高中物理-专题一 力与物体的平衡.pdf

专题一力与物体的平衡

本专题主要解决各种性质力的分析及平衡条件的应用。涉
解决问题
及到的力主要有重力、弹力、摩擦力、电场力和磁场力等。
专题复受力分析；整体法与隔离法的应用；静态平衡问题；动态
高考重点
习定位平衡问题；电学中的平衡问题。
以选择题为主，有时候在计算题中的某一问或者单独以计
题型难度
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＝，与接触面的面积无关；静摩擦力的增大有一个限
FμFN
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
qq
与电荷所处的位置有关。真空中点电荷间的库仑力F＝k12。
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＝qvB，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＝0或F＝0，F＝0。
合xy
(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