到向水平右的摩擦力BM 受到 m 对它有水平向左的摩擦力C地面对 M 有水平向右的摩擦力 D地面对 M 没有摩擦力8、 （09 年高考 24 题）如图所示，某货场而将质量为 m1=100kg 的货物（可视为质点）从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物由轨道顶端无初速滑下。地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板 A、B，质量均为 m2=100kg，木板上表面与轨道末端相切。货物与木板间的动摩擦因数为 1，木板与地面间的动摩擦因数 2=0.2。 （最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取 g=10m/s2）（2） 若货物滑上木板 A 时，木板不动，而
11、滑上木板 B 时，木板 B 开始滑动，求 1 应满足的条件。9如图所示，粗糙斜面上物体 A 处于静止状态，设 A 物体质量为 m，与斜面间的动摩擦因数为 ，斜面倾角为 。现沿平行斜面底边 ab 方向，加一横向外力 F，此时物体仍然静止，则物体与斜面间摩擦力的大小为 ，方向 为 。 力的合成和分解10在探究共点力的合成的实验中，某同学得到如图所示的合力 F 与两分力夹角 的关系图则下列说法中正确的是：（ ）A合力的最大变化范围是 2NF12NB合力的最大变化范围是 2NF10NC两个分力的大小分别为 2N 和 8ND两个分力的大小分别为 6N 和 8N11如图所示，两个大小和一个小孩想推木箱 m
12、 向右沿 x 轴正方向运动，两个大小的拉力大小为分别为100N 和 50N，方向如图所示则小孩需要对木箱施加的最小推力大小为 _N，其方向与 x 正方向的夹角为 _12如图所示，跳伞运动呐打开伞后经过一段时间，将在空中保持匀速降落。已知运动员和他身上装备的总重量为 G1，圆顶形降落伞的伞面的重量为 G2，有 8 条相同的拉线一端与飞行员相连（拉线重力不计） ，另一端均匀分布在伞面的边缘上（图中没有把拉线都画出来），每根拉线和竖直方向都成 30角。那么每根拉线上的张力大小为（ ）A B C D 12312)(382141G共点力的平衡13如图所示，一木块放在水平面上，在水平方向共受到三个力的作用
13、，即 F1=10N，F 2=2N 和摩擦力的作用，木块处于静止状态，若撤去 F2，则木块受到的合力可能为（ ）A10N，方向向左 B6N ，向右 C2N，向右 D零14如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体 P 相连，5P 与斜放在其上的固定档板 MN 接触且处于静止状态，则斜面体 P 此刻受到的外力的个数有可能是( ) A、2 个 B3 个 C4 个 D、5 个15轻绳 AB 总长 l，用轻滑轮悬挂重 G 的物体。绳能承受的最大拉力是 2G，将 A 端固定，将 B 端缓慢向右移动 d 而使绳不断，求 d 的最大可能值。16如图所示，用两根轻绳把重为 G 的 AB 棒悬挂起
14、来，棒呈水平静止状态其中一根轻绳与竖直方向的夹角为 = 300，另一根轻绳与水平天花板的夹角也为 角，已知棒的长度为 0.60m，求棒的重心到右端 A 的距离为多少？动态平衡问题17如图所示，斜面体 P 放在水平地面上，物体 Q 放在斜面上当 Q 受到一个水平力 F 作用时，P 和Q 仍都保持静止，这时 Q 受到的静摩擦力大小为 F1、P 受到的水平面的摩擦力大小为 F2，现稍稍增大推力 F，而不破坏 P、Q 的平衡状态，则下列说法中正确的是：（ ）AF 1 和 F2 都变大 BF 1 变大，F 2 变小CF 1 变小，F 2 变大 DF 1 不变，F 2 变大18、重 G 的光滑小球静止在固
15、定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小 F1、F 2 各如何变化？ 19如图所示，轻绳 OA 的一端系在质量为 m 的物体上，另一端系在一个套在粗糙水平横杆 MN 上的圆环上。现用水平力 F 拉绳上一点，使物体从图中实线位置缓缓上升到图虚线位置，但圆环仍保持在原位置不动，则在这一过程中，拉力 F、环与横杆的静摩擦力 f 和环对杆的压力N，它们的变化情况是（ ）AF 逐渐增大， f 保持不变，N 逐渐增大BF 逐渐增大，f 逐渐增大，N 保持不变CF 逐渐减小，f 逐渐减小，N 保持不变DF 逐渐减小， f 逐渐增大，N 逐渐减小 20如图所
16、示，有两根立于水平地面上的竖直杆，将一根不能伸长的、柔软的轻绳的两端，分别系于竖直杆上不等高的两点 a、b 上，用一个光滑的动滑轮 O 悬挂一个重物后再挂在绳子上，达到平衡状态。现保持轻绳的 a 端不动，将 b 端缓慢下移。在此过程中，轻绳的张力的变化情况是 （ ） A保持不变 B不断增大C不断减小 D先增大，后减小A B621如图所示，绳的一端固定在墙上 A 点，另一端通过定滑轮吊一重物，杆 BC 可绕 B 点自由转动杆、滑轮、绳质及摩擦均不计将绳的 A 端沿墙稍向下移动，则下列判断中正确的是：A绳拉力、BC 杆受到的压力都增大B绳拉力减小，BC 杆受到的压力增大C绳拉力不变，BC 杆受到的
17、压力增大D绳拉力、BC 杆受到的压力都不变整体法和隔离法的灵活运用22在粗糙水平地面上放一个三角形木块 B，物体 A 受到沿斜面向上的拉力 F 作用后，能够沿斜面匀速上滑，如图所示在此过程中，三角形木块始终保持不动下列结论中正确的是：（ ）A地面对 B 有方向向左的摩擦力作用B地面对 B 有方向向右的摩擦力作用C地面对 B 的支持力大小等于 A 和 B 的重力之和D地面对 B 的支持力大小小于 A 和 B 的重力之和23、质量相同的小球 A、B 被细线连接，系于天花板上 O 点静止，如图所示。且小球 A 带正电荷，小球B 带等量负电荷。现加一水平向右的匀强电场，达到新的平衡时小球 A、B 的相对位置可能是（ ）24如图所示，半径为 R 的空心圆筒，其内有 A、B 两个完全相同的小球，且不计摩擦，重力均为 G，半径为 r，且 R/2 r R，则两球间的压力为多大？圆筒底部对 B 的支持力为多大？第四部分：技巧点拨准确且恰当的选取研究对象，进行正确的受力分析且能画出利于解题的受力视图；一定要透彻理解 F 合 =0 及其相关结论。会用几种常用方法(合成法、正交分解法、分解法、三角形法)解答三力平衡问题；会用动态三角形解答三力的动态平衡问题；会用正交分解法解答三个以上的力作用下的平衡问题；以及整体法和隔离法解决连接体的平衡问题。OABOABABOABOABOA B C D
