专题01 相互作用及物体的平衡(解析版)

2022年高考物理三轮冲刺与命题大猜想

专题01 相互作用及物体的平衡

目录

猜想一：突出摩擦力特点的考查提升对物理观念的理解 (1)

猜想二：优化情境凸显静态平衡中的数理结合 (5)

猜想三：通过构建跨过光滑动滑轮绳上拉力的牵连考动静平衡 (8)

猜想四：通过创建电学情境还原力学状态下的平衡问题 (11)

冲刺押题练习 (13)

猜想一：突出摩擦力特点的考查提升对物理观念的理解

【猜想依据】摩擦力由于其动静的变化以及方向的变化和大小的变化，分析难度较大，借助

摩擦力检验考生对物理概念的理解程度，能较好的考查考生的物理观念。

【必备知识】当物体的受力情况发生变化时，摩擦力的大小和方向往往会发生变化，有可能

导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化．常见的摩擦力突变模型如下：

分类案例图示

“静—静”突变

在水平力F作用下物体静止于斜面上，F突然

增大时物体仍静止，则物体所受静摩擦力的

大小或方向将“突变”

“静—动”突变物体放在粗糙水平面上，作用在物体上的水平力F从零逐渐增大，当物体开始滑动时，物体受水平面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力

“动—静”突变

滑块以v0冲上斜面做减速运动，当到达某位

置时速度减为零而后静止在斜面上，滑动摩

擦力“突变”为静摩擦力

“动—动”突变水平传送带的速度v1大于滑块的速度v2，滑

块受滑动摩擦力方向水平向右，当传送带突

然被卡住时，滑块受到的滑动摩擦力方向“突

变”为向左

【关键能力】

摩擦力的分析与计算的方法

1.静摩擦力的分析

(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小。

(2)物体有加速度时，若只受静摩擦力，则F f＝ma。若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力。

2.滑动摩擦力的分析

滑动摩擦力的大小用公式F f＝μF N来计算，应用此公式时要注意以下几点

(1)μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关；F N为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力。

(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关。

整体法与隔离法

整体法隔离法

概念将加速度相同的几个物体作为一个整体

来分析的方法

将研究对象与周围物体分隔开来分析的

方法

选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力

或系统整体的加速度

研究系统内物体之间的相互作用力

小学教育惩戒规则（试行）》正式施行，该《规则》明确教师在课堂教学和管理中对违纪行为较轻的学生可以当场实施书面检讨、罚站等教育惩戒措施。某同学在罚站时趁老师不注意，偷偷倚靠在墙壁上，可将其简化为下图所示情形：该同学的身体倚靠在光滑的竖直墙面上，双腿绷直向前探出，A处为脚踝，B处为胯部，均看作光滑的铰链，AB为双腿，看作轻杆，脚部（重力不计）与地面的动摩擦因数为μ，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（）

A．随着脚慢慢向前探出，该同学的腿部承受的作用力越来越大

B．该同学的脚可以向前探出到腿接近水平而后背依然倚靠在墙壁上

C．该同学的脚继续向前探出，地面对该同学的脚产生的作用力一定不变

D ．若该同学将身旁的某物体竖直提起，可能脚会滑出跌坐在地面上

【试题分析】：本题情境贴合学生实际体现试题情境的育人功能主要考查学生的理解能力以及建模能力，要求学生能将人体结构进行物理模型的抽象化处理转换为熟悉物理问题，解决的关键在于准确的受力分析及对摩擦力特点的准确把握。 【答案】A

【解析】A ．对人体受力分析如图，设腿与竖直方向夹角为θ，则墙面对人的支持力为

F 2=tan

G θ

腿对人体的支持力

1cos G

F θ

=

根据

1cos G

F θ

=

随着脚慢慢向前探出，则θ变大，该同学的腿部承受的作用力越来越大，选项A 正确； B ．当人脚向前伸到一定的程度，则地面对人的摩擦力可以增加到最大静摩擦力时，则再往前伸脚人体就会产生滑动，则该同学的脚不可以向前探出到腿接近水平而后背依然依靠在墙壁上，选项B 错误；

C ．该同学的脚继续向前探出，则θ变大，墙面对人的支持力F 2变大，由整体可知，地面对人脚的摩擦力变大；而地面对人脚的支持力不变，则地面对人脚的作用力变大，选项C 错误；

D ．该同学将身旁的某物品竖直提起，则G 变大，F 2变大，地面对人脚的摩擦力变大，但是人对地面的压力也成比例的变大，则人不可能脚会滑出跌坐在地面上，选项D 错误。 故选A 。

【例2】

(2022·安徽省淮北市高三第一次模拟考试物理试题卷)如图所示为两边支撑腿等长的“人字梯”，调节支撑腿之间的角度可以获取更大高度，所以是人们在生活和工作中经常使用

的登高工具。现有一个人站在“人字梯”的最高处，当两边支撑腿之间的角度增大时，则“人字梯”（ ）

A. 对地面的压力增大

B. 对地面的压力减小

C. 一条支撑腿受到的摩擦力减小

D. 一条支撑腿受到的摩擦力增大

【试题分析】本题情境新颖以生产生活中常见的人字梯为素材背景考查学生对三力交汇原理及摩擦力的理解。 【答案】D

【解析】AB ．“人字梯”与人的总质量不变，支撑腿的形状不影响其对地面的总压力，对地面的压力不变，A 、B 错误；CD ．由平面力系三力汇交原理，对梯子受力分析可得

tan N

f F α=

支持力大小不变为总重力一半，当两边支撑腿之间的角度增大时，α角也变大，则“人字梯”一条支撑腿受到的摩擦力增大，C 错误，D 正确。故选D 。

【例3】(2022·四川彭州中学模拟)(多选)如图所示，倾角为α的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物体a 放在斜劈的斜面上，轻质细线一端固定在物体a 上，另一端绕过光滑的定滑轮1固定在c 点，滑轮2下悬挂物体b ，系统处于静止状态.若将固定点c 向右移动少许，而物体a 与斜劈始终静止，则( )