1-1受力分析与物体平衡
第一章 物体的受力分析和静力学平衡方程
力的分解是力的合成的逆运算，因此也是按 平行四边形法则来进行的，但为不定解。在 工程实际中，通常是分解为方向互相垂直的 两个分力 运用力系加减原理和力的平行四边形法则可 以得到下面的推论： 物体受三个力作用而平衡时，此三个力的作 用线必汇交于一点。此推论称为三力平衡汇 交定理。 请自行证明。
6、作用与反作用定律 两个物体间的作用力与反作用力，总是 大小相等，方向相反，作用线相同，并分别 作用于这两个物体。这个公理概括了自然界 的物体相互作用的关系，表明 了作用力和 反作用力总是成对出现的。 必须强调指出，作用力和反作用力是分别作 用于两个不同的物体上的，因此，决不能认 为这两个力相互平衡，这与两力平衡公理中 的两个力有着本质上的区别。
1、柔索约束 由绳索、胶带、链条等形成的约束称为柔索 约束。这类约束只能限制物体沿柔索伸长方 向的运动，因此它对物体只有沿柔索方向的 拉力。
2、光滑面约束 当两物体直接接触，并可忽略接触处的摩擦 时，约束只能限制物体在接触点沿接触面的 公法线方向约束物体的运动，不能限制物体 沿接触面切线方向的运动，故约束反力必过 接触点沿接触面法向并指向被约束体，简称 法向压力。
2力的三要素实践证明力对物体的作用效应决定于力的大小方向包括方位和指向和作用点的位置这三个因素就称为力的三要素1力是矢量力是一个既有大小又有方向的量而且又满足矢量的运算法则因此力是矢量或称向量2力的单位力的国际制单位是牛顿或千牛顿其符号为n或kn3集中力均布力均布载荷集中力
第一篇 工程力学基础 概 述
第一节 静力学基本概念
一、 力的概念及作用形式 1、力的定义 力是物体之间相互的机械作用，这种作 用将使物体的机械运动状态发生变化，或者 使物体产生变形。前者称为力的外效应；后 者称为力的内效应。 2、力的三要素 实践证明，力对物体的作用效应，决定 于力的大小、方向（包括方位和指向）和作 用点的位置，这三个因素就称为力的三要素
高中物理复习：力与物体的平衡
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C 考点二 力学中物体的平衡
[知能必备] 1．平衡中的“三看”与“三想” (1)看到“缓慢”，想到“物体处于动态平衡状态”． (2)看到“轻绳、轻环”，想到“绳、环的质量可忽略不计”． (3)看到“光滑”，想到“摩擦力为零”．
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2．“四点”注意 (1)杆的弹力方向不一定沿着杆的方向． (2)摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向或相对运动趋势方向相反，但与物 体的运动方向无必然的联系． (3)如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力大小 相等，方向相反． (4)物体受到三个或三个以上力的作用时，可采用正交分解法求解．
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解析：D 对物体B受力分析可知，B一定受重力、支持力，将重力分解可知重 力有沿斜面向下的分力，B能匀速下滑，受力一定平衡，故A对B应有沿斜面向上的静 摩擦力；根据力的相互作用规律可知，A受到B的静摩擦力应沿斜面向下，故A、B错 误；对A、B整体受力分析，并将整体重力分解，可知沿斜面方向上，重力的分力与 摩擦力等大反向，故A受的滑动摩擦力沿斜面向上，大小为2mgsin θ，C错误；对A、 B整体受力分析，受重力、支持力和滑动摩擦力，由于匀速下滑，故重力沿斜面方向 的分力与滑动摩擦力平衡，故2mgsin θ＝μ·2mgcos θ，解得μ＝tan θ，选项D正确．
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C 考点三 电磁学中的平衡问题
1．电磁场中的常见力
[知能必备]
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2．处理电磁场中平衡问题的方法 与纯力学问题的分析方法大致相同，具体如下：
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[典例剖析] 角度1 电场中的平衡问题
(2021·陕西咸阳三模)如下图所示，甲、乙两带电小球的质量均为m，所 带电荷量分别为＋q和－q，两球间用绝缘细线2连接，甲球用绝缘细线1悬挂在天花 板上，在两球所在空间有沿水平方向向左的匀强电场，场强为E，且有qE＝mg，平衡 时细线都被拉直．则平衡时的可能位置图是( A )
2012高考物理二轮专题训练1 受力分析与物体的平衡
二轮复习专题训练－受力分析与物体的平衡姓名班级学号一、单项选择题1．如图2所示，倾斜天花板平面与竖直方向夹角为θ，推力F垂直天花板平面作用在木块上，使其处于静止状态，则()A．木块一定受三个力作用B．天花板对木块的弹力F N＞FC．木块受的静摩擦力等于mg cos θD．木块受的静摩擦力等于mg/cos θ2．如图3所示，倾角为30°，重为80 N的斜面体静止在水平面上．一根轻杆一端垂直固定在斜面体上，杆的另一端固定一个重为2 N的小球，小球处于静止状况时，下列说法正确的是() A．斜面有向左运动的趋势B．地面对斜面的支持力为80 NC．球对弹性轻杆的作用力为2 N，方向竖直向下D．弹性轻杆对小球的作用力为2 N，方向垂直斜面向下3．如图6所示，将半径为R的半球体放在地面上，一质量为m的小朋友(可视为质点)坐在球面上，他与球心的连线与水平地面之间的夹角为θ、与半球体间的动摩擦因数为μ，小朋友和半球体均处于静止状态，则下列说法正确的是()A．地面对半球体的摩擦力方向水平向左B．小朋友对半球体的压力大小为mg cos θC．小朋友所受摩擦力的大小为μmg sin θD．小朋友所受摩擦力的大小为mg cos θ4．一斜劈被两个小桩A和B固定在光滑的水平地面上，然后在斜面上放一物体C，如图7所示．下列判断正确的是()A．若A和B均未受到斜劈的挤压，则C一定处于静止状态B．若A和B均未受到斜劈的挤压，则C可能在沿斜面匀速下滑C．若只有A受到斜劈的挤压，则C一定在沿斜面加速下滑D．若只有B受到斜劈的挤压，则C一定在沿斜面减速下滑5．如图8所示，修建铁路、公路的路堤和路堑时，允许的边坡倾角最大值叫做“自然休止角”．如果边坡倾角超过自然休止角α会导致路基不稳定，下列关于自然休止角α与土壤颗粒之间的动摩擦因数μ的关系式正确的是()A．cot α=μ B．cot α＞μC．tan α＝μD．tan α＞μ6．如图13所示，顶端装有定滑轮的粗糙斜面体放在水平地面上，A、B两物体通过细绳连接，并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)．现用水平向右的力F作用于物体B上，将物体B缓慢拉高一定的距离，此过程中斜面体与物体A仍然保持静止．在此过程中下列说法正确的是()A．水平力F是恒力B．物体A所受斜面体的摩擦力一定变大C．斜面体对物体A的作用力不变D．斜面体所受地面的支持力一定不变7．如图15所示是给墙壁粉刷涂料用的“涂料滚”的示意图．使用时，用撑竿推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动，把涂料均匀地粉刷到墙上．撑竿的重力和墙壁的摩擦均不计，且撑竿足够长．粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓缓向上推涂料滚，设该过程中撑竿对涂料滚的推力为F1，涂料滚对墙壁的压力为F2，则()A．F1增大，F2减小B．F1增大，F2增大C．F1减小，F2减小D．F1减小，F2增大二、双项选择题8．如图1所示，在斜面上，木块A与B的接触面是水平的．绳子呈水平状态，木块A、B均保持静止．则关于木块A和木块B可能的受力个数分别为() A．2个和4个B．3个和4个C．4个和4个D．4个和5个9．如图4所示，将光滑的小球放在竖直挡板和倾角为α的固定斜面间．若缓慢转动挡板至与斜面垂直，则在此过程中()A．球对斜面的压力逐渐减小B．球对挡板的压力逐渐减小C．球对斜面的压力逐渐增大D．球对挡板的压力逐渐增大10．如图5所示，质量为m的物体在沿斜面向上的拉力F作用下沿放在水平地面上的质量为M 的粗糙斜面匀速下滑，此过程中斜面体保持静止，则地面对斜面()A．无摩擦力B．有水平向左的摩擦力C．支持力为(M＋m)g D．支持力小于(M＋m)g11．右图中有两个物体A、B，G A＝3 N，G B＝4 N，A用悬线挂在天花板上，B放在水平地面上，A、B间的弹簧的弹力为2 N，则悬线的拉力F T，B对地面的压力F N的可能值分别是()A．F T＝7 N，F N＝0B．F T＝5 N，F N＝2 NC．F T＝1 N，F N＝6 ND．F T＝2 N，F N＝5 N12．如图10所示，绳子质量、滑轮摩擦不计，物体M静止在倾角为θ的斜面上，若倾角θ增大，物体M仍然静止．下列判断正确的是()A．绳子的拉力增大B．物体M对斜面的正压力增大C．物体M受到的静摩擦力可能增大D．物体M受到的静摩擦力可能减小13．如图12所示，将截面为三角形、底面粗糙、斜面光滑的物块P放在粗糙的水平地面上，其右端点与竖直挡板MN靠在一起，在P和MN之间放置一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态．若用外力使竖直挡板MN以N点为轴缓慢地顺时针转动至挡板MN水平之前，物块P始终静止不动，此过程中，下列说法正确的是() A．MN对Q的弹力先减小后增大B．P对Q的弹力逐渐增大C．地面对P的摩擦力逐渐减小D．Q所受的合力逐渐增大14．两物体A、B，如图16连接且处于静止状态，已知M A＝2M B，A物体和地面的动摩擦因数为μ．现在给B上加一个水平力F，使物体B缓慢移动，物体A始终静止，则此过程中有() A．物体A对地面的压力逐渐变小B．物体A受到的摩擦力不变C．绳的拉力逐渐变大D．地面对A的作用力不变15．如图11所示，质量为M的斜面体A放在粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m 的小球B 置于斜面上，整个系统处于静止状态，已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为θ＝30°．不计小球与斜面间的摩擦，则( )A ．轻绳对小球的作用力大小为33mg B ．斜面对小球的作用力大小为2mgC ．斜面体对水平面的压力大小为(M ＋m )gD ．斜面体与水平面间的摩擦力大小为36mg 三、课后作业1．一个物体受三个共点力的作用，这三个力大小相等，互成120°.则下列说法正确的是( )A ．物体一定做匀速直线运动B ．物体所受合力可能不为零C ．物体所受合力一定为零D ．物体可能做匀变速曲线运动2．王飞同学练习拉单杠时，两臂平行握住单杠，在他两臂逐渐分开的过程中，手臂的拉力( )A ．逐渐变大B ．逐渐变小C ．先变小，后变大D ．先变大，后变小3．如图,一质量为M 的探空气球在匀速下降,若气球所受浮力F 始终保持不变,气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g .现欲使该气球以同样速率匀速上升,则需从气球吊篮中减少的质量为( )A ．)(2g F M -B ．.g F 2C ． g F M -2D ．04．如图1-3，由物体A 和B 组成的系统处于静止状态.A 、B 的质量分别为m A 和m B ,且m A >m B ,滑轮的质量和一切摩擦不计.使绳的悬点由P 点向右移动一小段距离到Q 点，系统再次达到静止状态.则悬点移动前后图中绳与水平方向的夹角θ将( )A ．变大B ．变小C ．不变D ．可能变大，也可能变小5．两滑杆上分别套A 、B 两圆环，两环上分别用细线悬吊着两物体C 、D ，如图所示，当它们都沿滑杆向下滑动时，A 的悬线始终与杆垂直，B 的悬线始终竖直向下.则( )A ．A 环做的是匀速运动B ．B 环做的是匀速运动C ．A 环与杆之间一定有摩擦力D ．B 环与杆之间一定无摩擦力6．如图所示，固定在水平地面上的斜面体顶端安装一定滑轮，两物块P 、Q 用轻绳连接并跨过定滑轮，P 悬于空中，Q 放在斜面上，均处于静止状态.不计滑轮的质量和绳子与滑轮间的摩擦，当用水平向右的恒力推Q 时，P 、Q 仍静止不动，则( )A ．Q 受到的摩擦力一定变小B ．Q 受到的摩擦力一定变大C ．轻绳上的拉力一定变小D ．轻绳上的拉力一定不变7．如图所示，一根轻弹簧上端固定在O 点，下端拴一个钢球P ，球处于静止状态.现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中弹簧与竖直方向的夹角θ＜90°，且弹簧的伸长量不超过弹性限度，并始终保持外力F的方向水平，则图1-9给出的弹簧伸长量x与cosθ的函数关系图象中，最接近的是()8.（双项）如图所示，人重600N，木板重400N，人与木板、木板与地面间的动摩擦因数皆为0.2，现在人用水平力拉绳，使他与木块一起向右匀速运动，则（）A.人拉绳的力是200NB.人拉绳的力是100NC.人的脚给木块摩擦力向右D.人的脚给木块摩擦力向左9. 现用两根绳子AO和BO悬挂一质量为10N的小球，AO绳的A点固定在竖直放置的圆环的环37，BO绳的B点可在环上滑动，已知每根上，O点为圆环的圆心，AO绳与竖直方向的夹角为绳子所能承受的最大拉力均为12N，则在B点沿环顺时针缓慢滑到N的过程中（）A. 两根绳均不断B. 两根绳同时断C. AO绳先断D. BO绳先断9. 所图所示，光滑斜面上安装一光滑挡板AO，挡板可绕O处铰链无摩擦转动，在挡板与斜面间放一匀质球，现使挡板从图示位置缓慢转至竖直位置，则此过N的变化情况可能是（）。
高中物理-专题一第1讲力与物体的平衡
第1讲 力与物体的平衡 专题复习目标学科核心素养 高考命题方向 1.本讲主要解决力学和电学中的受力分析和共点力的平衡问题，涉及的力主要有重力、弹力、摩擦力、电场力和磁场力等。
2．掌握力的合成法和分解法、整体法与隔离法、解析法和图解法等的应用。
科学思维：用“整体和隔离”的思维研究物体的受力。
科学推理：在动态变化中分析力的变化。
高考以生活中实际物体的受力情景为依托，进行模型化受力分析。
主要题型：受力分析；整体法与隔离法的应用；静态平衡问题；动态平衡问题；电学中的平衡问题。
一、五种力的理解1．弹力 (1)大小：弹簧在弹性限度内，弹力的大小可由胡克定律F ＝kx 计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解。
(2)方向：一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向。
2．摩擦力(1)大小：滑动摩擦力F f ＝μF N ，与接触面的面积无关；静摩擦力的增大有一个限度，具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求解。
(2)方向：沿接触面的切线方向，并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反。
3．电场力(1)大小：F ＝qE 。
若为匀强电场，电场力则为恒力；若为非匀强电场，电场力则与电荷所处的位置有关。
点电荷间的库仑力F ＝k q 1q 2r 2。
(2)方向：正电荷所受电场力方向与电场强度方向一致，负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反。
4．安培力(1)大小：F ＝BIL ，此式只适用于B ⊥I 的情况，且L 是导线的有效长度，当B∥I时，F＝0。
(2)方向：用左手定则判断，安培力垂直于B、I决定的平面。
5．洛伦兹力(1)大小：F＝q v B，此式只适用于B⊥v的情况。
当B∥v时，F＝0。
(2)方向：用左手定则判断，洛伦兹力垂直于B、v决定的平面，洛伦兹力不做功。
二、共点力的平衡1．平衡状态：物体静止或做匀速直线运动。
2．平衡条件：F合＝0或F x＝0，F y＝0。
热点1 受力分析和物体的平衡
热点1受力分析和物体的平衡1.(2023·河北唐山市二模)磁吸无线充电宝本身具有磁性，手机可以直接吸附在充电宝上进行无线充电，手机不与桌面接触，手机和充电宝整体由图示位置缓慢转至竖直，两者始终保持相对静止。
若充电宝与手机间的磁吸力大小保持恒定，则()A．手机始终受到三个力的作用B．充电宝对手机的弹力不变C．充电宝对手机的摩擦力逐渐减小D．充电宝对手机的作用力不变答案 D解析手机受重力、垂直于接触面的弹力、磁吸力和沿接触面向上的静摩擦力，手机和充电宝整体由题图所示位置缓慢转至竖直，两者始终保持相对静止，所以手机始终受到四个力的作用，故A错误；设手机与水平面的夹角为θ，根据平衡条件有F f＝mg sin θ，F N＝mg cos θ＋F吸，手机和充电宝整体由题图所示位置缓慢转至竖直，则θ逐渐增大，F吸不变，可知静摩擦力增大，充电宝对手机的弹力减小，故B、C错误；根据平衡条件可知，充电宝对手机的作用力始终与手机的重力平衡，所以充电宝对手机的作用力不变，故D正确。
2．(2023·福建福州市三模)有一种瓜子破壳器如图甲所示，将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间，按压瓜子即可破开瓜子壳。
破壳器截面如图乙所示，瓜子的剖面可视作顶角为θ的扇形，将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体A、B之间，并用竖直向下的恒力F按压瓜子且保持静止，若此时瓜子壳未破开，忽略瓜子的重力，不计摩擦，则()A ．若仅减小A 、B 距离，圆柱体A 对瓜子的压力变大B ．若仅减小A 、B 距离，圆柱体A 对瓜子的压力变小C ．若A 、B 距离不变，顶角θ越大，圆柱体A 对瓜子的压力越大D ．若A 、B 距离不变，顶角θ越大，圆柱体A 对瓜子的压力越小答案 D解析 瓜子处于平衡状态，若仅减小A 、B 距离，A 、B 对瓜子的压力方向不变，则大小也不变，A 、B 错误；若A 、B 距离不变，顶角θ越大，则A 、B 对瓜子压力的夹角越小，合力不变，则A 、B 对瓜子的压力越小，C 错误，D 正确。
物体的平衡与力矩分析(空间)
物体的平衡与力矩分析（空间）物体的平衡与力矩分析是力学中的重要概念。
在空间中，物体的平衡受到各个方向上的力的影响，通过力矩的分析可以确定物体是否处于平衡状态。
本文将详细介绍物体平衡和力矩分析的基本原理和应用。
一、平衡的条件物体处于平衡状态，需要满足两个条件：合力为零和合力矩为零。
1. 合力为零物体在空间中受到各个方向上的力，这些力的合力应为零。
合力为零意味着物体不会出现加速度，保持静止或匀速直线运动。
2. 合力矩为零物体在空间中受到的力还会产生力矩，力矩是力在力臂上的乘积。
合力矩为零意味着物体不会旋转，保持平衡。
二、力矩的计算力矩的计算可以通过叉乘的方式进行，即力矩等于力向量与力臂向量的叉乘。
1. 力矩的大小力矩的大小由力的大小、力的方向以及力臂的长度决定。
假设力的大小为F，力的方向与力臂的夹角为θ，力臂的长度为r，则力矩的大小可以表示为|M| = F × r × sinθ。
2. 力矩的方向力矩的方向遵循右手定则，当右手的四指指向力臂的方向，拇指所指向的方向即为力矩的方向。
根据右手定则，力矩可以分为正负两种方向，正方向表示产生逆时针旋转，负方向表示产生顺时针旋转。
三、力矩分析的应用力矩分析在实际应用中有着广泛的应用，下面介绍几个例子。
1. 杠杆原理杠杆原理是力矩分析的重要应用之一。
当杠杆平衡时，可以利用力矩的原理求解未知力或未知距离。
根据杠杆原理，物体平衡时，所有力矩的和为零。
通过解方程可以求解出未知力或未知距离。
2. 平衡天平平衡天平是力学实验中常用的工具，通过平衡天平可以测量物体的质量。
天平的平衡依赖于力矩的平衡。
可以通过在两端放置不同的质量来调整天平的平衡，使得天平两端的合力矩为零，从而实现平衡。
4. 斜面平衡斜面上的物体平衡可以通过力矩分析来解决。
在斜面平衡问题中，重力被分解为垂直于斜面和平行于斜面的两个力。
通过力矩的平衡，可以求解斜面上物体的受力情况。
5. 悬挂物体悬挂物体的平衡可以通过力矩分析来解决。
受力分析 共点力作用下物体的平衡【讲】解析版(1)
专题2.2 受力分析共点力作用下物体的平衡【讲】目录一讲核心素养 (1)二讲必备知识 (1)【知识点一】物体的受力分析 (1)【知识点二】静态平衡问题 (5)【知识点三】共点力作用下物体的动态平衡 (8)三．讲关键能力 (15)【能力点】.会分平衡中的临界与极值问题 (15)四．讲模型思想 (18)“挂件衣钩滑轮”类模型-------正Y模型 (18)一讲核心素养1.物理观念：受力分析、平衡条件。
(1)能应用三大性质力的特点及物体的运动状态分析物体的受力情况建立相互作用观。
(2)理解平衡的标志词如静止、匀速直线、缓慢等并能结合平衡条件建立物理方程。
2.科学思维：整体法、隔离法、合成法、分解法、矢量三角形法、相似三角形法、拉密定理。
(1).能用整体法、隔离法、等分析多物体系的受力情况。
(2)会利用合成法、分解法求解静态平衡类问题。
(3)会用矢量三角形法、相似三角形法、拉密定理等分析动态平衡问题。
3.科学态度与责任：在生产、生活情境中，体验物理学技术的应用。
能用静力学的知识解决以生活中的实际问题为背景的问题，体会物理学的应用价值激发学生学习欲望。
二讲必备知识【知识点一】物体的受力分析1.力学中的五种力2.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来，并画出受力示意图的过程。
(2)一般步骤3.整体法与隔离法沿固定粗糙斜面匀速下滑，在下滑过程中B的受力个数为()A．3个B．4个C．5个D．6个【答案】B【解析】先以A为研究对象，分析受力情况：重力、B的竖直向上的支持力，B对A没有摩擦力，否则A 不会匀速运动．再对B研究，B受到重力、A对B竖直向下的压力、斜面的支持力和滑动摩擦力，共4个力，B正确．【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。
要求考生能结合基本性质力的特征分析物体的受力情况建立相互作用观。
【必备知识】受力分析的两个常用判据(1)条件判据：不同性质的力产生条件不同，进行受力分析时最基本的判据是根据其产生条件判断力是否存在．(2)效果判据：有时候是否满足某力产生的条件是很难判定的，可先根据物体的运动状态进行分析，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力．①物体平衡时必须保持合外力为零．②物体做变速运动时必须保持合力方向沿加速度方向，合力大小满足F＝ma.③物体做匀速圆周运动时必须保持合外力大小恒定，满足F＝，方向始终指向圆心．【变式训练】[2020·天津市东丽区等级考试模拟(三)]如图所示，水平面上的P、Q两物块的接触面水平，二者叠在一起在作用于Q上的水平恒定拉力F的作用下向右做匀速运动，某时刻撤去力F后，二者仍能不发生相对滑动。
受力分析_物体的平衡
答案：5mg
如图所示，物体A靠在竖直墙面上， 在力F作用下，A、B保持静止.物体B的 受力个数为（ ） A．2 B．3 C．4 D．5
• 如图所示，质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙 和水平面问，处于静止状态.m与M相接触边与竖直方向的夹角为 α若不计一切摩擦，求： • （1）水平面对正方体M的弹力大小； • （2）墙面对正方体m的弹力大小.
推论(1)：若物体受多个力作用而平衡，则其 中任意一个力与其余力的合力 一定大小相等， 方向相反，且作用在同一直线上 .
推论(2)：若一个物体受三个力而平衡，则三 个力中任意两个力的合力必与第三个力 大小相 等，方向相反，且作用在同一直线上 .若这三个 力是非平行力，则三个力一定是 共点力 (三力 交汇原理)．如果将这三个力的矢量平移，则一定 可以得到一个首尾相接的 封闭三角形 .
二、运用正交分解法解决物体的平衡问题的主 要依据是什么？
解答：若物体处于平衡状态，则所受合外力 为零，在两个相互垂直的方向上将所有力分解后， 在两个方向上分别合成，在这两个方向上的合力 都为零，从而获得两个独立的方程．正交分解法 的优点是避免了多个成特殊角度的力的矢量合成， 分解后，只要处理一条直线上的力的合成问题．
整体法与隔离法在平衡问题中的应用
• 例3：如图235所示，在墙角外的水平地面上，静止放一质量为 4m、倾角为37°的三角形木块，在木块斜面与竖直墙壁间静止放 有一质量为m的光滑的小球，则木块对地面压力的大小为 ________，地面对木块的静摩擦力大小为________．
解析：对m有：FN 2 cos ＝mg FN 2 sin ＝FN 1 得：FN 1＝mg tan 4mg mg FN 对整体有： FN 1 Ff 1 FN 5mg 得： 3 Ff 1 mg tan mg 4
2021届高考物理二轮复习讲义： 专题1第1讲力与物体的平衡
第1讲力与物体的平衡要点提炼1.物体的受力分析(1)正确的受力分析是解决力的平衡、动力学、能量等问题的前提。
在受力分析时，为防止漏力或多力，要按正确的顺序分析研究对象受到的力。
(2)分析物体受力的顺序说明：分析弹力和摩擦力时，要对研究对象与周围物体接触的每处都考虑。
(3)对研究对象所受力的大小、方向，哪些已知、哪些未知要明确。
(4)带电量一定的粒子在匀强电场中受到的电场力一定为恒力，在匀强磁场中受到的洛伦兹力大小会随着速度大小的改变而改变，方向会随着速度方向的改变而改变。
2．物体受力平衡的分析(1)物体受力平衡时的运动状态：静止或做匀速直线运动，即加速度为零。
(2)物体受力平衡时的受力特点：物体所受力的合力为零。
①三个共点力平衡：其中任意一个力与其余两个力的合力一定大小相等，方向相反；若有两个力等大，则这两个力一定关于第三个力所在直线对称；表示三个力的有向线段可以组成一个首尾相接的矢量三角形。
②多个共点力平衡：任意方向上合力为零；建立直角坐标系后，两个坐标轴上的合力均为零，即F x合＝0，F y合＝0；物体受N个力作用而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余N－1个力的合力一定等大反向。
③动态平衡：物体在缓慢移动过程中，可以认为物体时刻处于平衡状态，其所受合力时刻为零。
动态平衡的常用处理方法有：图解法、解析法、相似三角形法等。
④带电粒子或带电物体在复合场中处于平衡状态时，所受合力为零；带电粒子(或微粒)在重力、恒定电场力和洛伦兹力共同作用下的直线运动必然是匀速直线运动。
高考考向1 物体的受力分析例1 (2020·吉林长白山市二模)如图所示，倾斜的滑杆上套有一个圆环(所受重力不可忽略)，圆环通过轻绳拉着一个物体，在圆环沿滑杆下滑的过程中，轻绳始终竖直。
下列说法正确的是( )A．物体做匀速直线运动B．轻绳对物体的拉力大于物体受到的重力C．圆环可能不受摩擦力的作用D．圆环受三个力作用解析圆环沿滑杆下滑的过程中，轻绳始终竖直，物体只受竖直方向的重力和轻绳的拉力作用，这两个力的合力不可能沿滑杆方向，故这两个力为一对平衡力，物体做匀速直线运动，故A正确，B错误；圆环与物体的运动情况相同，即做匀速直线运动，处于平衡状态，则圆环受到重力、轻绳的拉力、滑杆的支持力和摩擦力四个力作用，故C、D错误。
机械设计基础课件 第1章 物体的受力分析与平衡
1.1.3 物体的受力分析与受力图
（3）取整体为研究对象 由于铰链C处所受的力FC、 FC 为作用与反作用关系，这些力成对地出 现在整个系统内，称为系统内力。内力 对系统的作用相互抵消，因此可以除去 ，并不影响整个系统平衡，故内力在整 个系统的受力图上不必画出，也不能画 出。在受力图上只需画出系统以外的物 体对系统的作用力，这种力称为外力。
作用于圆柱销上有重力G，杆AB和AC的反力FAB和FAB; 因杆AB和AC均为二力杆，指向 暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显然这是一个平面汇交的平衡力系。
（2）列平衡方程
Fx 0 : FAB FAC cos60 0 F 0 : F sin 60 G 0 y AC
y
G E
FRx Fx1 Fx 2 Fx 3 Fx
FRy Fy1 Fy 2 Fy 3 Fy
Fry
Fy2 D Fy3 Fy1 F3 A F2
C
FR
α FR1
F1 B
合力投影定理:
合力在某轴上的投影，等于各 分力在同一轴上投影的代数和。
FR = F + F = tan Fy Fx
1.力在坐标轴上的投影 2.力的合成、合力投影定理
FR1 F1 F2 FR FR1 F3 F1 F2 F3 FRx ab gb ab ( ge be )
ab be ge
ab ac ad
o x
d Fx3 a c Fx2 Fx1 g b e
2.力系 是指作用在物体上的一组力的集合
5
1.1 基本概念和物体的受力分析
3.静力学公理
公理1：力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的 大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的对角线来表示。
受力分析与物体的平衡
受力分析与物体平衡一．共点力物体同时受几个力的作用，如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点，这几个力叫共点力．能简化成质点的物体受到的力可视为共点力。
二、平衡状态物体保持静止．．．．状态（或有固定转轴的物体匀速转动）．．．．．或匀速运动注意：这里的静止需要二个条件，一是物体受到的合外力为零，二是物体的速度为零，仅速度为零时物体不一定处于静止状态，如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻，物体速度为零，但物体不是处于静止状态，因为物体受到的合外力不为零．共点力的平衡：如果物体受到共点力的作用，且处于平衡状态，就叫做共点力的平衡。
共点力的平衡条件：为使物体保持平衡状态，作用在物体上的力必须满足的条件，叫做两种平衡状态：静态平衡v=0;a=0 动态平衡v≠0;a=0①瞬时速度为0时,不一定处于平衡状态. 如:竖直上抛最高点.只有能保持静止状态而加速度也为零才能认为平衡状态.②.物理学中的“缓慢移动”一般可理解为动态平衡。
三、共点力作用下物体的平衡条件（1）物体受到的合外力为零．即F合=0 其正交分解式为F合x=0 ；F合y=0（2）某力与余下其它力的合力平衡（即等值、反向）。
二力平衡：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，并作用于同一物体(要注意与一对作用力与反作用力的区别)。
三力平衡：三个力的作用线(或者反向延长线)必交于一个点,且三个力共面.称为汇交共面性。
其力大小符合组成三解形规律。
三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量 形；任意两个力的合力与第三个力等大、反向(即是相互平衡)推论：①非平行的三个力作用于物体而平衡，则这三个力一定共点。
②几个共点力作用于物体而平衡，其中任意几个力的合力与剩余几个力（一个力）的合力一定等值反向三力汇交原理：当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时，这三个力必交于一点；说明：①物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时,取出其中的一个力,则这个力必与剩下的（N-1）个力的合力等大反向。
受力分析与物体平衡
受力分析与物体平衡首先，我们来了解一下受力的基本概念。
力是一种物理量，它是物体相互作用的结果。
力可以改变物体的状态，包括速度、方向和形状等。
力的大小通常用牛顿（N）来表示，方向用矢量表示。
当多个力作用在一个物体上时，它们可以产生合力，合力决定物体的运动状态。
受力分析是将力学问题分解为各个力的分析，进而来研究物体的运动状态及其产生的影响。
受力分析的关键是确定力的大小和方向，以及它们相对物体的作用点。
在进行受力分析时，有几个基本的原理需要了解：1.牛顿第一定律（惯性定律）：如果一个物体没有外力作用，或者受到的合力为零，则物体将保持静止状态或恒定速度的匀速直线运动。
2. 牛顿第二定律：当一个物体受到合力时，它的加速度与该合力成正比，与物体的质量成反比。
这个关系可以用公式 F=ma 来表示，其中 F 代表合力，m 代表物体的质量，a 代表物体的加速度。
3.牛顿第三定律：对于作用在两个物体上的力，如果物体A对物体B 施加力F1，那么物体B对物体A施加的反力F2大小相等，方向相反。
有了这几个原理作为基础，我们可以用受力分析来判断一个物体是否平衡。
物体平衡是指物体在力的作用下，不发生位置的变化。
在平衡状态下，物体的合力为零，合力的方向和大小都是重要的。
如果合力不为零，物体将发生加速度，从而改变位置。
根据牛顿第一定律，如果物体合力为零，物体将保持静止或恒定速度的匀速直线运动。
要判断一个物体是否平衡，我们可以进行以下步骤：1.绘制物体受力示意图：将物体绘制为一个简化的图形，标明所有作用在它上面的力，力的方向和大小。
力可以用箭头表示，箭头指向力的方向，箭头长度标明力的大小。
2.分析力的平衡条件：在受力示意图中，力沿物体的方向分为x轴和y轴的分量。
将所有作用在物体上的力分解为x轴和y轴的分量，然后根据受力平衡条件，计算x轴和y轴方向上的合力。
3.判断合力是否为零：根据受力平衡条件，判断x轴和y轴方向上的合力是否为零。
1.第一章 刚体的受力分析及其平衡规律
6
三、平衡、平衡力系 平衡、
合力：若一个力与一个力系等效， 合力：若一个力与一个力系等效，则称这个力为 该力系的合力， 该力系的合力，该力系中的各力称为该合力的分 力。
力系的合成
分力
力的分解
合力 合力
分力
7
四、力的基本性质 公理一 二力平衡公理
要使刚体在两个力作用下维持平衡状态， 要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也 只须这两个力大小相等、方向相反、 只须这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线 作用。 （等值、反向、共线） 作用。 等值、反向、共线） 二力杆件： 二力杆件：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力 杆件。 杆件。
A
或 F
N 等。
F
4.力的单位 力的单位 在国际单位制中，力的单位是牛顿 在国际单位制中，力的单位是牛顿 （N） ） 1 N = 1公斤 米/秒2 （kg •m/s2 ） 公斤•米 秒 公斤
3
q(x)
5.力的分类 力的分类
⑴力的分类 力
体积力 表面力 集中力 分布力 均布力 非均布力 a
A l/2 l
R = Rx + Ry = ∑ X + ∑ Y
2 2 2
2
R tg θ = R
y x
41
（二）平面汇交力系的平衡、平衡方程 平面汇交力系的平衡、
平面汇交力系平衡的必要与充分条件是该力系 的合力为零。 的合力为零。
R = 0 ⇒ Rx + R y = X 2 + Y 2 = 0
2 2
∑X =0 ∑Y = 0
T a
A b B
Q
q b B
⑵均布载荷 用载荷集度q （N /m）表示, 载荷集度 ）表示, q 指单位轴长上的载荷量。 指单位轴长上的载荷量。
物体受力平衡的受力分析
力的平衡的注 意事项：分析 受力时要注意 力的方向和大 小，避免出现 错误的分析结
果。
THANK YOU
汇报人：XX
力的合成与分解法
力的合成法：将多 个力合成一个力， 使合力为零，实现 受力平衡。
力的分解法：将一 个力分解为多个力， 使分力互相抵消， 实现受力平衡。
力的平衡条件：物 体所受合力为零， 即加速度为零。
力的平衡方程：根 据力的平衡条件建 立方程，求解未知 量。
牛顿第二定律法
定义：根据牛顿第二定律，物体受力平衡时，加速度为零 分析步骤：先确定研究对象，分析其受力情况，列出牛顿第二定律方程， 解方程求解未知量 适用范围：适用于分析受力的平衡问题，特别是加速度为零的平衡问题
注意事项：在分析受力时，要注意区分平衡力和反作用力，避免出现错误。
物体受力平衡的实例分析
静力学中的受力平衡分析
静力学基本概念：静力学是研究物体在力作用下保持平衡或静止状态的科学。
受力平衡分析方法：通过对物体进行受力分析，找出平衡力的作用点、大小和方向，从 而确定物体的平衡状态。
实例分析：通过具体实例，如桌子上的书、悬挂的吊灯等，分析其受力平衡情况。
机械工程：各种机器和设备的正常运行需要保证受力来自衡，以减少磨损和延长使用寿命。
物理实验：物体受力平衡的原理在物理实验中广泛应用，如测量重力加速度、验证牛顿第 二定律等。
物体受力平衡的注意事项
力的方向判断
判断力的方向时，要明确力的作用点 判断力的方向时，要分析力的作用效果 判断力的方向时，要考虑力的性质 判断力的方向时，要结合物体的运动状态
物体受力平衡时，各个力的大小相等、方向相反。
物体受力平衡是物体运动状态保持不变的必要条件。
物体的受力分析和静力平衡方程
力的作用线）
O
常用粗体F表示力矢量，而用F表示力的大小
力的单位： N(牛顿)，kN(千牛)
HM 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
第一章 物体的受力分析和静力平衡方程
Ø 关于力的几点说明
力按作用方式可分为体积力和表面力两类；
当物体间的相互作用面积可以抽象为一个点（作用点）， 则力称为集中力。否则，称为分布力。
(3) 圆柱铰链约束（圆柱铰、中间铰） 圆柱铰链由销钉将两个钻有同样大小孔的构件连接而成。 销钉只限制两构件间相对移动，而不限制相对转动。因此， 约束反力的方向往往预先不能确定，但是，其作用线必垂 直于销钉（接触点公法线）并通过销钉中心。
约束反力方向不定
FN
1、销钉
2、构件
局部放大图
HM 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
是否与二力构件相连，是，则由二力构件的分离体图确定。 二力构件的连接点受力方向，而它的相反方向（反作用力 的方向）就是所求方向; 根据主动力系和约束的性质确定反力方向。
HM 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
第一章 物体的受力分析和静架，试分别画出刚架AC和 刚架CB的受力图。
约束反力（反力）：约束对物体作用的力。
注意：约束反力的方向必与该约束所能够阻碍的位移方向 相反。 在静力学中，约束反力和物体受到的其它已知力（主动力） 组成平衡力系，因此，可用平衡条件求出未知的约束反力。
HM 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
第一章 物体的受力分析和静力平衡方程
FR
HM 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
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压或被支持的物体．
绳的拉力一定沿绳而指向绳收缩的方向．同一根轻绳 各处的拉力都相等． 杆的作用力未必沿杆方向，要结合所受的其他力和物 体运动状态来分析．
( )
专题一
相互作用与牛顿运动定律
3．摩擦力
(1)产生条件：两物体间有弹力，接触面不光滑，有相 对运动或相对运动趋势． (2)方向：对滑动摩擦力，沿接触面，和物体相对运动 的方向相反；对静摩擦力，沿接触面，和物体相对运动趋
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友情提示
(1)三个力作用下物体平衡，这三个力共线
(
或共点，且共点的三力构成闭合的矢量三角形． (2)几个互不平行的力作用在物体上，使物体处于平衡 状态，则其中一部分力的合力必与其余部分力的合力等大 反向．
)
专题一
相互作用与牛顿运动定律
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
(2)方向：竖直向下．
2．弹力 (1)产生条件：两个物体接触，且接触面之间有弹性形 变． 友情提示 弹力的有无常用“假设法”并结合运动状
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
一、几种常见的力 1．重力 一、几种常见的力 (1)大小：地面附近 G＝mg. 1．重力 Mm (1)大小：地面附近 G＝mg. 在两极：mg＝F 万＝G 2 R Mm Mm 4π2 在两极：mg＝F 万＝G 向＝G 2 －mR 2 在赤道：mg＝F 万－F R2 R T2 Mm 4π 友情提示 越向南、北两极，重力加速度 g 越大．因地 在赤道：mg＝F 万－F 向＝G 2 －mR 2 R T GM 友情提示 越向南、北两极，重力加速度g＝ 2 g 越大．因地 球自转对 G 影响很小，故常认为 G＝F 万，即 R GM 球自转对 G 影响很小，故常认为 G＝F 万，即 g＝ 2 R
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
[例1]
(2011·盐城模拟)如图所示，表面粗糙的斜面体
A放置在水平面上，物块P被平行于斜面的弹簧拴着静止在 斜面上，弹簧的另一端固定在挡板B上．关于P、A受力情 况的分析，正确的是( )
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
5．洛伦兹力
(1)大小：F洛＝qvB(v是垂直磁场的有效速度) (2)方向：由左手定则判断． 6．安培力 (1)大小：F安＝BIL(L为垂直磁场的有效长度) (2)方向：由左手定则判断．
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《 走 向 高 考 》 二 轮 专 题 复 习 · ( 物 理 新 课 标 版
题中的一个知识点加以体现，因此在复习本专题时，应做
到熟练掌握受力分析，正确理解运动和力的关系、并趋向 于用牛顿运动定律解决生活、科技、生产实际问题．
)
专题一
相互作用与牛顿运动定律
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Ⅱ Ⅱ
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
本专题内容在近几年的高考试题中均有体现，若单独
考查，则大多数情况是以选择题的形式出现，难度适中， 若综合考查则常渗透于综合计算题中，更多的是体现在实 际问题中，甚至与功和能，电场中的带电粒子，磁场中的 通电导线和带电粒子，电磁感应等结合起来，作为综合试
专题一
相互作用与牛顿运动定律
友情提示
(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现．
(2)F 洛 ⊥B，F 洛 ⊥v，即F 洛 永远垂直于B与v所决定的 平面，但B、v未必垂直．
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(3)F安⊥B，F安⊥I，即F安垂直于B与I所决定的平面，
但B与I未必垂直．
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(2)Ff ＝μFN 只用来计算滑动摩擦力．静摩擦力的大小
常需对物体进行受力分析和运动分析，然后利用平衡条件 或牛顿运动定律确定．
)
专题一
相互作用与牛顿运动定律
4．电场力 Q1Q2 (1)大小：F 电＝k 2 (真空中点电荷)； r F 电 ＝Eq(任何电场)． (2)方向：正电荷所受的电场力与电场强度的方向相 同，负电荷所受的电场力与电场强度的方向相反．库仑力 的方向沿两点电荷的连线，且同性相斥，异性相吸．
[解析]
铁块b匀速运动，故铁块b受重力、斜面对
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它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的静摩擦力，选 项A正确；将a、b看做一个整体，竖直方向：F＝Ga＋Gb， 选项D错误；整体水平方向不受力，故木块与竖直墙面间 不存在水平弹力，没有弹力也就没有摩擦力，选项B、C均
专题一
相互作用与牛顿运动定律
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
力的合成和分解 牛顿运动定律、牛顿运动定律的应用
B．不为零，方向向右 C．不为零，方向向左 D．不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右 [解析] 物块匀速下滑，由平衡条件可知物块受到 斜劈的作用力的合力竖直向上，根据牛顿第三定律可知物 块对斜劈的作用力的合力竖直向下，故斜劈没有相对地面 运动的趋势，即不受地面对它的摩擦力，选项A正确． [答案] A
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
A. 5
B．2
5 C. 2
D.
2
[解析]
对绳圈进行受力分析， 段绳子的拉力大 bc
小 Tbc＝m1g.由几何知识可知平衡后，bc 段与水平方向的 2 夹角的正弦 sinθ＝ .再由平衡条件可得 Tbcsinθ＝m2g， 5 m 5 则 1＝ ，选项 C 正确． m2 2
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
A．物块P一定受到斜面体A对它的摩擦力作用
B．斜面体A一定受到水平面对它的摩擦力作用 C．斜面体A对物体P的作用力一定竖直向上 D．地面对斜面体A的作用力一定竖直向上
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
A．Ffa大小不变
B．Ffa方向改变 C．Ffb仍然为零 D．Ffb方向向右 [答案] AD [解析] 右侧细绳剪断瞬间，其拉力变为零．弹簧 上的弹力不变，物体b受水平向右的摩擦力，选项D正确；
相互作用与牛顿运动定律
警示
使用分解法的关键是明确力的作用效果，确定
分力的方向，然后画出平行四边形．
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
3．求解平衡问题极值的方法
(1)解析法：根据平衡条件列方程，利用数学方法求极 值． (2)图解法：根据物体的平衡条件作力的矢量图，利用 矢量三角形和相似三角形动态分析求解．
专题一
相互作用与牛顿运动定律
A．木块a与铁块b间一定存在摩擦力
B．木块与竖直墙面间一定存在水平弹力 C．木块与竖直墙面间一定存在摩擦力 D．竖直向上的作用力F大小一定大于铁块与木块的重 力之和
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[答案] A
( )
专题一
相互作用与牛顿运动定律
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专题一
相互作用与牛顿运动定律
(2011·山东)如图所示，将两块相同的木块a、b置于粗
糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于 墙壁．开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均 有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb＝0，现将右 侧细绳剪断，则剪断瞬间( )
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势的方向相反．
(3)大小：①滑动摩擦力：Ff＝μFN.FN为接触面之间的 正压力，不一定等于物体重力．
( )
专题一
相互作用与牛顿运动定律
②静摩擦力：0＜Ff≤Fm，随其他受力和运动状态的改
变而改变． 警示 (1)相对运动或相对运动趋势的方向与物体的运 动方向可能相反，也可能相同．即摩擦力既可充当阻力， 也可充当动力．
错.
( )
专题一
相互作用与牛顿运动定律
[例2]
(2011·海南)如图所示，粗糙的水平地面上有一 )
斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈