第二章相互作用——力

第3講受力分析共點力平衡

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隨考情分析?探規(guī)律：掌握考試內容的變化趨勢，建立考情框架

目核心知識庫：重難考點總結，梳理必背知識、歸納重點

考點1受力分

考點2共點力的平衡問題★★★☆☆

考點3多物體的平衡問題★★★☆☆

（星級越高，重要程度越高）

智真題挑戰(zhàn)場：感知真題，檢驗成果，考點追溯

【考情分析?探規(guī)律】

知識點年份試卷及題號

20252025?山東、2025?黑吉遼蒙卷、2025?陜晉青寧卷、2025?廣東、

2025?福建、2025?河北、2025?浙江、

2024山東卷T2、黑吉遼T3、新課標卷T24、湖北卷T6

共點力的平

浙江1月選考T6、河北卷T5、貴州卷T4、廣東卷T2

衡

2023浙江6月選考T6、江蘇卷T7、海南卷T3

浙江1月選考T2

2022河北卷T7、浙江6月選考T10、重慶卷T1

2021湖南卷T5

【知識梳理】

考點一受力分析

1.假設法：在未知某力是否存在時，先對其做出不存在的假設，然后根據(jù)該力不存在對物體運動和受力狀

態(tài)的影響來判斷該力是否存在。

2.整體法：將加速度相同的幾個相互關聯(lián)的物體作為一個整體進行受力分析的方法。

3.隔離法：將所研究的對象從周圍的物體中分離出來，單獨進行受力分析的方法。

4.動力學分析法：對加速運動的物體進行受力分析時，應用牛頓運動定律進行分析求解的方法。

考點二共點力的平衡問題

1.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、

在同一條直線上。

2.力的作用效果分解法：物體受三個共點力的作用而平衡，將某一個力按力的作用效果分解，則其分力和

其他兩個力滿足平衡條件。

3.正交分解法：物體受到三個或三個以上力的作用時，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。

4.力的三角形法：三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)

學知識求解未知力。

考點三多物體的平衡問題

“整體法”和“隔離法”處理多物體平衡間題

整體法隔離法

將處于平衡狀態(tài)的幾個物體作為一個整體來將單個物體作為研究對象與周圍物

概念

分析的方法體分隔開來分析的方法

選用原則研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力研究系統(tǒng)內物體之間的相互作用力

受力分析時不要再考慮系統(tǒng)內部物體間的相

注意事項一般隔離受力較少的物體

互作用

【真題挑戰(zhàn)】

一、單選題

1.（2025?陜晉青寧卷?高考真題）如圖，質量為根的均勻鋼管，一端支在粗糙水平地面上，另一端被豎直

繩懸掛，處于靜止狀態(tài)，鋼管與水平地面之間的動摩擦因數(shù)為〃、夾角為凡重力加速度大小為g。則地

面對鋼管左端的摩擦力大小為（

1

-jumgC.ZWD.0

【答案】D

【詳解】對鋼管受力分析，如圖所示

若鋼管受到地面的摩擦力，則鋼管水平方向受力不平衡，鋼管不可能處于靜止狀態(tài)，故地面對鋼管左端的

摩擦力大小為零。ABC錯誤，D正確。

故選D。

2.（2025?河北?高考真題）如圖，內壁截面為半圓形的光滑凹槽固定在水平面上，左右邊沿等高。該截面

內，一根不可伸長的細繩穿過帶有光滑孔的小球，一端固定于凹槽左邊沿，另一端過右邊沿并沿繩方向對

其施加拉力小小球半徑遠小于凹槽半徑，所受重力大小為G。若小球始終位于內壁最低點，則P的最大

值為（）

A.-GB.變GC.GD.J2G

22

【答案】B

【詳解】分析可知當凹槽底部對小球支持力為零時，此時拉力尸最大，根據(jù)平衡條件有2fmeos45。=G

解得/=@G

m2

故選B。

3.（2025?福建?高考真題）山崖上有一個風動石，無風時地面對風動石的作用力是向，當受到一個水平風

力時，風動石依然靜止，地面對風動石的作用力是以下正確的是（）

A.尸2大于1

B.有大于尸2

C.Fi等于F2

D.大小關系與風力大小有關

【答案】A

【詳解】無風時，地面對風動石的作用力方向豎直向上，與重力平衡，大小為耳=，咫

當受到一個水平風力時，地面對風動石的作用力與豎直向下的重力及水平方向的風力R三力平衡

根據(jù)平衡條件可知，地面對風動石的作用力大小為6=,故尸2大于

故選A。

4.（2025?浙江?高考真題）中國運動員以121公斤的成績獲得2024年世界舉重錦標賽抓舉金牌，舉起杠鈴

穩(wěn)定時的狀態(tài)如圖所示。重力加速度g=10m/s2,下列說法正確的是（）

A.雙臂夾角越大受力越小

B.杠鈴對每只手臂作用力大小為605N

C.杠鈴對手臂的壓力和手臂對杠鈴的支持力是一對平衡力

D.在加速舉起杠鈴過程中，地面對人的支持力大于人與杠鈴總重力

【答案】D

【詳解】AB.杠鈴的重力為

G=Mg=121xlO=121ON

手臂與水平的杠鈴之間有夾角，假設手臂與豎直方向夾角為6,根據(jù)平衡條件可知

2Fcos0=G

可知，雙臂夾角越大，尸越大；結合COS0<1,解得杠鈴對手臂的作用力

F>605N

AB錯誤；

C.杠鈴對手臂的壓力和手臂對杠鈴的支持力是一對相互作用力，C錯誤；

D.加速舉起杠鈴，人和杠鈴構成的相互作用系統(tǒng)加速度向上，系統(tǒng)處于超重狀態(tài)，因此地面對人的支持

力大于人與杠鈴的總重力，D正確。

故選Do

5.（2024.貴州.高考真題）如圖（a）,一質量為根的勻質球置于固定鋼質支架的水平橫桿和豎直墻之間,

并處于靜止狀態(tài)，其中一個視圖如圖（b）所示。測得球與橫桿接觸點到墻面的距離為球半徑的1.8倍，已

知重力加速度大小為g,不計所有摩擦，則球對橫桿的壓力大小為（）

【詳解】對球進行受力分析如圖,設球的半徑為R,根據(jù)幾何知識可得

R

根據(jù)平衡條件得

FNCOSa=mg

解得

L5

卅=產(chǎn)

根據(jù)牛頓第三定律得球對橫桿的壓力大小為

L5

FN=1加g

6.（2024?浙江?高考真題）如圖為小貓蹬地躍起騰空追蝶的情景，則（）

A.飛行的蝴蝶只受重力的作用

B.蝴蝶轉彎時所受合力沿運動方向

C.小貓在空中受重力和彈力的作用

D.小貓蹬地時彈力大于所受重力

【答案】D

【詳解】A.飛行的蝴蝶除了受到重力的作用還受到空氣的作用力，故A錯誤;

B.蝴蝶轉彎時做曲線運動，所受合力與速度方向不在一條直線上，故B錯誤;

C.小貓在空中與其他物體間沒有接觸，不受彈力的作用，故C錯誤；

D.小貓蹬地時有向上的加速過程，故彈力大于所受重力，故D正確。

故選D。

二、多選題

7.（2025?廣東?高考真題）如圖所示，無人機在空中作業(yè)時，受到一個方向不變、大小隨時間變化的拉力。

無人機經(jīng)飛控系統(tǒng)實時調控，在拉力、空氣作用力和重力作用下沿水平方向做勻速直線運動。已知拉力與

水平面成30。角，其大小尸隨時間，的變化關系為F=公（/力0,Fo、女均為大于。的常量），無人機的

質量為形，重力加速度為g。關于該無人機在0到T時間段內（T是滿足尸＞0的任一時刻），下列說法正

確的有（）

A.受到空氣作用力的方向會變化

B.受到拉力的沖量大小為

C.受到重力和拉力的合力的沖量大小為機

D.T時刻受到空氣作用力的大小為￡（與-kT^+^mg

【答案】AB

【詳解】AD.無人機經(jīng)飛控系統(tǒng)實時調控，在拉力、空氣作用力和重力作用下沿水平方向做勻速直線運

動，則無人機受到空氣作用力與重力和拉力的合力等大反向，隨著尸的減小重力和拉力的合力如圖

可知無人機受到空氣作用力的大小和方向均會改變，在T時刻有cos120°=幽一=吐弦，F(xiàn)=Fo-kT

2mgF

22

解得4=^（F0-kT）+（mg）+mg（F0-kT）

故A正確、D錯誤；

B.由于拉力/隨時間/均勻變化，則無人機在0到T時間段內受到拉力的沖量大小為b一/圖像與坐標軸

圍成的面積為［罪左丁）？，故B正確;

C.將拉力分解為水平和豎直方向，則無人機受重力和拉力的合力在水平方向有工=#（8）

無人機受重力和拉力的合力在豎直方向有Fy=^（F0-kt）+mg

0到T時間段內無人機受重力和拉力的合力在水平方向的沖量為人=乎（與?-3左〃）

0到T時間段內無人機受重力和拉力的合力在豎直方向的沖量為4=；47-；02+〃以7

則0到T時間段內無人機受到重力和拉力的合力的沖量大小為

/="；+/；=，工7—1422g

故C錯誤。

故選AB。.

三、實驗題

8.（2025?黑吉遼蒙卷?高考真題）某興趣小組設計了一個可以測量質量的裝置。如圖（a）,細繩1、2和橡

皮筋相連于一點，繩1上端固定在A點，繩2下端與水杯相連，橡皮筋的另一端與繩套相連。

為確定杯中物體質量機與橡皮筋長度尤的關系，該小組逐次加入等質量的水，拉動繩套，使繩1每次與豎

直方向夾角均為30。且橡皮筋與繩1垂直，待裝置穩(wěn)定后測量對應的橡皮筋長度。根據(jù)測得數(shù)據(jù)作出x-根

關系圖線，如圖（b）所不。

x/cm

12.0

11.5

11.0

10.5

】。峭

50100150m/g

圖（a）圖（b）

回答下列問題：

⑴將一芒果放入此空杯，按上述操作測得x=H.60cm,由圖（b）可知，該芒果的質量%=g（結

果保留到個位）。若杯中放入芒果后，繩1與豎直方向夾角為30。但與橡皮筋不垂直，由圖像讀出的芒果質

量與%相比（填“偏大”或“偏小”）。

（2）另一組同學利用同樣方法得到的％一"圖像在后半部分彎曲，下列原因可能的是o

A.水杯質量過小B.繩套長度過大

C.橡皮筋伸長量過大，彈力與其伸長量不成正比

(3)寫出一條可以使上述裝置測量質量范圍增大的措施o

【答案】⑴106偏大

⑵C

(3)減小細線與豎直方向的夾角

【詳解】(1)[1]操作測得尤=H.60cm,由圖(b)的圖像坐標可知，該芒果的質量為106g；

⑵若杯中放入芒果后，繩1與豎直方向夾角為30。但與橡皮筋不垂直，根據(jù)共點力平衡可知橡皮條的拉力

變大，導致橡皮筋的長度偏大，若仍然根據(jù)圖像讀出芒果的質量與外相比偏大。

(2)另一組同學利用同樣方法得到的x-機圖像在后半部分彎曲，可能是所測物體的質量過大，導致橡皮

筋所受的彈力過大超過了彈簧的彈性限度，從而使橡皮筋彈力與其伸長量不成正比。

故選C。

(3)根據(jù)共點力平衡條件可知，當減小繩子與豎直方向的夾角時，相同的物體質量對應橡皮筋的拉力較

小，故相同的橡皮筋，可減小細線與豎直方向的夾角可增大質量測量范圍。

9.(2024.重慶.高考真題)元代王禎《農書》記載了一種人力汲水灌田農具——母斗。某興趣小組對庫斗

汲水工作情況進行模型化處理，設計了如圖甲所示實驗，探究庫斗在豎直面內的受力與運動特點。該小組

在位于同一水平線上的P、。