2021高考物理二轮复习专题1力与运动第1讲力与物体的平衡学案14页

第 1 讲　力与物体的平衡
考情速览·明规律
高考命题点 命题轨迹 情境图
2020 Ⅰ卷 17
2019
Ⅱ卷 16
Ⅲ卷 16
2017
Ⅱ卷 16
Ⅲ卷 14
静态平
衡问题
2016 Ⅲ卷 17
20(1)17题
19(3)16题
16(3)17题
17(2)16题
2019 Ⅰ卷 19
2017 Ⅰ卷 21
动态平
衡问题
2016
Ⅰ卷 19
Ⅱ卷 14
19(1)19题
16(1)19题

16(2)14题
17(1)21题
核心知识·提素养　
“物理观念”构建
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 Ff＝μFN，与接触面的面积无关；静摩擦力的增大有一个限度，具
体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求．
(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，电场力则与电荷所
处的位置有关．点电荷间的库仑力 F＝k
q1q2
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确定的平面．
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确定的平面，洛伦兹力永不做功．
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 合＝0或 Fx＝0，Fy＝0.
“科学思维”展示
1．思想方法
(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)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场力——电场力、安培力
或洛伦兹力．
2．模型建构
(1)合力与分力的关系
①合力不变时，两相等分力的夹角越大，两分力越大，夹角接近 180°时，两分力接近无
穷大．
②两相等分力夹角为 120°时，两分力与合力大小相等．
(2)平衡条件的应用
①n个共点力平衡时其中任意(n－1)个力的合力与第 n个力是一对平衡力．
②物体受三个力作用平衡时一般用合成法，合成除重力外的两个力，合力与重力平衡，
在力的三角形中解决问题，这样就把力的问题转化为三角形问题．
(3)滑块与斜面模型
如图所示，斜面固定，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，将物块轻放在斜面上，若μ＝
tan θ，物块刚好不下滑；若μ＞tan θ，物块静止；若μ＜tan θ，物块下滑．与物块质
量无关，只由μ与θ决定，其中μ≥tan θ时称为“自锁”现象．
命题热点·巧突破　
考点一　静态平衡问题
　考向 1　单个物体的平衡
1.(2020·浙江高考真题)如图是“中国天眼”口径球面射电望远镜维护时的照片．为不
损伤望远镜球面，质量为 m 的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度

的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为
5
6
mg、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人
类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员(　D　)
A．受到的重力大小为
1
6
mg
B．受到的合力大小为
1
6
mg
C．对球面的压力大小为
1
6
mg
D．对球面的作用力大小为
1
6
mg
【解析】　工作人员的质量为 m，则工作人员受到的重力 G＝mg，A 错误；工作人员在球
面上缓慢行走，处于平衡状态，合力为 0，B错误；工作人员站在的球面位置不水平，对球面
的压力不等于
1
6
mg，C错误；由平衡条件可得球面对工作人员的作用力 F满足 F＝mg－
5
6
mg＝
1
6
mg，
再由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为 F′＝
1
6
mg，D正确．
2．(2019·全国卷ⅡT16)物块在轻绳的拉动下沿倾角为 30°的固定斜面向上匀速运动，
轻绳与斜面平行．已知物块与斜面之间的动摩擦因数为
3
3
，重力加速度取 10 m/s2.若轻绳能
承受的最大张力为 1 500 N，则物块的质量最大为(...