高考物理一轮复习讲练测(全国通用)2.3受力分析、共点力的平衡(讲)(原卷版+解析)

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专题2.3 受力分析 共点力的平衡
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考点一 受力分析
1．概念
把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来，并画出物体所受力的示意图，这个过程就是受力分析．
2．力学中的五种力
受力分析的一般顺序
先分析场力(重力、电场力、磁场力等)，然后按接触面分析接触力(弹力、摩擦力)，最后分析已知力．
3．受力分析的基本步骤
4．受力分析的四种方法
5.受力分析的基本思路
6.受力分析的三个常用判据
(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。
(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。
(3)特征判据：从力的作用是相互的这个基本特征出发，通过判定其反作用力是否存在来判定该力是否存在。
考点二 共点力作用下物体的平衡
1．平衡状态
物体处于静止状态或匀速直线运动状态．
2．平衡条件：
F合＝0或者eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Fx＝0,Fy＝0))
如图，小球静止不动，物块匀速运动．
则：小球F合＝F－mg＝0.
物块Fx＝F1－Ff＝0，Fy＝F2＋FN－mg＝0.
3.平衡条件的几条重要推论
1．二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反．
2．三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反．
3．多力平衡：如果物体受多个共点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.解决平衡问题的常用方法
考点三 静态平衡
1.处理静态平衡问题的常用方法总结
2.静态平衡问题的解题“四步骤”
考点四 动态平衡
三力动态平衡模型（一） 矢量三角形法类
【题型特点】：1、三个力中，有一个力为恒力（大小方向均不变）
2、另一个力方向不变，大小可变，
3、第三个力大小方向均可变，
【解题方法】：矢量三角形法分析第三个力的方向变化引起的物体受力的动态变化情况。
【审题经验总结】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”。
三力动态平衡模型（二） 相似三角形法类
物体受三个力平衡：一个力恒定、另外两个力的方向同时变化，当所作“力的矢量三角形”与空间的某个“几何三角形”总相似时用此法(如图)
三力动态平衡模型（三） 单位圆或正弦定理发类型
【题型特点】：
1.三个力中，有一个力为恒力（大小方向均不变）
2.其余两个力方向、大小均在变
3.有一个角恒定不变
考点五 衣钩（正Y）模型
考点六 连接体的平衡问题
一、平衡问题中的整体法和隔离法
1.整体法：解决物体的平衡问题时，应先对物体进行受力分析，当分析相互作用的两个或两个以上物体的受力情况及分析外力对系统的作用时，或者当系统内各物体具有相同大小的加速度或相同的运动状态且不需要考虑系统内物体间的相互作用力时，宜用整体法；
2.隔离法：而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时或者当系统内各部分的加速度大小、运动状态不同时常用隔离法。运用隔离法选择研究对象分析物体受力时，应按照由易到难的原则。
3.整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法。
4． 整体法与隔离法的应用
二、轻杆连接体模型及其求解方法归纳
轻环穿杆问题
四、斜劈无外力平衡模型总结
五、斜劈加外力平衡模型总结
高频考点一 受力分析
例1、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，在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ。重力加速度为g，下列关系正确的是( )
A．F＝eq \f(mg,tan θ) B．F＝mgtan θ
C．FN＝eq \f(mg,sin θ) D．FN＝mgtan θ
【变式训练】图所示，物体A靠在竖直的墙面C上，在竖直向上的力F作用下，A、B物体保持静止，则物体A受力分析示意图正确的是( )

A B C D
高频考点二 共点力作用下物体的平衡
例2、】如图所示，两根轻弹簧a、b的上端固定在竖直墙壁上，下端连接在小球上．当小球静止时，弹簧a、b与竖直方向的夹角分别为53°和37°.已知a、b的劲度系数分别为k1、k2，sin 53°＝0.8，则a、b两弹簧的伸长量之比为( )
A．eq \f(4k2,3k1) B．eq \f(3k2,4k1) C．eq \f(3k1,4k2) D ．eq \f(4k1,3k2)
【变式训练】灯笼，又称灯彩，是一种古老的中国传统工艺品。每年的农历正月十五元宵节前后，人们都挂起红灯笼，来营造一种喜庆的氛围。如图6是某节日挂出的一只灯笼，轻绳a、b将灯笼悬挂于O点。绳a与水平方向的夹角为θ，绳b水平。灯笼保持静止，所受重力为G，绳a、b对O点拉力分别为F1、F2，下列说法正确的是( )
A．F1＝eq \f(G,sin θ)，F2＝eq \f(G,tan θ)
B．F1＝Gsin θ，F2＝Gtan θ
C．F1和F2的合力与灯笼对地球的引力是一对平衡力
D．F1和F2的合力与地球对灯笼的引力是一对相互作用力
高频考点三 静态平衡
例3、将一个半球体置于粗糙水平地面上，半球的正上端有一光滑的小滑轮，柔软光滑的轻绳绕过滑轮，两端分别系有质量为m1＝0.4 kg、m2＝0.2 kg 的物体A、B(两物体和滑轮均可看成质点，故可认为轻绳与半球体表面处处平行)时，整个装置处于静止状态，装置的截面图如图12所示。已知此时A与半球的球心O的连线与水平线的夹角θ＝53°，B与半球的球心O的连线与水平线的夹角α＝37°，其他条件不变，取g＝10 m/s2，则(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)( )
A．轻绳中的拉力大小为1.2 N B．半球体对B的支持力大小为1.6 N
C．A受到的摩擦力大小为0.8 N D．地面对半球体的摩擦力为零
【变式训练】如图所示，质量为m的光滑球体夹在竖直墙和斜面体之间静止，斜面体质量也为m，倾角为45°，斜面体与水平地面间的动摩擦因数为μ(0.5