人教高中物理专题01 力与物体的平衡 【讲】（解析版）.docx

专题01 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Fx合＝0，Fy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：（2022·浙江·模拟预测）嘉兴黄老师在新冠疫情期间上网课时使用手机支架（有手机）。支架从图（a）调整为图（b）状态后，下列说法正确的是（　　）。
A．图a中，手机仅受2个作用力
B．图b中，支架对手机作用力大于手机重力
C．调整前后，支架对手机作用力大小发生变化
D．调整前后，支架对手机的作用力，无论大小、方向均未发生变化
【答案】D
【详解】A．图a中手机受到支架对手机的弹力、手机本身的重力，由二力平衡等大反向共线可知还受到支架对手机的摩擦力，故A错误；
BCD．图b中，手机静止，因此支架对手机的作用力和手机重力为一对平衡力，大小相等，方向相反，调整前后也是一样，不会发生变化，故BC错误，D正确。
故选D。

(1)按顺序分析物体受力个数时，与物体是否处于平衡状态无关。
(2)对弹力、摩擦力的有无或方向的判断可以用假设法，即假设存在沿某个方向的这个力，然后结合平衡条件或牛顿运动定律分析。
1.（2022·上海市复兴高级中学二模）图示为中国运动员在2022年北京冬奥会上参加男子短道速滑1000米比赛中，过弯道时的情景，则（　　）
A．运动员受到重力、弹力、摩擦力的作用
B．运动员受到重力、弹力、向心力的作用
C．向心力的大小与运动员的速度成正比
D．向心力的大小与运动员的角速度成正比
【答案】A
【详解】A．对运动员受力分析，运动员受重力、弹力、摩擦力作用，故A项正确；
B．向心力是按作用效果命名的力，其不是一个新的性质力，故B项错误；
C．根据公式
可知，当半径一定时，向心力与运动员的速度成正比，故C项错误；
D．根据公式
可知，当半径一定时，向心力与运动员的角速度成正比，故D项错误。
故选A。
【高考考向2 力学中的平衡问题】
命题角度1 物体的静态平衡
例2：（2022·辽宁·高考真题）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力，则（　　）
A．的竖直分力大于的竖直分力 B．的竖直分力等于的竖直分力
C．的水平分力大于的水平分力 D．的水平分力等于的水平分力
【答案】D
【详解】CD．对结点O受力分析可得，水平方向
即F2的水平分力等于F2的水平分力，选项C错误，D正确；
AB．对结点O受力分析可得，竖直方向
解得
则F1的竖直分量

F2的竖直分量
因
可知
选项AB错误。
故选D。
解决静态平衡问题的四种常用方法
合成法
物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反
效果分解法
物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件
正交分解法
物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件
力的三角形法
对受三力作用而平衡的物体