新高考物理二輪復(fù)習(xí)講與練專題1.1 力與物體的平衡（講）（原卷版）

專題一力與運動（講）知識結(jié)構(gòu)考情分析近3年考情分析考點要求等級要求考題統(tǒng)計202220212020力與物體平衡Ⅱ2022·重慶卷·T12022·北京卷·T52022·上海卷·T22022·浙江6月卷·T32022·海南卷·T82022·遼寧卷·T42022·廣東卷·T12022·浙江6月卷·T102022·浙江1月卷·T52022·湖南卷·T32022·浙江1月卷·T72021·浙江1月卷·T42021·廣東卷·T32021·浙江省6月卷·T42021·重慶卷·T12021·全國甲卷·T142021·海南卷·T82021·湖南卷·T52021·湖北卷·T112020·海南卷·T22020·浙江7月卷·T32020·浙江7月卷·T102020·全國=3\*ROMANIII卷·T172020·北京卷·T112020·山東卷·T82020·浙江1月卷·T13力與直線運動Ⅱ2022·全國甲卷·T152022·江蘇卷·T12022·上海卷·T112022·遼寧卷·T72021·廣東卷·T82021·海南卷·T102021·湖北卷·T22021·遼寧卷·T32021·北京卷·T132021·浙江省6月卷·T202021·海南卷·T72021·遼寧卷·T132021·全國乙卷·T212020·全國=1\*ROMANI卷·T242020·海南卷·T122020·山東卷·T12020·浙江1月卷·T22020·浙江1月卷·T192020·浙江7月卷·T202020·江蘇卷·T5力與曲線運動Ⅱ2022·湖南卷·T52022·重慶卷·T142022·上海卷·T82022·廣東卷·T62022·廣東卷·T32022·山東卷·T112022·全國甲卷·T242022·北京卷·T82022·上海卷·T62022·遼寧卷·T132022·山東卷·T82022·全國甲卷·T142021·遼寧卷·T12021·浙江1月卷·T92021·海南卷·T22021·河北卷·T22021·江蘇卷·T92021·山東卷·T112021·全國甲卷·T152021·廣東卷·T42021·河北卷·T92021·山東卷·T32020·北京卷·T142020·山東卷·T162020·海南卷·T122020·全國=2\*ROMANII卷·T162020·浙江1月卷·T52020·江蘇卷·T82020·北京卷·T172020·全國=1\*ROMANI卷·T162020·浙江7月卷·T22020·江蘇卷·T22萬有引力定律與航天Ⅱ2022·重慶卷·T92022·山東卷·T62022·北京卷·T192022·海南卷·T102022·江蘇卷·T142022·上海卷·T102022·湖南卷·T82022·廣東卷·T22022·浙2022·遼寧卷·T92022·全國乙卷·T142022·浙江1月卷·T8浙江6月卷·T62021·重慶卷·T82021·全國乙卷·T182021·廣東卷·T22021·遼寧卷·T82021·山東卷·T52021·福建卷·T82021·福建卷·T132021·浙江1月卷·T72021·海南卷·T42021·河北卷·T42021·湖北卷·T72021·湖南卷·T72021·天津卷·T52021·浙江省6月卷·T102021·北京卷·T62021·全國甲卷·T182021·江蘇卷·T32020·海南卷·T72020·全國=1\*ROMANI卷·T152020·全國=2\*ROMANII卷·T152020·全國=3\*ROMANIII卷·T162020·天津卷·T22020·浙江7月卷·T72020·浙江1月卷·T92020·江蘇卷·T72020·北京卷·T52020·山東卷·T7思維導(dǎo)圖1.1力與物體的平衡一、考情分析近3年考情分析考點要求等級要求考題統(tǒng)計202220212020受力分析Ⅱ2022·重慶卷·T12022·北京卷·T52022·上海卷·T22022·浙江6月卷·T32021·浙江1月卷·T42021·廣東卷·T32021·浙江省6月卷·T42020·海南卷·T22020·浙江7月卷·T32020·浙江7月卷·T10靜態(tài)平衡問題Ⅱ2022·海南卷·T82022·遼寧卷·T42022·廣東卷·T12022·浙江6月卷·T10022·浙江1月卷·T52021·重慶卷·T12020·全國=3\*ROMANIII卷·T172020·北京卷·T11動態(tài)平衡和臨界極值問題Ⅱ2021·全國甲卷·T142021·海南卷·T82021·湖南卷·T52020·山東卷·T8電磁場中中的平衡問題Ⅱ2022·湖南卷·T32022·浙江1月卷·T72021·湖北卷·T112020·浙江1月卷·T13考情總結(jié)物體的平衡條件及其應(yīng)用歷來是高考的熱點，它不僅涉及力學(xué)中共點力的平衡，還常涉及電場力、安培力及洛倫茲力的平衡問題，物體的受力分析、物體的靜態(tài)平衡和物體的動態(tài)平衡問題是高考?？嫉拿}角度，應(yīng)用整體法和隔離法分析物體的受力特點及平衡問題是考生必須掌握的方法，也是高考考查的重點。應(yīng)考策略深刻理解各種性質(zhì)力的特點，熟練掌握分析共點力平衡問題的各種方法。二、思維導(dǎo)圖三、講知識1.常見力（1）接觸力：彈力、摩擦力（2）場力：重力、電場力、安培力、洛倫茲力注意：各種力的大小及方向2.受力分析方法、步驟、注意事項3.共點力的平衡(1)平衡狀態(tài)：物體靜止或做勻速直線運動．(2)平衡條件：F合＝0或Fx＝0，F(xiàn)y＝0.(3)常用推論①若物體受n個作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個力與其余(n－1)個力的合力大小相等、方向相反．②若三個共點力的合力為零，則表示這三個力的有向線段首尾相接組成一個封閉三角形．四、講重點重點1受力分析1．受力分析的基本思路2．受力分析的常用方法受力分析貫穿整個力學(xué)，包括分析處于平衡狀態(tài)和非平衡狀態(tài)物體的受力情況，為了知識的連貫，此處歸納出通用的受力分析方法(對于非平衡狀態(tài)的受力分析運用參見后續(xù)二、三、四專題)。(1)假設(shè)法：在受力分析時，對于彈力、摩擦力，若不能確定是否存在，或者不能確定力的方向、特點，可先作出假設(shè)(如該力存在、沿某一個方向、摩擦力是靜摩擦力)，然后根據(jù)該假設(shè)對運動狀態(tài)的影響判斷假設(shè)是否成立。(2)整體法與隔離法：若系統(tǒng)內(nèi)各個物體的運動狀態(tài)相同，優(yōu)先采用整體法；如果需要求解系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用，可再用隔離法。如果系統(tǒng)內(nèi)部各部分運動狀態(tài)不同，一般用隔離法(如果存在相對運動但整體處于平衡狀態(tài)，也可以采用整體法)。整體法與隔離法一般交叉綜合運用。(3)轉(zhuǎn)換對象法：當(dāng)直接分析一個物體的受力不方便時，可轉(zhuǎn)換研究對象，先分析另一個物體的受力，再根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力。(4)動力學(xué)分析法：根據(jù)物體的運動狀態(tài)用平衡條件或牛頓運動定律確定其受力情況。3.整體法和隔離法的應(yīng)用技巧(1)不涉及系統(tǒng)內(nèi)力時，優(yōu)先考慮應(yīng)用整體法，即“能整體、不隔離”。(2)應(yīng)用“隔離法”時，要先隔離“簡單”的物體，如待求量少、或受力少、或處于邊緣處的物體。(3)將“整體法”與“隔離法”有機結(jié)合、靈活應(yīng)用。(4)各“隔離體”間的力，表現(xiàn)為作用力與反作用力，對整體系統(tǒng)則是內(nèi)力。4．兩點注意(1)采用整體法進行受力分析時，要注意系統(tǒng)內(nèi)各個物體的狀態(tài)應(yīng)該相同．(2)當(dāng)直接分析一個物體的受力不方便時，可轉(zhuǎn)移研究對象，先分析另一個物體的受力，再根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力，此法叫“轉(zhuǎn)移研究對象法”．重點2靜態(tài)平衡問題1.處理靜態(tài)平衡問題的常用方法方法內(nèi)容合成法物體受三個共點力的作用而平衡，則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等，方向相反分解法物體受三個共點力的作用而平衡，將某一個力按力的效果分解，則其分力和其他兩個力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個或三個以上力的作用而平衡，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件力的三角形法對受三個力作用而平衡的物體，將力的矢量圖平移使三個力組成一個首尾依次相接的矢量三角形，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識求解未知力2.靜態(tài)平衡問題的解題“四步驟”3.規(guī)律方法（1）兩物體間有摩擦力，一定有彈力。靜摩擦力總與接觸面平行，且與相對運動趨勢方向相反。（2）整體法與隔離法的應(yīng)用技巧1)不涉及系統(tǒng)內(nèi)力時，優(yōu)先考慮應(yīng)用整體法,即“能整體、不隔離”。2)應(yīng)用“隔離法”時要先隔離“簡單”的物體,如待求量少、或受力少、或處于邊緣處的物體。3)將“整體法”與“隔離法”有機結(jié)合、靈活應(yīng)用。4)各“隔離體”間的力,表現(xiàn)為作用力與反作用力，對整體系統(tǒng)則是內(nèi)力。重點3動態(tài)平衡及臨界極值問題（一）動態(tài)平衡1．解決動態(tài)平衡問題的一般思路化“動”為“靜”，多個狀態(tài)下“靜”態(tài)對比，分析各力的變化或極值．2．三力作用下的動態(tài)平衡3．四力作用下的動態(tài)平衡(1)在四力平衡中，如果有兩個力為恒力，或這兩個力的合力方向確定，為了簡便可用這兩個力的合力代替這兩個力，轉(zhuǎn)化為三力平衡，例如：如圖，qE<mg，把擋板緩慢轉(zhuǎn)至水平的過程中，可以用重力與靜電力的合力mg－qE代替重力與靜電力．如圖，物體在拉力F作用下做勻速直線運動，改變θ大小，求拉力的最小值，可以用支持力與摩擦力的合力F′代替支持力與摩擦力．(tanθ＝μ)(2)對于一般的四力平衡及多力平衡，可采用正交分解法．4.解決動態(tài)平衡常用方法（1）圖解法物體受三個力平衡：一個力恒定、另一個力的方向恒定時可用此法．由三角形中邊長的變化知力的大小的變化，還可判斷出極值．例：擋板P由豎直位置繞O點逆時針向水平位置緩慢旋轉(zhuǎn)時小球受力的變化．(如圖)（2）相似三角形法物體受三個力平衡：一個力恒定、另外兩個力的方向同時變化，當(dāng)所作“力的矢量三角形”與空間的某個“幾何三角形”總相似時用此法(如圖)．（3）解析法如果物體受到多個力的作用，可進行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，找函數(shù)關(guān)系，根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化．還可由數(shù)學(xué)知識求極值或者根據(jù)物理臨界條件求極值．5、動態(tài)平衡中的“四看”與“四想”(1)看到“緩慢”，想到“物體處于動態(tài)平衡狀態(tài)”。(2)看到“輕繩、輕環(huán)”，想到“繩、環(huán)的質(zhì)量可忽略不計”。(3)看到“光滑”，想到“摩擦力為零”。(4)看到“恰好”想到“題述的過程存在臨界點”。（二）臨界極值解題方略1．平衡問題的臨界狀態(tài)是指物體所處的平衡狀態(tài)將要被破壞而尚未被破壞的狀態(tài)，可理解成“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題的描述中常用“剛好”“剛能”“恰好”等語言敘述，解臨界問題的基本方法是假設(shè)推理法．2．臨界問題往往是和極值問題聯(lián)系在一起的．解決此類問題重在形成清晰的物理圖景，分析清楚物理過程，從而找出臨界條件或達到極值的條件．要特別注意可能出現(xiàn)的多種情況．重點4電磁場中的平衡問題電磁場中平衡問題的處理方法與純力學(xué)問題的分析方法一樣，學(xué)會把電磁學(xué)問題力學(xué)化一電場力作用下的平衡問題1．電場力(1)大?。篎＝qE.若為勻強電場，電場力為恒力；若為非勻強電場，電場力大小與電荷所處的位置有關(guān)．點電荷間的庫侖力F＝keq\f(q1q2,r2).(2)方向：正電荷所受電場力方向與場強方向相同，負電荷所受電場力方向與場強方向相反．2．兩個遵循(1)遵循平衡條件：與純力學(xué)問題的分析方法相同，只是多了電場力，把電學(xué)問題力學(xué)化可按以下流程分析：(2)遵循電磁學(xué)規(guī)律：①要注意準(zhǔn)確判斷電場力方向．②要注意電場力大小的特點：點電荷間的庫侖力大小與距離的平方成反比，電荷間相互作用力遵循牛頓第三定律．二磁場力作用下的平衡問題1．安培力(1)大小：F＝BIL，此式只適用于B⊥I的情況，且L是導(dǎo)線的有效長度．當(dāng)B∥I時F＝0.(2)方向：用左手定則判斷，安培力垂直于B、I決定的平面．2．洛倫茲力(1)大?。篎＝qvB，此式只適用于B⊥v的情況．當(dāng)B∥v時F＝0.(2)方向：用左手定則判斷，洛倫茲力垂直于B、v決定的平面，洛倫茲力不做功．3．立體平面化該模型一般由傾斜導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒、電源和電阻等組成，難點是該模型具有立體性，解題時一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關(guān)系．4．帶電體的平衡如果帶電粒子在重力場、電場和磁場三者組成的復(fù)合場中做直線運動，則通常是勻速直線運動．解題方略1．帶電體的平衡問題仍然滿足平衡條件，只是要注意準(zhǔn)確分析場力——電場力、安培力或洛倫茲力．力學(xué)中用到的圖解法和正交分解法等仍然可以用在電磁場的平衡中．2．如果帶電粒子在重力場、電場和磁場三者組成的復(fù)合場中做直線運動，則一定是勻速直線運動，因為F洛⊥v.3．當(dāng)涉及多個研究對象時，一般采用整體法和隔離法相結(jié)合的方法求解．當(dāng)物體受到的力多于三個時，往往采用正交分解法列出分方向的平衡方程．解題常見誤區(qū)及提醒1.安培力方向的判斷要先判斷磁場方向、電流方向，再用左手定則判斷，同時注意立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖．2.電場力或安培力的出現(xiàn)，可能會對壓力或摩擦力產(chǎn)生影響．3.涉及電路問題時，要注意閉合電路歐姆定律的使用．規(guī)律方法1、電荷在電場中一定受到電場力作用，電流或電荷在磁場中不一定受磁場力作用。2、分析電場力和洛倫茲力時,注意帶電體的電性。3、分析帶電粒子受力時，要注意判斷重力是否考慮。重點1受力分析例題1：（2023屆·安徽省卓越縣中聯(lián)盟高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，兩位搬運工正在運用“搬運背帶”緩緩搬運一只保險柜。若保險柜質(zhì)量為SKIPIF1<0，承受保險柜重量的是四根背帶，搬運工雙肩上的兩根背帶互相平行，且四根背帶與水平方向的夾角均為SKIPIF1<0，重力加速度g取SKIPIF1<0，則每根背帶所承受的拉力大小為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.525N D.SKIPIF1<0（2023屆·江蘇揚州中學(xué)高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，在水平地面上有一斜面，質(zhì)量均為m的A、B兩物塊放在斜面的等高處，A、B之間連接著一個輕質(zhì)彈簧，其勁度系數(shù)為k，彈簧處于壓縮狀態(tài)，且物塊與斜面均能保持靜止。已知斜面的傾角為θ，兩物塊和斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度的大小為g。下列說法正確的是（）A.斜面對A、B組成系統(tǒng)的靜摩擦力為0B.斜面和水平地面間可能有靜摩擦力作用C.若將彈簧拿掉，A物塊有可能發(fā)生滑動D.彈簧的最大壓縮量為SKIPIF1<0重點2靜態(tài)平衡問題例題2：（2023屆·河南洛陽創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)盟高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，A、B兩滑塊的質(zhì)量均為M，放在粗糙水平面上，兩滑塊與兩個等長的輕桿連接，兩桿之間以及桿與滑塊之間均用光滑鉸鏈連接，一質(zhì)量為m的重物C懸掛于兩桿鉸接處，桿與水平面間的夾角為θ，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度大小為g，下列說法正確的是（）A.輕桿上的作用力為2mgsinθB.A、B滑塊均受到4個力作用C.A、B滑塊對水平面的壓力大小均為SKIPIF1<0D.A、B滑塊對水平面的摩擦力大小均為SKIPIF1<0訓(xùn)練2：（2023屆·山東聊城市二中高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，質(zhì)量分別為SKIPIF1<0兩個物體通過輕彈簧連接，在力SKIPIF1<0的作用下一起沿水平方向做勻速直線運動（SKIPIF1<0在地面，SKIPIF1<0在空中），力SKIPIF1<0與水平方向成SKIPIF1<0角．則SKIPIF1<0所受支持力SKIPIF1<0和摩擦力SKIPIF1<0正確的是A.SKIPIF1<0B.SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0D.SKIPIF1<0重點3動態(tài)平衡及臨界極值問題例題3（2023屆·河南安陽市高三上學(xué)期開學(xué)考試）在沒有起重機的情況下，工人要將油桶搬運上汽車，常常用如圖所示的方法。已知油桶重力大小為G，斜面的傾角為SKIPIF1<0。當(dāng)工人對油桶施加方向不同的推力F時，油桶始終處于勻速運動狀態(tài)。假設(shè)斜面與油桶的接觸面光滑。在推力F由水平方向逐漸變?yōu)樨Q直方向的過程中，以下關(guān)于油桶受力的說法正確的是（）A.若力F沿水平方向，F(xiàn)的大小為SKIPIF1<0B.若力F沿水平方向，斜面對油桶的支持力大小為SKIPIF1<0C.F由水平方向逐漸變?yōu)樨Q直方向過程中，斜面對油桶的支持力逐漸變大D.F由水平方向逐漸變?yōu)樨Q直方向的過程中，推力F的最小值為SKIPIF1<0訓(xùn)練3：（2023屆·湖南永州市一中高三上學(xué)期開學(xué)考試）在一些地表礦的開采點，有一些簡易的舉升機械，帶著重物的動滑輪擱在輕繩a上，利用圖示裝置，通過輕繩和滑輪提升重物。輕繩a左端固定在井壁的M點，另一端系在光滑的輕質(zhì)滑環(huán)N上，滑環(huán)N套在光滑豎直桿上。輕繩b的下端系在滑環(huán)N上并繞過定滑輪?；喓屠K的摩擦不計。在右側(cè)地面上拉動輕繩b使重物緩慢上升過程中，下列說法正確的是（）A.繩a的拉力變大B.繩b的拉力變大C.桿對滑環(huán)的彈力變大D.繩b的拉力始終比繩a的小例題4：（2023屆·江蘇揚州中學(xué)高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，光滑直桿OA、OB在O點由鉸鏈固定，兩桿間夾角θ（θ<90°）不變，在兩桿上分別套上質(zhì)量相等的小環(huán)P、Q，兩小環(huán)由不可伸長的輕繩連接，初始時，桿OA豎直，現(xiàn)緩慢順時針轉(zhuǎn)動兩桿至OB豎直，則在轉(zhuǎn)動過程中（）A.桿對環(huán)P的彈力先變大后變小B.桿對環(huán)Q的彈力一直變大C.桿對環(huán)P的彈力一直變大D.桿對環(huán)Q的彈力先變小后變大訓(xùn)練