高中物理-专题一 力与物体的平衡

专题一力与物体的平衡

专题复习定位解决问题

本专题主要解决各种性质力的分析及平衡条件的应用。涉

及到的力主要有重力、弹力、摩擦力、电场力和磁场力等。高考重点

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。

题型难度

以选择题为主，有时候在计算题中的某一问或者单独以计

算题的形式命题，题目难度一般为中档题。

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＝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。真空中点电荷间的库仑力F＝k q1q2 r2。

(2)方向：正电荷所受电场力方向与场强方向一致，负电荷所受电场力方向与场强方向相反。

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。

6.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。

(3)常用推论

①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。

②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。

1.解题基本思路

确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论。

2.常用技巧方法

(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们的方向时常用假设法。

(2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、图解法等。

3.电学中的平衡

(1)带电体的平衡问题仍然满足平衡条件，只是要注意准确分析电场力、安培力或洛伦兹力。

(2)如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动，则一定是匀速直线运动；如果是匀速圆周运动，则电场力与重力的合力为0。

高考题型1受力分析整体法与隔离法的应用

1.基本思路

在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析。

2.两点注意

(1)采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同。

(2)当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个与它相互作用的物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此法叫“转移研究对象法”。

【例1】(2021·吉林东北师大附中等五校联合模拟)有P、Q、N三物块质量均为m，它们竖直叠放在水平面上且处于静止状态，现对Q施加一个水平向右的推力F，三个物块依然保持静止状态，则施加力F之后()

图1

A.P、Q两物体之间的摩擦力增大

B.Q、N两物体之间的摩擦力减小

C.Q一定受到5个力的作用

D.Q、N两物体之间的压力增大

答案 D

解析对P受力分析可知，P受重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力，P受力情况不变，故P、Q间的摩擦力不变，A错误；对P、Q整体受力分析可知，P、Q 受重力、支持力、摩擦力及推力，由于水平推力的作用，Q、N之间的摩擦力可以沿斜面方向向上，也可以沿斜面方向向下，也可以不存在，故B、C间的摩擦力可能减小，也可能增加，选项B错误；若F沿斜面向上的分力与P、Q重力沿斜面方向上的分力平衡，则Q可以不受N的摩擦力作用，故Q将受重力、压

力、支持力、P、Q间的摩擦力及推力五个力的作用；若Q、N间有摩擦力，则Q受6个力的作用，C错误；因F有垂直于斜面的分力，故Q、N间的压力一定增大，D正确。

【拓展训练1】(2021·湖北武汉市4月质量检测)水上飞伞是一项锻炼勇气和毅力的水上娱乐活动。快艇开动后，拖在快艇后面的空中飞伞，在风力和绳子牵引力的作用下升起，游客乘伞体验在空中飞翔的感觉。下列各图中的O点均表示游客，能正确反映飞伞载着游客在空中匀速飞行的是()

答案 A

解析乘客在空中受重力mg，绳子牵引力F1，飞伞的拉力F2，受力分析如下图所示。

游客在空中匀速飞行，合力为零，能正确反映游客受力处于平衡状态的是A图，故A正确。

【拓展训练2】(多选)(2021·宁夏吴忠市4月二模)如图2所示，质量为M的三角形斜劈Q置于水平地面上，质量为m的木块P放在Q的斜面上，现用大小分别为F1、F2(F1>F2)、方向相反的水平力分别推P和Q，它们均静止不动，g为重力加速度，则下列说法正确的是()

图2

A.P可能受到沿斜面向下的摩擦力

B.Q可能受5个力作用

C.Q可能受6个力作用

D.Q对P的支持力一定小于mg

答案ABC

解析选取P为研究对象，P的重力沿斜面方向分力G x与F1沿斜面方向分力F1x比较，若F1x>G x，则P受到沿斜面向下的摩擦力，Q受到重力、地面摩擦力和弹力、推力F2，P作用的弹力，A正确；若F1x＝G x，P、Q间无摩擦力，Q受5个力作用；若P、Q间有摩擦力，Q可能受6个力作用，B、C正确；当P、Q 间无摩擦力时，P受三个力，由平衡条件分析，Q对P的支持力大于mg，D错误。