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知识点6：弹力
考点一：平衡状态弹力的计算
题型一：应用力的合成法计算平衡状态的弹力
【知识思维方法技巧】
（1）物体受2 个或3 个力时，一般采用合成法．
①若两个力F1、F2的夹角为θ，如图所示，合力的大小可由余弦定理得到：
F＝ ， tan α＝。
注意：两大小一定的分力，夹角增大时，合力减小；合力大小一定，夹角增大时，两等大
分力增大．
②若两个力F1、F2等大，夹角为θ，如图所示，合力的大小F＝2F1cos，F 与F1夹角为。
（2）如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力
大小相等，方向相反。
（3）非共面力的计算方法：根据物体受力的对称性，由力的合成法得出NFcos θ＝mg，θ
为接触弹力与竖直方向的夹角，N 表示接触面弹力的个数，F 表示接触面的弹力。
类型一：应用合成法计算轻绳模型的弹力
【知识思维方法技巧】
轻绳活结模型的特点：当绳绕过光滑的滑轮（杆、钉子或挂钩）时，由于滑轮（杆、钉子
或挂钩）对绳无约束，因此绳上的力是相等的，且平衡时两绳与水平方向的夹角相等；两
段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的角平分线。
【典例1a 提高题】如图所示，一根细绳跨过定滑轮连接两个小球A、B，其中球A 的质量
为1 kg。它们都穿在一根光滑的竖直杆上，不计绳与滑轮间的摩擦，当两球平衡时OA 绳
与水平方向的夹角为θ＝37°，OB 绳与水平方向的夹角为α＝53°，已知sin 37°＝0.6，sin
53°＝0.8，则球B 的质量为( )
A. kg B. kg
C. kg D. kg
【典例1a 提高题对应练习】如图悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O 点
1
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处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连．甲、乙两物体质量相等
系统平衡时，O 点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α 和β.若α＝70°，则β 等于( )
A．45° B．55° C．60° D．70°
类型二：应用合成法计算轻杆模型的弹力
【知识思维方法技巧】
轻杆弹力既能沿着杆，也可以跟杆成任意角度。自由杆：可以自由转动。杆受力一定沿杆
方向。固定杆：不能自由转动。不一定沿杆方向，由物体所处状态决定
【典例1b 提高题】弹跳能力是职业篮球运动员重要的身体素质指标之一，许多著名的篮球
运动员因为具有惊人的弹跳能力而被球迷称为“弹簧人”．弹跳过程是身体肌肉、骨骼关
节等部位一系列相关动作的过程，屈膝是其中的一个关键动作．如图所示，人屈膝下蹲时
膝关节弯曲的角度为θ，设此时大、小腿部的肌群对膝关节的作用力F 的方向水平向后，
且大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大致相等，那么脚掌所受地面竖直向上的弹力约为(
)
A． B． C．
D．
【典例1b 提高题对应练习】如图甲所示，轻绳AD 跨过固定在水平横梁BC 右端的光滑定
滑轮挂住一个质量为m1的物体，∠ACB＝30°；图乙所示的轻杆HG 一端用铰链固定在竖
直墙上，另一端G 通过细绳EG 拉住，EG 与水平方向成30°角，轻杆的G 点用细绳GF 拉
住一个质量为m2的物体，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A．图甲中BC 对滑轮的作用力为m1 g
2
B．图乙中HG 杆受到绳的作用力为m2g
C．细绳AC 段的拉力FAC与细绳EG 段的拉力FEG之比为1∶1
2
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D．细绳AC 段的拉力FAC与细绳EG 段的拉力FEG之比为m1∶2m2
类型三：应用合成法计算轻弹簧模型的弹力
【知识思维方法技巧】
轻弹簧（轻橡皮筋）产生的弹力遵循胡克定律F＝kx，轻弹簧（轻橡皮筋）两端及中间各
点的弹力大小相等，轻弹簧既能受拉力，也能受压力(沿弹簧轴线)，而橡皮筋只能受拉力
作用。
【典例1c 提高题】射箭是奥运会上一个观赏性很强的运动项目，中国队有较强的实力．如
图甲所示，射箭时，刚释放的瞬间若弓弦的拉力为100 N，对箭产生的作用力为120 N，其
弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示，对箭产生的作用力如图中F 所示，则弓弦的夹角α 应为
(cos 53°＝0.6)( )
A．53° B．127° C．143° D．106°
【典例1c 提高题对应练习】一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm 的
两点上，弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为
100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的
伸长始终处于弹性限度内)( )
A. 86 cm
B. 92 cm
C. 98 cm D. 104 cm
类型四：应用合成法计算三维空间接触面模型的弹力
【典例1d 提高题】四个半径为r 的匀质球在光滑的水平面上堆成锥形，如图所示．下面的
三个球A、B、C 用绳缚住，绳与三个球的球心在同一水平面内，D 球放在三球上方处于静
止状态．如果四个球的质量均为m，重力加速度为g，则D 球对A、B、C 三球的压力均为
( )
A．mg B．mg C．mg D．mg
【典例1d 提高题对应练习】如图所示，水平台面上放置一个带有底座的倒三脚支架，每根
支架与竖直方向均成30°角且任意两支架之间夹角相等。一个质量均匀的光滑球体工艺品
放在三脚架里，光滑球体工艺品质量为m，重力加速度为g，则每根支架受工艺品的压力
大小是( )
3
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A.mg B.mg C.mg D.mg
类型五：应用合成法计算三维空间轻绳模型的弹力
【典例1e 提高题】如图所示，在卸货场，挂钩连接四根长度均为L 的轻绳，四根轻绳的另
一端与一质量为m、直径为1.2L 的水平圆环相连，连接点将圆环四等分．圆环正缓慢地匀
速上升，已知重力加速度为g，则每根轻绳上的拉力大小为( )
A.mg B.mg C.mg D.mg
【典例1e 提高题对应练习】在港珠澳大桥建设中，将一根直径22 m、高40.5 m 的钢筒，
打入海底围成人工岛，创造了快速筑岛的世界记录。若钢筒重量为G，用起重机同时由10
条对称分布的、每条长为22 m 的钢索将其竖直吊起处于静止状态如图，则每根钢索受到的
拉力大小为( )
A. B. C. D.
类型六：应用合成法计算三维空间轻杆模型的弹力
【典例1f 提高题】如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m 的照相机，三脚
架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成30角，则每根支架中承受的压力大小为
（ ）
4
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A
．
1
3 mg
B．
2
3 mg
C．
3
6 mg
D．
2 3
9
mg
题型二：应用力的分解法计算平衡状态的弹力
【知识思维方法技巧】
力的分解法计算平衡状态的弹力，有二种分解方法：
（1）力作用效果分解法：根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向，再根据两个实
际分力方向画出平行四边形，最后由三角形知识求出两分力的大小。
注意：斜面上物体、支架挂物、刀劈物体、千斤顶等问题常常根据被分解的力在作用对象
上产生的效果进行分解。
（2）力的正交分解法：Fx 合＝0，Fy 合＝0．适用条件是物体受三个或三个以上的力作用而
平衡。选坐标轴时应使尽量多的力与坐标轴重合。物体受四个以上的力作用时，一般要采
用正交分解法。
类型一：应用力的分解法计算接触面模型的弹力
【典例2a 提高题】生活中经常用刀来劈开物体。如图所示是刀刃的横截面，F 是竖直向下
作用在刀背上的力，若刀刃的横截面是等腰三角形，刀刃两侧面的夹角为θ，刀的重力为
G。则刀劈物体时对物体侧向推力FN的大小为( )
A. B. C.
D.
【典例2a 提高题对应练习】如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O 为球心，一质
量为m 的小滑块(视为质点)在水平力F 的作用下静止于P 点，设小滑块所受支持力为FN，
OP 与水平方向的夹角为θ，重力加速度为g，下列关系式正确的是( )
A．FN＝mgtan θ B．F＝mgtan θ C．FN＝
D．F＝
类型二：应用力的分解法计算轻绳模型的弹力
【典例2b 提高题】将体积相同、质量mA＝5m 的灯笼A 和质量mB＝3m 的灯笼B 用轻质细
绳2 连接，灯笼A 又用轻质细绳1 悬挂在天花板上的O 点，两灯笼在相同的水平恒定风力
作用下，处于如图所示的静止状态．其中，轻质细绳1 与竖直方向的夹角α＝45°，重力加
速度为g，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.下列说法正确的是( )
A．细绳1 中的张力大小为5mg
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B．细绳2 中的张力大小为8mg
C．作用在每一个灯笼上的水平风力的大小为8mg
D．细绳2 与竖直方向的夹角为53°
【典例2b 提高题对应练习】如图所示，用轻绳系住一质量为2m 的匀质大球，大球和墙壁
之间放置一质量为m 的匀质小球，各接触面均光滑。系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹
角为α，两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β，则α、β 应满足( )
A.tanα＝3cotβ B.2tanα＝3cotβ
C.3tanα＝tan(α＋β) D.3tanα＝2tan(α＋β)
【典例2c 提高题】（多选）如图(a)所示，将一右端固定有光滑定滑轮的轻杆固定在竖直
挡板上，轻绳ABC 跨过光滑的定滑轮悬吊质量为m1＝1 kg 的物块；如图(b)所示，将一轻
杆用转轴固定在竖直挡板上，两段轻绳DE、EF 系在杆的右端并悬吊质量为m2＝1.5 kg 的
物块。已知两杆均水平，且绳子的倾斜部分与水平方向的夹角均为30°，重力加速度g＝10
m/s2。下列说法正确的是( )
A．图(a)中AB 绳的拉力大小为10 N
B．图(b)中DE 绳的拉力大小为15 N
C．图(a)中轻杆对滑轮的支持力大小为10 N
D．图(b)中轻杆对结点的支持力大小为15 N
【典例2c 提高题对应练习】某压榨机的结构示意图如图所示，其中B 为固定铰链，若在A
铰链处作用一垂直于壁的力F，则由于力F 的作用，使滑块C 压紧物体D，设C 与D 光滑
接触，杆的重力及滑块C 的重力不计，图中a＝0.5 m，b＝0.05 m，则物体D 所受压力的
大小与力F 的比值为( )
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A．4 B．5 C．10
D．1
【典例2c 提高题对应练习2】 如图所示为剪式千斤顶的截面图。四根等长的支持臂用光
滑铰链连接，转动手柄，通过水平螺纹轴减小MN 间的距离，以抬高重物。保持重物不变，
MP 和PN 夹角为120°时N 点受到螺纹轴的作用力为F1；MP 和PN 夹角为60°时N 点受到
螺纹轴的作用力为F2。不计支持臂和螺纹轴的重力，则F1与F2大小之比为( )
A．1∶1 B．1∶3 C．∶1 D．3∶1
类型四：应用力的分解法计算轻弹簧模型的弹力
【典例2d 提高题】（多选）如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，A、B 两个质量均为m
的滑块用轻质弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，水平力F 作用在滑块B 上，A、B 静止，此
时弹簧长度为l，且在弹性限度内，则下列说法正确的是( )
A．弹簧原长为l＋
B．弹簧原长为l＋
C．力F 的大小为mg
D．力F 的大小为mg
【典例2d 提高题对应练习】如图所示，两个质量均为m 的小球通过两根轻弹簧A、B 连接，
在水平外力F 作用下，系统处于静止状态，弹簧实际长度相等。弹簧A、B 的劲度系数分
别为kA、kB，且原长相等。弹簧A、B 与竖直方向的夹角分别为θ 与45°。设A、B 中的拉
力分别为FA、FB。小球直径相比弹簧长度可以忽略。则( )
A．tan θ＝ B．kA＝kB C．FA＝mg
D．FB＝2mg
类型五：应用正交分解法计算匀质粗绳的弹力
【知识思维方法技巧】
选取匀质粗绳为研究对象和匀质粗绳的一部分为研究对象，分别应用正交分解法列方程进
行计算。
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【典例2e 提高题】如图所示，山坡上两相邻高压塔A、B 之间架有匀质粗铜线，平衡时铜
线呈弧形下垂，最低点在C，已知弧线BC 的长度是AC 的3 倍，而左塔B 处铜线切线与竖
直方向的夹角β＝30°.则右塔A 处铜线切线与竖直方向的夹角α 为( )
A．30° B．45° C．60° D．75°
【典例2e 提高题对应练习】2022 年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系
有飘带的风力指示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况．若飘带可视为
粗细一致的匀质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变．当飘带稳
定时，飘带实际形态最接近的是( )
【典例2e 提高题对应练习2】如图一根质量为m 的匀质绳子，两端分别固定在同一高度的
两个钉子上，中点悬挂一质量为M 的物体。系统平衡时，绳子中点两侧的切线与竖直方向
的夹角为α，钉子处绳子的切线方向与竖直方向的夹角为β，则( )
A．＝ B．＝
C．＝ D．＝
题型三：应用力的三角形相似法计算平衡状态的弹力
【知识思维方法技巧】
三角形相似法：一般研究对象受绳(杆)、圆弧或其它物体的约束，且物体受到三个力的作
用，其中的一个力是恒力，另外两个力的方向分别与绳子、两物体重心连线方向等平行，
即三力构成的矢量三角形与绳长、半径、高度等实际几何三角形相似，确定对应边，利用
三角形相似知识列出比例式求出力。
类型一：应用力的三角形相似法计算接触面模型的弹力
【典例3a 提高题】如图所示，两个大小不等的光滑球置于半球状的凹槽内，O 为凹槽的球
心，O1是质量为m1的大球的球心，O2是质量为m2的小球的球心，两球静止时切点正好位
于O 点正下方．则下列说法正确的是( )
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A．m1>m2 B．m1<m2
C．凹槽对大球的弹力等于对小球的弹力 D．凹槽对大球的弹力大于对小球的弹力
类型二：应用力的三角形相似法计算轻绳模型的弹力
【典例3b 提高题】如图所示，竖直放置的光滑圆环O，顶端D 点固定一光滑滑轮(大小忽
略)，圆环两侧套着m1、m2两小球，两小球用轻绳绕过定滑轮相连，并处于静止状态，已
知两小球连线过圆心O 点，且与右侧绳的夹角为θ.则m1、m2两小球的质量之比为( )
A．tanθ B. C. D．sin2θ
【典例3b 提高题对应练习】如图所示，一轻杆两端固定两个小球A、B，A 球的质量是B
球质量的3 倍，轻绳跨过滑轮连接A 和B，一切摩擦不计，平衡时OA 和OB 的长度之比
为( )
A. 1∶2
B. 2∶1
C. 1∶3
D. 1∶4
类型三：应用力的三角形相似法计算轻杆模型的弹力
【典例3c 提高题】如图所示，AO 为不可伸长的轻绳，BO 为可绕B 点自由转动的轻质细
杆，杆长为L，A、B 两点的高度差也为L.在O 点悬挂质量为m 的重物，杆与绳子的夹角
α＝30°，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A. 绳AO 对O 点的拉力大小为mg
B. 绳AO 对O 点的拉力大小为
mg
C. 杆BO 对O 点的力沿杆由O 指向B
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D. 杆BO 对B 点的力大小为
mg
类型四：应用力的三角形相似法计算轻弹簧模型的弹力
【典例3d 提高题】（多选）如图所示，将一劲度系数为k 的轻弹簧一端固定在内壁光滑的
半球形容器底部O′处(O 为球心)，弹簧另一端与质量为m 的小球相连，小球静止于P 点。
已知容器半径为R、与水平地面之间的动摩擦因数为μ，OP 与水平方向的夹角为θ＝30°。
下列说法正确的是( )
A．轻弹簧对小球的作用力大小为mg
B．容器相对于水平面有向左的运动趋势
C．容器和弹簧对小球的作用力的合力竖直向上
D．弹簧原长为R＋
题型四：应用力的三角形正弦法计算平衡状态的弹力
【知识思维方法技巧】
力的三角形正弦定理法：如果物体受到三个力的作用，其中一个力是恒力，另外两个力的
夹角已知。确定对应边与角，利用正弦定理（＝＝）列式求出力。
【典例4a 提高题】如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O 点为其球心，碗
的内表面及碗口是光滑的．一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小
球，当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O 点的连线与水平面的夹角α＝60°，则
两小球的质量之比为( )
A． B． C． D．
考点二：动态平衡弹力变化的分析
【知识思维方法技巧】
（1）动态平衡：通过控制某些物理量，使平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，使物
体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题的
描述中常用“缓慢”等语言叙述。
（2）基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”．
确定平衡状态(缓慢)，巧选研究对象(整体法或隔离法)，进行受力分析，最后选择方法建立
平衡方程（或画三角形矢量图），讨论力的大小变化情况。
（3）分析动态平衡问题的方法：
①图解法：根据已知量的变化情况，画出三角形边、角的变化，使用三角形矢量图解法、
三角形动态圆法确定未知量大小、方向的变化情况
②解析法：对物体对象进行受力分析，画出受力示意图，根据物体的平衡条件利用正交分
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解法列方程或者利用相似三角形法、正弦定理法列方程，得出未知量与已知量的函数关系
表达式，最后根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况。
题型一：应用图解法分析动态平衡弹力的变化
【知识思维方法技巧】
应用图解法分析动态平衡弹力变化的方法有：
（1）三角形矢量图解法：如果物体受到三个力的作用，其中一个力是恒力，另一个力的方
向不变，第三个力大小、方向均变化，此时可用图解法，画出不同状态下力的三角形矢量
图，判断各个力的变化情况。
（2）三角形动态圆法：如果物体受到三个力的作用，其中一个力是恒力，另外两个力的方
向都发生变化，但两力的夹角不变。可以作出动态圆，恒力为圆的一条弦，利用两力夹角
不变，根据不同位置判断各力的大小变化．
类型一：应用三角形矢量图解法分析接触面模型的弹力变化
【典例1a 提高题】(多选)如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱
状物体A，A 的左端紧靠竖直墙，A 与竖直墙之间放一光滑圆球B，已知A 的圆半径为球
B 的半径的3 倍，球B 所受的重力为G，整个装置处于静止状态.设墙壁对B 的支持力为
F1，A 对B 的支持力为F2，若把A 向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则F1、F2的变
化情况分别是( )
A.F1减小 B.F1增大 C.F2增大
D.F2减小
【典例1a 提高题对应练习】（多选）如图所示，在倾角为α 的斜面上，放一质量为m 的小
球，小球和斜面及挡板间均无摩擦，当挡板绕O 点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中(
)
A．斜面对球的支持力逐渐增大
B．斜面对球的支持力逐渐减小
C．挡板对小球的弹力先减小后增大
D．挡板对小球的弹力先增大后减小
类型二：应用三角形矢量图解法分析轻绳模型的弹力变化
【典例1b 提高题】甲、乙两人用绳aO和bO通过装在P 楼和Q 楼楼顶的定滑轮，将质量为
m 的物块由O 点沿Oa 直线缓慢地向上提升，如图所示．则在物块由O 点沿直线Oa 缓慢
上升过程中，以下判断正确的是( )
A．aO绳和bO绳中的弹力都逐渐减小
B．aO绳和bO绳中的弹力都逐渐增大
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C．aO绳中的弹力一直在增大，bO绳中的弹力先减小后增大
D．aO绳中的弹力先减小后增大，bO绳中的弹力一直在增大
【典例1b 提高题对应练习】如图所示，用与竖直方向成θ 角(θ<45°)的倾斜轻绳a 和水平轻
绳b 共同固定一个小球，这时绳b 的拉力为T1。现保持小球在原位置不动，使绳b 在原竖
直平面内逆时针转过θ 角固定，绳b 的拉力变为T2；再转过θ 角固定，绳b 的拉力为T3，
则( )
A．绳a 的拉力逐渐减小 B．T1＝T3>T2 C．T1＝T3<T2 D．T1<T2<T3
类型三：应用三角形矢量图解法分析轻杆模型的弹力变化
【典例1c 提高题】如图所示，有一质量不计的杆AO，长为R，可绕A 自由转动，用轻绳
在O 点悬挂一个重力为G 的物体，另一根轻绳一端系在O 点，O 点为圆弧的圆心，另一端
系在圆弧形墙壁上的C 点，当该轻绳端点由点C 逐渐沿圆弧CB 向上移动的过程中(保持
OA 与地面夹角θ 不变)，杆AO 弹力的大小变化情况是( )
A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小
类型四：应用三角形动态圆法分析接触面模型的弹力变化
【典例1d 提高题】（多选）如图所示，某工厂将圆柱形工件a 放在倾角为θ 的斜面上，为
防止工件滚动，在其下方垫一段半径与a 相同的半圆柱体b。若逐渐减小斜面倾角，a、b
始终处于静止状态，不计a 与接触面的摩擦，b 的质量很小．则( )
A．斜面对a 的弹力变大
B．斜面对a 的弹力先变大后变小
C．b 对a 的弹力逐渐变小
D．b 对a 的弹力不变
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类型五：应用三角形动态圆法分析轻绳模型的弹力变化
【典例1e 提高题】如图所示，半径为R 的圆环竖直放置，长度为R 的不可伸长的轻细绳
OA、OB，一端固定在圆环上，另一端在圆心O 处连接并悬挂一质量为m 的重物，初始时
OA 绳处于水平状态．把圆环沿地面向右缓慢转动，直到OA 绳处于竖直状态，在这个过
程中( )
A．OA 绳的拉力逐渐增大
B．OA 绳的拉力先增大后减小
C．OB 绳的拉力先增大后减小
D．OB 绳的拉力先减小后增大
【典例1e 提高题对应练习】(多选) 如图所示装置，两根细绳拴住一小球，保持两细绳间的
夹角θ＝120°不变，若把整个装置顺时针缓慢转过90°，则在转动过程中，CA 绳的拉力
F1、CB 绳的拉力F2的大小变化情况是( )
A.F1先变小后变大
B.F1先变大后变小
C.F2一直变小
D.F2最终变为零
题型二：应用解析法分析动态平衡弹力的变化
【知识思维方法技巧】
应用解析法分析动态平衡弹力变化的方法有：
（1）分解解析法：受力分析后，如果把物体受到的多个力正交分解后，能够找到力的边角
关系，则应选择正交分解解析法，列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式(一般都要
用到三角函数)，再根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况。
（2）三角形相似解析法：一般研究对象受绳(杆)、圆弧或其它物体的约束，且物体受到三
个力的作用，其中的一个力是恒力，另外两个力的方向都发生变化，但二力分别与绳子、
两物体重心连线方向等平行，即三力构成的矢量三角形与绳长、半径、高度等实际几何三
角形相似，确定对应边，利用三角形相似知识列出比例式，讨论力的大小变化情况。另外
需要注意的是构建三角形时可能需要画辅助线。
（3）三角形正弦解析法：如果物体受到三个力的作用，其中一个力是恒力，另外两个力的
方向都发生变化，但两力的夹角不变。作出不同状态的矢量三角形，利用两力夹角不变，
结合正弦定理列式求解，讨论力的大小变化情况。
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类型一：应用分解解析法分析接触面模型的弹力变化
【典例2a 提高题】如图甲所示，在两座山峰间夹着一块岩石，吸引了大量游客前往观赏．
该景观可简化成如图乙所示的模型，右壁竖直，左壁稍微倾斜．设左壁与竖直方向的夹角
为θ，由于长期的风化，θ 将会减小．岩石与山峰间的摩擦很小，可以忽略不计．若岩石质
量一定，θ 减小，岩石始终保持静止，下列说法正确的是( )
A．山峰左壁对岩石的作用力将增大
B．山峰右壁对岩石的作用力不变
C．山峰对岩石的作用力减小
D．岩石受到的合力将增大
【典例2a 提高题对应练习】(多选)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺塔倾
侧，议欲正之，非万缗不可．一游僧见之曰：无烦也，我能正之．”游僧每天将木楔从塔
身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身．假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的
顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则( )
A．若F 一定，θ 大时FN大
B．若F 一定，θ 小时FN大
C．若θ 一定，F 大时FN大
D．若θ 一定，F 小时FN大
类型二：应用分解解析法分析轻绳活结模型（晾衣绳模型）的弹力变化
【知识思维方法技巧】
如图所示，“活结”两端绳子拉力相等，因结点所受水平分力相等，Fsin θ1＝Fsin θ2，故
θ1＝θ2＝θ3，根据几何关系可知，sin θ＝＝，若两杆间距离d 不变，则上下移动悬线结点，
θ 不变，若两杆距离d 减小，则θ 减小，2FTcos θ＝mg，FT＝也减小．
【典例2b 提高题】有甲、乙两根完全相同的轻绳，甲绳A、B 两端按图13 甲的方式固定，
然后将一挂有质量为M 的重物的光滑轻质动滑轮挂于甲轻绳上，当滑轮静止后，设甲绳子
的张力大小为FT1；乙绳D、E 两端按图乙的方式固定，然后将同样的定滑轮且挂有质量为
M 的重物挂于乙轻绳上，当滑轮静止后，设乙绳子的张力大小为FT2。现甲绳的B 端缓慢
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向下移动至C 点，乙绳的E 端缓慢向右移动至F 点，在两绳的移动过程中，下列说法正确
的是( )
A.FT1、FT2都变大
B.FT1变大、FT2变小
C.FT1、FT2都不变
D.FT1不变、FT2变大
【典例2b 提高题对应练习】如图所示，通过轻绳和滑轮从矿井中提升重物，光滑轻质动滑
轮下吊重物，轻绳a 左端固定在井壁的M 点，另一端固定在光滑的滑环N 上，轻绳b 的下
端系在滑环N 上并绕过定滑轮，滑环N 套在竖直杆上．在右侧地面上拉动轻绳b 使重物缓
慢上升的过程中，下列说法正确的是( )
A．绳a 的拉力变大
B．绳b 的拉力变大
C．杆对滑环的弹力变大
D．绳b 的拉力始终比绳a 的小
类型三：应用三角形相似解析法分析轻绳模型的弹力变化
【典例2c 提高题】光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，
轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A 点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，
如图所示，现缓慢地拉绳，在使小球沿球面由A 到B 的过程中，半球对小球的支持力N 和
绳对小球的拉力T 的大小变化情况是( )
A．N 变大、T 变小
B．N 变小、T 变大
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C．N 变小、T 先变小后变大
D．N 不变、T 变小
【典例2c 提高题对应练习】如图所示，光滑的半圆环沿竖直方向固定，M 点为半圆环的最
高点，N 点为半圆环上与半圆环的圆心等高的点，直径MH 沿竖直方向，光滑的定滑轮固
定在M 处，另一小圆环穿过半圆环用质量不计的轻绳拴接并跨过定滑轮．开始小圆环处在
半圆环的最低点H 点，第一次拉小圆环使其缓慢地运动到N 点，第二次以恒定的速率将小
圆环拉到N 点．滑轮大小可以忽略，则下列说法正确的是( )
A．第一次轻绳的拉力逐渐增大
B．第一次半圆环受到的压力逐渐减小
C．小圆环第一次在N 点与第二次在N 点时，轻绳的拉力相等
D．小圆环第一次在N 点与第二次在N 点时，半圆环受到的压力相等
类型四：应用三角形相似解析法分析轻杆模型的弹力变化
【典例2d 提高题】如图所示为一简易起重装置，（不计一切阻力）AC 是上端带有滑轮的
固定支架，BC 为质量不计的轻杆，杆的一端C 用铰链固定在支架上，另一端B 悬挂一个
质量为m 的重物，并用钢丝绳跨过滑轮A 连接在卷扬机上．开始时，杆BC 与AC 的夹角
∠BCA>90°，现使∠BCA 缓慢变小，直到∠BCA＝30°.在此过程中，杆BC 所产生的弹力(
)
A．大小不变 B．逐渐增大 C．先增大后减小
D．先减小后增大
类型五：应用三角形相似解析法分析轻弹簧模型的弹力变化
【典例2e 提高题】（多选）如图所示，质量均为m 的小球A、B 用劲度系数为k1的轻弹簧
相连，B 球用长为L 的细绳悬挂于O 点，A 球固定在O 点正下方，当小球B 平衡时，细绳
所受的拉力为FT1，弹簧的弹力为F1；现把A、B 间的弹簧换成原长相同但劲度系数为k2(k2
＞k1)的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况下仍使系统平衡，此时细绳所受的拉力为
FT2，弹簧的弹力为F2.则下列关于FT1与FT2、F1与F2大小的比较，正确的是( )
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A．FT1＞FT2 B．FT1＝FT2 C．F1＜F2 D．F1＝F2
【典例2e 提高题对应练习】(多选)如图所示，表面光滑的半球形物体固定在水平面上，光
滑小环D 固定在半球形物体球心O 的正上方，轻质弹簧一端用轻质细绳固定在A 点，另一
端用轻质细绳穿过小环D 与放在半球形物体上的小球P 相连，DA 水平。现将细绳固定点
A 向右缓慢平移的过程中(小球P 未到达半球最高点前)，下列说法正确的是( )
A. 弹簧变短
B. 弹簧变长
C. 小球对半球的压力不变
D. 小球对半球的压力变大
类型六：应用三角形正弦解析法分析弹力的变化
【典例2f 提高题】如图所示，a、b 两细绳一端系着质量为m 的小球，另一端系在竖直放
置的圆环上，小球位于圆环的中心，开始时绳a 水平，绳b 倾斜．现将圆环在竖直平面内
顺时针缓慢地向右滚动至绳b 水平，在此过程中( )
A．a 上的张力逐渐增大，b 上的张力逐渐增大
B．a 上的张力逐渐减小，b 上的张力逐渐减小
C．a 上的张力逐渐减小，b 上的张力逐渐增大
D．a 上的张力逐渐增大，b 上的张力逐渐减小
【典例2f 提高题对应练习】（多选）如图，柔软轻绳ON 的一端O 固定，其中间某点M
拴一重物，用手拉住绳的另一端N。初始时，OM 竖直且MN 被拉直，OM 与MN 之间的
夹角为α。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α 不变。在OM 由竖直被拉到水平的
过程中( )
A．MN 上的张力逐渐增大
B．MN 上的张力先增大后减小
C．OM 上的张力逐渐增大
D．OM 上的张力先增大后减小
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题型三：应用图解法及解析法综合分析连接体模型的弹力变化
类型一：接触式连接体模型的弹力变化分析
【典例3a 提高题】(多选) 如图所示，在水平地面上放着一个左侧截面为半圆的光滑柱状
物体A，在物体A 与竖直墙面之间放着一个光滑斜面体B，斜面体B 未接触地面，整个装
置在水平力F 作用下处于静止状态，现推动物体A 缓慢向左移动一小段距离，在此过程中，
下列说法正确的是( )
A．水平力F 大小不变
B．地面对物体A 的支持力不变
C．斜面体B 对物体A 的压力逐渐增大
D．墙面对斜面体B 的支持力逐渐减小
【典例3a 提高题对应练习】（多选）如图所示，两个完全相同的光滑球的质量均为m，放
在竖直挡板和倾角为α 的固定斜面间．若缓慢转动挡板至与斜面垂直，则在此过程中(
)
A．A、B 两球间的弹力不变
B．B 球对挡板的压力逐渐减小
C．B 球对斜面的压力逐渐增大
D．A 球对斜面的压力逐渐增大
类型二：轻绳连接体模型的弹力变化分析
【典例3b 提高题】（多选）用三根轻质细线a、b、c 将质量相同的两个小球1 和2 悬挂，
当两小球静止时，细线a 与竖直方向的夹角为30°，细线c 水平，如图所示。保持小球1、2
位置不变，将细线c 逆时针缓慢转过60°的过程中( )
A．细线b 上的张力逐渐减小
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B．细线b 上的张力先减小后增大
C．细线c 上的张力逐渐减小
D．细线c 上的张力先减小后增大
【典例3b 提高题对应练习】(多选)如图示，斜面置于粗糙水平面上，斜面上方水平固定一
根光滑直杆，直杆上套有一个滑块，滑块连接一根细线，细线的另一端连接一个置于斜面
上的光滑小球．最初斜面与小球都保持静止，现对滑块施加水平向右的外力F 使其缓慢向
右移动至A 点，如果整个过程中斜面保持静止，且小球未滑离斜面，当滑块滑动到A 点时
细线恰好平行于斜面，下列说法正确的是( )
A．斜面对小球的支持力逐渐减小
B．细线对小球的拉力逐渐减小
C．滑块受到水平向右的外力F 逐渐增大
D．水平地面对斜面的支持力逐渐减小
【典例3b 提高题对应练习2】(多选)某班物理兴趣小组在研究三力作用下的平衡问题时，
设计了如图所示的简单而常见的情景模型：将一可视为质点且质量为m 的小球用轻质柔软
的细线悬挂于天花板上的O 点，在外力F、细线拉力FT和重力mg(g 为重力加速度)的作用
下处于平衡状态。细线与竖直方向的夹角为θ，与F 的夹角为α，开始时F 水平。小组成员
经过讨论形成了以下结论，你认为正确的是( )
A. 保持θ 角及小球位置不变，缓慢减小α 角直至F 竖直向上，则F、FT都逐渐减小
B. 保持F 水平，缓慢增大θ 角，则F、FT都逐渐增大
C. 保持α 角不变，缓慢增大θ 角，直至悬线水平，则FT逐渐减小，F 逐渐增大
D. 只增加细线的长度，其他条件不变，F、FT都减小
类型三：轻杆轻弹簧连接体模型的弹力变化分析
【典例3c 提高题】如图所示，两块固定且相互垂直的光滑挡板POQ，OP 竖直放置，OQ
水平，小球a、b 固定在轻弹簧的两端，现有一个水平向左的推力，作用于b 上，使a、b
紧靠挡板处于静止状态．现用力F 推动小球b，使之缓缓到达b′位置，则( )
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A．推力F 变大
B．b 对OQ 的压力变大
C．弹簧长度变短
D．弹簧长度变长
【典例3c 提高题对应练习】如图所示为剪式千斤顶，是用于顶起汽车的装置。当摇动把手
时，螺纹轴就迫使千斤顶的左右两臂靠拢，同时抬起重物。汽车对千斤顶的压力F＝
1.0×105 N。设当千斤顶两臂间的夹角为120°时，其两臂受到的压力为F′；若继续摇动把手，
将汽车顶起，两臂受到的压力将怎样变化 ( )
A．F′＝1.0×105 N，变小
B．F′＝1.0×105 N，变大
C．F′＝2.0×105 N，变大
D．F′＝0.5×105 N，变小
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