【核心素养】

物理观念：

1.理解力(重力、弹力、摩擦力)的概念，明确其产生的原因和条件；

2.掌握力的合成与分解的方法；3.运用力的相互作用观念分析静力学问题．

科学思维：

1.能够建构轻绳、轻杆、轻质弹簧及光滑斜面等物理模型；

2.善于运用假设法分析判断力是否存在，掌握受力分析法及动态图解法的运用；3.掌握运用共点力平衡条件分析求解实际问题．

科学探究：

1.通过实验探究弹力和弹簧伸长的关系；

2.通过实验探究二力合成的规律．

科学态度与责任：

1.通过实验和在生活中的认知，认识重力、弹力和摩擦力；

2.探究物理规律，激发兴趣，培养严谨的科学态度，逐渐形成热爱生活，探索自然的内在动力．

【命题探究】

1.命题分析：高考命题主要涉及对重力、弹力、摩擦力的理解和应用，对物体的受力分析以及共点力平衡等内容．

2．趋势分析：试题以生活实际或力、电平衡模型为背景的静态、动态平衡问题．

 

【试题情境】

生活实践类：交通运输，桥梁建设，体育运动，生活中物体悬挂等．

学习探索类：受力分析，物体静态平衡，动态平衡，合力和分力的关系．

考点一　弹力的分析与计算

1．弹力的判断：

(1)弹力有无的判断

(2)弹力方向的判断

①五种常见模型中弹力的方向

②根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向．

2．弹力大小计算的三种方法：

(1)根据胡克定律进行求解；

(2)根据力的平衡条件进行求解；

(3)根据牛顿第二定律进行求解．

考点二　摩擦力的分析与计算

1．摩擦力的分析和计算

2．明晰“三个方向”

考点三　“死结”和“活结”模型模型建构——核心素养提升

考点四　共点力的合成

1．力的合成方法：平行四边形定则或三角形定则．

2．几种特殊情况的共点力的合成．

考点五　力的分解

1．效果分解法

2．正交分解法

物体受到多个力F₁、F₂、F₃…作用，求合力F时，可把各力向相互垂直的x轴、y轴分解．

x轴上的合力F_x＝F_x1＋F_x2＋F_x3＋…

y轴上的合力F_y＝F_y1＋F_y2＋F_y3＋…

合力大小F＝

若合力方向与x轴夹角为θ，则tan θ＝.

考点六　受力分析

1．研究对象的选取方法

整体法和隔离法

(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”．

2．受力分析中的“2分析”“2注意”

(1)“2分析”

①只分析研究对象受的力，不分析研究对象给其他物体的力；

②只分析性质力(六种常见力)，不分析效果力，如向心力等．

(2)“2注意”

①合力与分力不可同时作为物体受的力；

②物体的受力情况与运动情况相对应．

 

考点七　共点力作用下的动态平衡问题

1．解决动态平衡问题的一般思路：把“动”化为“静”，“静”中求“动”．

2．分析动态平衡问题方法的选取技巧

(1)解析法

①列平衡方程，列出未知量与已知量的关系表达式．

②根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况．

(2)图解法

(3)相似三角形法

①根据已知条件画出对应的力的三角形和空间几何相似三角形，确定对应边，利用三角形相似法列出比例式；

②确定未知量的变化情况．

考点八　共点力作用下物体的平衡

解答静态平衡问题的思路

考点九　平衡中的临界、极值问题

 

1.临界问题

当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述．

2．极值问题

平衡中的极值问题，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题．

3．解决极值问题和临界问题的方法

(1)图解法：根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值．

(2)数学解法：通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(或画出函数图像)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)．

合成法	物体在三个共点力作用下处于平衡时，将其中的任意两个力合成，其合力一定与第三个力平衡，从而把三力平衡问题转化为二力平衡问题
分解法	物体在三个共点力作用下处于平衡时，将其中任意一个力沿其他两个力的反方向分解，则每个方向上的一对力大小相等，方向相反，从而把三力平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题
正交分解法	物体在三个或三个以上的共点力作用下处于平衡时，将物体所受的各个力均向两个互相垂直的方向上分解，然后分别在这两个方向上列平衡方程，此时平衡条件可表示为：Fx合＝0，Fy合＝0.

(1)选取研究对象，对于有相互作用的两个或两个以上的物体构成的系统，应明确所选研究对象是系统整体还是系统中的某一个物体(整体法或隔离法)。

(2)对所选研究对象进行受力分析，并画出受力分析图。

(3)对研究对象所受的力进行处理，对三力平衡问题，一般根据平衡条件画出力合成的平行四边形。对四力或四力以上的平衡问题，一般建立合适的直角坐标系，对各力按坐标轴进行分解。

(4)建立平衡方程，对于四力或四力以上的平衡问题，用正交分解法列出方程组。

1.如图所示为缓慢关门时(图中箭头方向)门锁的示意图，锁舌尖角为37°，此时弹簧弹力为24 N，锁舌表面较光滑，摩擦不计(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，下列说法正确的是(　　)

A．此时锁壳碰锁舌的弹力为40 N

B．此时锁壳碰锁舌的弹力为30 N

C．关门时锁壳碰锁舌的弹力逐渐减小

D．关门时锁壳碰锁舌的弹力保持不变

【答案】  A

【解析】　锁壳碰锁舌的弹力分解如图所示，其中F₁＝F_Nsin 37°，且F₁大小等于弹簧的弹力24 N，解得锁壳碰锁舌的弹力为40 N，选项A正确，B错误；关门时，弹簧的压缩量增大，弹簧的弹力增大，故锁壳碰锁舌的弹力逐渐增大，选项C、D错误。

2.如图所示，用绳AC和BC吊起一个重50 N的物体，两绳AC、BC与竖直方向的夹角分别为30°和45°，求绳AC和BC对物体的拉力大小(物体处于静止状态)。

【答案】50(－1)N　25(－)N

【解析】以C为原点建立直角坐标系，设x轴水平，y轴竖直，在图上标出F_AC和F_BC在x轴和y轴上的分力，即

F_ACx＝F_ACsin 30°＝F_AC

F_ACy＝F_ACcos 30°＝F_AC

F_BCx＝F_BCsin 45°＝F_BC

F_BCy＝F_BCcos 45°＝F_BC

在x轴上，F_ACx与F_BCx大小相等，即F_AC＝F_BC

在y轴上，F_ACy与F_BCy的合力与重力相等，

即F_AC＋F_BC＝50 N

解得绳BC的拉力

F_BC＝25(－)N＝25(－)N

绳AC的拉力F_AC＝50(－1)N。

3.“风力仪”可直接测量风力的大小，其原理如图所示。仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球。无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大，偏角越大。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力大小。那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？(重力加速度为g)

【答案】F＝mgtan θ

【解析】 选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，如图甲所示。金属球处于平衡状态，这三个力的合力为零。可用以下三种方法求解。

法一：合成法

如图乙所示，风力F和拉力F_T的合力与金属球所受的重力等大反向，由平行四边形定则可得F＝mgtan θ。

法二：分解法

重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，可以将金属球所受的重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图丙所示，由几何关系可得

F＝F′＝mgtan θ。

法三：正交分解法

以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，如图丁所示。由水平方向的合力F_x合和竖直方向的合力F_y合分别等于零，即

F_x合＝F_Tsin θ－F＝0

F_y合＝F_Tcos θ－mg＝0

解得F＝mgtan θ。