专题一 力与运动 专题一力与运动 第 讲物体的平衡与直线运动 网络构建核心解读 共点力平衡、直线运动、牛顿运动定律是 高中物理的基础，也是历年高考的重点 高 考既有对本讲内容的单独考查，又有把本讲 内容和其他部分知识综合起来考查 复习重点放在以下几个方面： （）掌握各种性质力的特点和计算方法， 熟练共点力作用下平衡条件的应用； （）掌握匀变速直线运动的规律，熟练应 用运动图像解决直线运动问题； （）掌握两类动力学问题，并能用动力学 的观点解答力学综合问题 物理思想及方法： 整体法和隔离法；合成法和正交分 解法；假设法和三角形法；模型法和图像 法；临界问题的处理方法；等效思想； 分解思想 考频：考点一物体的平衡问题对应学生用书 页 （ 课标， 分）物块在轻绳的拉动下沿倾角为 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 ，重力加速度取 若轻 绳能承受的最大张力为 ，则物块的质量最大为 （ ） 答案 本题考查了对平衡条件的理解与应用，检验 了理解能力、推理能力，体现了模型建构、科学推理等核心 素养 物块沿斜面向上匀速运动，则物块受力平衡，满足关系 ，其中 ， ，当 时，物块的质量最大，为 ，故 正确。
（多选）（ 课标， 分）如图，一粗糙斜面固定在 地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮 一细绳跨过滑轮，其 一端悬挂物块 ，另一端与斜面上的物块 相连，系统处于 静止状态 现用水平向左的拉力缓慢拉动 ，直至悬挂 的细绳与竖直方向成 已知 始终保持静止，则在此 过程中（ ） 水平拉力的大小可能保持不变 所受细绳的拉力大小一定一直增加 所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 答案 本题考查了受力分析、共点力平衡中的动态 平衡内容、理解能力和推理能力的应用，体现了核心素养中 科学推理、科学论证要素 用水平拉力向左缓慢拉动 ，如图所示，水平拉力 逐 渐增大，细绳的拉力 逐渐增大，则细绳对 的拉力逐渐 增大，故 错误， 正确 当物块 的质量满足 时，初始时 受 到的摩擦力方向沿斜面向上，这时随着对物块 的缓慢拉 动，细绳的拉力 逐渐增大，物块 所受的摩擦力先向上 逐渐减小，然后可能再向下逐渐增大，故 错误， 正确 专题攻略物理 （多选）（ 课标， 分）如图，柔软轻绳 的一端 固定，其中间某点 拴一重物，用手拉住绳的另一端 初始时， 竖直且 被拉直， 与 之间的夹角为 （ ）。
现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角 不 变 在 由竖直被拉到水平的过程中（ ） 上的张力逐渐增大 上的张力先增大后减小 上的张力逐渐增大 上的张力先增大后减小 答案 本题考查动态平衡 重物受到重力 、 绳的拉力 、 绳的拉力 共三个力的作用 缓慢拉 起过程中任一时刻可认为是平衡状态，三力的合力恒为 如图所示，由三角形定则得一首尾相接的闭合三角形，由于 且不变，则三角形中 与 的交点在一个优弧上 移动，由图可以看出，在 被拉到水平的过程中，绳 中拉力一直增大且恰好达到最大值，绳 中拉力先增大 后减小，故 、 正确，、 错误 多力或多体平衡的解题技法 （）物体受三力平衡时，通常可应用合成法、分解法、解 直角三角形法等求解 如果物体受到三个以上力平衡，通常 采用正交分解法求解 （）对于多个物体的平衡问题，要正确选取研究对象，整 体法和隔离法交替使用 解答动态平衡问题的三种方法：“解析法”“图解法” “相似三角形法” 考向一 单个物体的平衡 （ 河南南阳模拟）如图所示，半圆形框架竖直放置在粗 糙的水平地面上，光滑的小球 在水平外力的作用下处于 静止状态， 与圆心 的连线与水平面的夹角为 ，将力 在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过 ，框架与小球始 终保持静止状态。
在此过程中，下列说法正确的是 （ ） 框架对小球的支持力先减小后增大 拉力 的最小值为 地面对框架的摩擦力先减小后增大 框架对地面的压力先增大后减小 答案 以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力 示意图，如图所示 根据几何关系可知，力 顺时针转动至 竖直向上之前，框架对小球的支持力 逐渐减小， 先减小 后增大，当 的方向沿圆的切线方向向上时， 最小，此时 ，故 错误， 正确；以框架与小球组成的整体 为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力 以及力 的作用，由图可知， 在顺时针方向转动的过程 中， 沿水平方向的分力逐渐减小，所以地面对框架的摩擦 力始终在减小，故 错误； 沿竖直方向的分力逐渐增大， 所以地面对框架的支持力始终在减小，故 错误 （ 湖南十四校第二次联考）如图所示， 是上端带定 滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆 一端通过铰链固 定在 点，另一端 悬挂一重为 的物体，且 端系有一 根轻绳并绕过定滑轮 ，用力 拉绳，开始时， 现使 缓慢变小，直到杆 接近竖直杆 此过程 中（ ） 轻杆 对 端的弹力大小不变 轻杆 对 端的弹力先减小后增大 力 逐渐增大 力 先逐渐减小后逐渐增大 答案 以 点为研究对象，分析受力情况， 端受绳 的拉力 （等于重物重力 ）、轻杆的支持力 和绳子的拉 力 ，作出受力图如图。
由平衡条件可知 和 的合力与 大小相等、方向相反，根据三角形相似可得 ， 又 ，因杆的长度不变，故 大小保持不变， 变短，力 逐渐减小，则 正确，、 错误 考向二 多个物体的平衡 （ 辽宁大连模拟）如图所示，一条细绳跨过定滑轮连接 物体 、， 悬挂起来， 穿在一根竖直杆上，两物体均静 止，细绳与定滑轮间的摩擦不计，已知细绳与竖直杆间的夹 角为 ，物体 、 的质量分别为 、，则（ ） 专题一 力与运动 杆对 的弹力大小为 杆对 的摩擦力大小为 答案 对物体 分析可知，细绳拉力 ，再对物 体 进行受力分析可知，水平方向有 ，故杆对 的弹力大小为 ，选项 正确；竖直方向有 ，因无法判断摩擦力的方向，故无法判断二者的质量 大小，故选项 、 错误 （ 安徽合肥模拟）将两个质量均为 的小球 、 用细 线相连后，再将细线悬挂于 点，如图所示，用力 拉小球 ，使两个小球都处于静止状态，且细线 与竖直方向的夹 角保持 ，则 达到最小值时，细线 的拉力为 （ ） 答案 以两个小球组成的整体为研究对象，分析受 力，作出 在三个方向时整体的受力图如图所示，根据平衡 条件得知， 与 的合力与重力 总是大小相等、方向相 反，由力的合成图可知，当 与细线 垂直时， 有最小 值，即图中 位置， 的最小值为 ， ， 正确。
考向三 电、磁场中的平衡 如图所示，可视为质点的两个带同种电荷的小球 和 ，分 别静止在竖直墙面和水平地面上； 球被光滑竖直板挡住， 所有接触面均光滑， 球由于缓慢漏电而缓慢下降，在此过 程中（ ） 地面对 的支持力变小竖直板对 的支持力变小 、 间的作用力变大以上说法均不正确 答案 对 、 整体做受力分析，竖直方向受重力和地 面的支持力，故支持力总等于两球的重力，可知地面对 的 支持力不变，选项 错误；对 受力分析如图，受到重力 ， 库仑力 和墙面的弹力 ，当 球缓慢下降时，由受力图可 知， 和 均变大，可知选项 正确；对 、 整体，水平方向 竖直板对 的支持力等于墙面对 的弹力 ，则竖直板对 的支持力变大，选项 错误 （多选）如图所示，置于水平地面上的斜面体处于加有竖直 向上的匀强磁场区域内，磁感应强度大小为 ，有一根长为 、质量为 的细导体棒水平放在斜面体上，当导体棒中通 有方向垂直纸面向里、大小为 的恒定电流时，导体棒和斜 面体处于静止状态，已知斜面的倾角为 ，下列说法中正确 的是（ ） 斜面体一定受地面水平向右的摩擦力作用 斜面体对导体棒的作用力大小为（）（） 斜面体对导体棒的作用力大小为 斜面体对导体棒的摩擦力的大小可能为 答案 以导体棒和斜面体整体为研究对象，水平方 向上受到水平向右的安培力作用，根据平衡条件可知，斜面 体受到水平向左的摩擦力，选项 错误；斜面体对导体棒的 作用力可以等效为一个力，根据三力平衡的条件可知，斜面 体对导体棒的作用力大小为（）（），选项 正确， 错误；当安培力 较大时，导体棒有向上滑动的趋势，此时 摩擦力方向沿斜面向下，大小为 ，选项 正确。
考频：考点二匀变速直线运动问题对应学生用书 页 （多选）（ 课标， 分）甲、乙两车在同一平直公 路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动 甲、乙两车的位置 随时间 的变化如图所示 下列说法 正确的是（ ） 专题攻略物理 在 时刻两车速度相等 从 到 时间内，两车走过的路程相等 从 到 时间内，两车走过的路程相等 在 到 时间内的某时刻，两车速度相等 答案 本题考查 图像的应用 在 图像中， 图线的斜率表示物体运动的速度，在 时刻，两图线的斜 率关系为 乙甲，两车速度不相等；在 到 时间内，存在 某一时刻甲图线的切线与乙图线平行，如图所示，该时刻两 车速度相等，选项 错误， 正确 从 到 时间内，乙车 走过的路程为 ，甲车走过的路程小于 ，选项 错误 从 到 时间内，两车走过的路程都为 ，选项 正确 （多选）（ 课标， 分）甲、乙两汽车在同一条平 直公路上同向运动，其速度时间图像分别如图中甲、乙两 条曲线所示 已知两车在 时刻并排行驶 下列说法正 确的是（ ） 两车在 时刻也并排行驶 在 时刻甲车在后，乙车在前 甲车的加速度大小先增大后减小 乙车的加速度大小先减小后增大 答案 本题考查对 图线的理解、追及和相遇问 题。
图线与时间轴包围的面积表示车运动的位移，时 刻两车并排行驶，故 时刻甲车在后，乙车在前，所以 错， 对 图线上各点切线的斜率表示瞬时加速度，由 此可知， 错， 对 （ 课标， 分）为提高冰球运动员的加速能力， 教练员在冰面上与起跑线相距 和 （）处分别放置 一个挡板和一面小旗，如图所示 训练时，让运动员和冰球 都位于起跑线上，教练员将冰球以初速度 击出，使冰球 在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的 同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗 训练要 求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处 假定运动 员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为 重力加速度大小为 求 （）冰球与冰面之间的动摩擦因数； （）满足训练要求的运动员的最小加速度 答案 （） （） （ ） 解析 （）设冰球的质量为 ，冰球与冰面之间的动摩擦 因数为 ，由动能定理得 解得 （）冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好 到达小旗处的运动员的加速度最小 设这种情况下，冰球 和运动员的加速度大小分别为 和 ，所用的时间为 由运动学公式得 联立式得 （ ） 处理匀变速直线运动的四种方法 （）基本公式法：应用三个基本公式求解。
（）推论法：应用中间时刻速度、中间位置速度、位移差 公式等推论求解 （）比例法：根据初速度为零的匀变速直线运动的比例 关系式求解 （）逆向思维法：匀减速直线运动到速度为零的过程，可 认为是初速度为零的反向匀加速直线运动的逆过程 追及问题的一个条件和两个关系 （）一个临界条件：速度相等，它往往是能否追上、物体 间距离最大或最小的临界条件，也是分析判断问题的切 入点 （）两个等量关系：时间关系和位移关系，通过画草图找 出两物体运动的时间关系和位移关系是解题的突破口 考向一 匀变速直线运动规律的应用 （ 河南郑州一模）一只宠物狗和主人做游戏，宠物狗沿 直线奔跑，依次经过 、 三个木桩， 为 、 的中点，它 从木桩 开始以加速度 匀加速奔跑，到达木桩 时以加 速度 继续匀加速奔跑，若它经过木桩 、 时的速度分 别为 、，且 ，则加速度 和 的大小关系为 （ ） 条件不足，无法确定 专题一 力与运动 答案 两个过程中的位移相同，所以 ，即 ，故 ， 正确 考向二 直线运动的图像问题 （多选）（ 湖北重点高中联考）某汽车在平直公路上匀 速行驶，因特殊情况需刹车，其刹车过程的 图像如图 所示，下列说法正确的是（ ） 汽车刹车过。