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第二章 相互作用——力
第3 讲 受力分析 共点力平衡
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考情分析·探规律：掌握考试内容的变化趋势，建立考情框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1 受力分析★★☆☆☆
考点2 共点力的平衡问题★★★☆☆
考点3 多物体的平衡问题★★★☆☆
（星级越高，重要程度越高）
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
【考情分析·探规律】
知识点
年份
试卷及题号
共点力的平
衡
2025
2025·山东、2025·黑吉辽蒙卷、2025·陕晋青宁卷、2025·广东、
2025·福建、2025·河北、2025·浙江、
2024
山东卷T2、黑吉辽T3、新课标卷T24、湖北卷T6
浙江1 月选考T6、河北卷T5、贵州卷T4、广东卷T2
2023
浙江6 月选考T6、江苏卷T7、海南卷T3
浙江1 月选考T2
2022
河北卷T7、浙江6 月选考T10、重庆卷T1
2021
湖南卷T5
【知识梳理】
考点一 受力分析
1.假设法：在未知某力是否存在时，先对其做出不存在的假设，然后根据该力不存在对物体运动和受力状
态的影响来判断该力是否存在。
2.整体法：将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法。
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3.隔离法：将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法。
4.动力学分析法：对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法。
考点二 共点力的平衡问题
1.合成法：物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反、
在同一条直线上。
2.力的作用效果分解法：物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的作用效果分解，则其分力和
其他两个力满足平衡条件。
3.正交分解法：物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都
满足平衡条件。
4.力的三角形法：三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数
学知识求解未知力。
考点三 多物体的平衡问题
“整体法”和“隔离法”处理多物体平衡问题
整体法
隔离法
概念
将处于平衡状态的几个物体作为一个整体
来分析的方法
将单个物体作为研究对象与周围物
体分隔开来分析的方法
选用原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力
研究系统内物体之间的相互作用力
注意事项
受力分析时不要再考虑系统内部物体间的
相互作用
一般隔离受力较少的物体
【真题挑战】
一、单选题
1．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）如图，质量为m 的均匀钢管，一端支在粗糙水平地面上，另一端被竖
直绳悬挂，处于静止状态，钢管与水平地面之间的动摩擦因数为
、夹角为
，重力加速度大小为g。则
地面对钢管左端的摩擦力大小为（ ）
2
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A．
B．
C．
D．0
【答案】D
【详解】对钢管受力分析，如图所示
若钢管受到地面的摩擦力，则钢管水平方向受力不平衡，钢管不可能处于静止状态，故地面对钢管左端
的摩擦力大小为零。ABC 错误，D 正确。
故选D。
2．（2025·河北·高考真题）如图，内壁截面为半圆形的光滑凹槽固定在水平面上，左右边沿等高。该截
面内，一根不可伸长的细绳穿过带有光滑孔的小球，一端固定于凹槽左边沿，另一端过右边沿并沿绳方
向对其施加拉力F。小球半径远小于凹槽半径，所受重力大小为G。若小球始终位于内壁最低点，则F 的
最大值为（ ）
A．
B．
C．G
D．
【答案】B
【详解】分析可知当凹槽底部对小球支持力为零时，此时拉力F 最大，根据平衡条件有
解得
故选B。
3
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3．（2025·福建·高考真题）山崖上有一个风动石，无风时地面对风动石的作用力是F1，当受到一个水平
风力时，风动石依然静止，地面对风动石的作用力是F2，以下正确的是（ ）
A．F2大于F1
B．F1大于F2
C．F1等于F2
D．大小关系与风力大小有关
【答案】A
【详解】无风时，地面对风动石的作用力方向竖直向上，与重力平衡，大小为
当受到一个水平风力时，地面对风动石的作用力与竖直向下的重力及水平方向的风力F，三力平衡
根据平衡条件可知，地面对风动石的作用力大小为
，故F2大于F1。
故选A。
4．（2025·浙江·高考真题）中国运动员以121 公斤的成绩获得2024 年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠
铃稳定时的状态如图所示。重力加速度
，下列说法正确的是（ ）
A．双臂夹角越大受力越小
B．杠铃对每只手臂作用力大小为
C．杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力
D．在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃总重力
【答案】D
【详解】AB．杠铃的重力为
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手臂与水平的杠铃之间有夹角，假设手臂与竖直方向夹角为
，根据平衡条件可知
可知，双臂夹角越大，F 越大；结合
，解得杠铃对手臂的作用力
AB 错误；
C．杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对相互作用力，C 错误；
D．加速举起杠铃，人和杠铃构成的相互作用系统加速度向上，系统处于超重状态，因此地面对人的支持
力大于人与杠铃的总重力，D 正确。
故选D。
5．（2024·贵州·高考真题）如图（a），一质量为m 的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间，
并处于静止状态，其中一个视图如图（b）所示。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.8 倍，
已知重力加速度大小为g，不计所有摩擦，则球对横杆的压力大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】对球进行受力分析如图，设球的半径为R，根据几何知识可得
根据平衡条件得
解得
根据牛顿第三定律得球对横杆的压力大小为
5
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故选D。
6．（2024·浙江·高考真题）如图为小猫蹬地跃起腾空追蝶的情景，则（ ）
A．飞行的蝴蝶只受重力的作用
B．蝴蝶转弯时所受合力沿运动方向
C．小猫在空中受重力和弹力的作用
D．小猫蹬地时弹力大于所受重力
【答案】D
【详解】A．飞行的蝴蝶除了受到重力的作用还受到空气的作用力，故A 错误；
B．蝴蝶转弯时做曲线运动，所受合力与速度方向不在一条直线上，故B 错误；
C．小猫在空中与其他物体间没有接触，不受弹力的作用，故C 错误；
D．小猫蹬地时有向上的加速过程，故弹力大于所受重力，故D 正确。
故选D。
二、多选题
7．（2025·广东·高考真题）如图所示，无人机在空中作业时，受到一个方向不变、大小随时间变化的拉
力。无人机经飞控系统实时调控，在拉力、空气作用力和重力作用下沿水平方向做匀速直线运动。已知
拉力与水平面成30°角，其大小F 随时间t 的变化关系为F = F0－kt（F ≠ 0，F0、k 均为大于0 的常量），
无人机的质量为m，重力加速度为g。关于该无人机在0 到T 时间段内（T 是满足F > 0 的任一时刻），
下列说法正确的有（ ）
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A．受到空气作用力的方向会变化
B．受到拉力的冲量大小为
C．受到重力和拉力的合力的冲量大小为
D．T 时刻受到空气作用力的大小为
【答案】AB
【详解】AD．无人机经飞控系统实时调控，在拉力、空气作用力和重力作用下沿水平方向做匀速直线运
动，则无人机受到空气作用力与重力和拉力的合力等大反向，随着F 的减小重力和拉力的合力如图
可知无人机受到空气作用力的大小和方向均会改变，在T 时刻有
，F = F0－kT
解得
故A 正确、D 错误；
B．由于拉力F 随时间t 均匀变化，则无人机在0 到T 时间段内受到拉力的冲量大小为F—t 图像与坐标轴
围成的面积为
，故B 正确；
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C．将拉力分解为水平和竖直方向，则无人机受重力和拉力的合力在水平方向有
无人机受重力和拉力的合力在竖直方向有
0 到T 时间段内无人机受重力和拉力的合力在水平方向的冲量为
0 到T 时间段内无人机受重力和拉力的合力在竖直方向的冲量为
则0 到T 时间段内无人机受到重力和拉力的合力的冲量大小为
故C 错误。
故选AB。
三、实验题
8．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图（a），细绳1、2
和橡皮筋相连于一点，绳1 上端固定在A 点，绳2 下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。
为确定杯中物体质量m 与橡皮筋长度x 的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1 每次与竖
直方向夹角均为
且橡皮筋与绳1 垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出
关系图线，如图（b）所示。
回答下列问题：
(1)将一芒果放入此空杯，按上述操作测得
，由图（b）可知，该芒果的质量
g
（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，绳1 与竖直方向夹角为
但与橡皮筋不垂直，由图像读出的
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芒果质量与
相比 （填“偏大”或“偏小”）。
(2)另一组同学利用同样方法得到的
图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是_________。
A．水杯质量过小
B．绳套长度过大
C．橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比
(3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施 。
【答案】(1) 106 偏大
(2)C
(3)减小细线与竖直方向的夹角
【详解】（1）[1]操作测得
，由图（b）的图像坐标可知，该芒果的质量为106g；
[2]若杯中放入芒果后，绳1 与竖直方向夹角为
但与橡皮筋不垂直，根据共点力平衡可知橡皮条的拉力
变大，导致橡皮筋的长度偏大，若仍然根据图像读出芒果的质量与
相比偏大。
（2）另一组同学利用同样方法得到的
图像在后半部分弯曲，可能是所测物体的质量过大，导致橡
皮筋所受的弹力过大超过了弹簧的弹性限度，从而使橡皮筋弹力与其伸长量不成正比。
故选C。
（3）根据共点力平衡条件可知，当减小绳子与竖直方向的夹角时，相同的物体质量对应橡皮筋的拉力较
小，故相同的橡皮筋，可减小细线与竖直方向的夹角可增大质量测量范围。
9．（2024·重庆·高考真题）元代王祯《农书》记载了一种人力汲水灌田农具——戽斗。某兴趣小组对库
斗汲水工作情况进行模型化处理，设计了如图甲所示实验，探究库斗在竖直面内的受力与运动特点。该
小组在位于同一水平线上的P、Q 两点，分别固定一个小滑轮，将连结沙桶的细线跨过两滑轮并悬挂质量
相同的砝码，让沙桶在竖直方向沿线段PQ 的垂直平分线OO′运动。当沙桶质量为136.0g 时，沙桶从A 点
由静止释放，能到达最高点B，最终停在C 点。分析所拍摄的沙桶运动视频，以A 点为坐标原点，取竖直
向上为正方向。建立直角坐标系，得到沙桶位置y 随时间t 的图像如图乙所示。
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(1)若将沙桶上升过程中的某一段视为匀速直线运动，则此段中随着连结沙桶的两线间夹角逐渐增大，每
根线对沙桶的拉力 （选填“逐渐增大”“保持不变”“逐渐减小”）。沙桶在B 点的加速度方向
（选填“竖直向上”“竖直向下”）。
(2)一由图乙可知，沙桶从开始运动到最终停止，机械能增加 J（保留两位有效数字，g =
9.8m/s2）。
【答案】(1) 逐渐增大 竖直向下
(2)0.11
【详解】（1）[1][2]设细线与竖直方向夹角为θ，沙桶匀速上升
2Tcosθ = Mg
当θ 逐渐增大时，T 逐渐增大，沙桶上升到最高点B 然后下落，在最高点的加速度方向竖直向下。
（2）沙桶从开始运动到静止上升高度为8.4cm，机械能增加量为
Mgh = 0.136 × 9.8 × 0.084J = 0.11J
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