《力与平衡》同步练习试题
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必修1（鲁科版）同步练习第四章 力与平衡
2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第四章 第一、二节 力的合成与分解.doc
2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第四章 第三节 力的平衡.doc
2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第四章 第四节平衡条件的应用.doc
2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第四章
第三节 力的平衡
一. 教学内容：
力的平衡
知识重点：
1、了解共点力作用下物体平衡的概念。
2、培养综合运用力的知识、三角知识及平衡条件解决平衡问题的能力。
知识难点：
1、共点力平衡条件的理解和应用。
2、在原先的知识基础上理解平衡条件并不困难，但是否能正确将其运用到实际问题的解决中去，牵涉到受力分析能力及几何知识的掌握程度，对这方面有待加强。
3、平衡态有两种情况：静态与匀速直线运动状态。
基础知识：
1、共点平衡的两种状态：
（1）静止：物体的速度保持为零的状态。
（2）匀速运动：速度不为零且保持不变的状态。
说明：物体的平衡状态是指物体的运动状态保持不变，即保持原来的静止状态，或匀速直线运动状态。要特别注意“保持”这两个字，例如在竖直面内摆动的小球，摆到最高点时，物体做竖直上抛运动到达最高点时，虽然速度都为零，但这个状态不能保持，故不属于平衡状态。
2、共点力作用下物体的平衡条件：
在共点力作用下物体的平衡条件是合外力为零，即 =0，在正交分解法时表达式为： =0； =0。
3、平衡条件的推论：
（1）物体受两个力作用处于平衡，则这两个力是一对平衡力。
（2）物体受三个力处于平衡，则: a、三个中的任意两个力的合力，必与第三个力平衡；b、平移三力一定构成一个封闭的三角形;c、三力平衡必共点。
（3）物体受多个力而平衡，任一个力与剩余的力的合力是一对平衡力。
4、求解共点力作用下平衡问题的解题步骤：
（1）确定研究对象；
（2）对研究对象进行受力分析，并画受力图；
（3）据物体的受力和已知条件，采用力的合成、分解、图解、正交分解法，确定解题方法；
（4）解方程，进行讨论和计算。
【典型例题】
例题1、质量为m的物体，用水平细绳AB拉着，静止在倾角为θ的光滑固定斜面上，求物体对斜面的压力的大小。如图所示：
解析：解决力学问题首先对（研究对象）物体进行受力分析，物体在斜面上受三个力：重力、支持力、绳的拉力。以作用点为原点建立如图所示的平面直角坐标系。
由平衡条件 即 ， （找准边角关系）可得：
由此得到斜面对物体的垂直作用力为：
可知：
物体对斜面的压力的大小为：
例题2、在半径为R的半球面上方高度h处悬挂一定滑轮，重力为G的小球P用绕过定滑轮的细绳被人用力拉住，若用力使球沿球面缓缓向顶点移动。试分析在这一过程中小球对球面的压力，对绳子的拉力是如何变化的？
解析：取小球为研究对象，其受力分析如图。根据物体的平衡条件可知：N和T的合力2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第四章
第四节平衡条件的应用
一. 教学内容：
平衡条件的应用
二、教学目标：
掌握求解共点力平衡条件的应用问题的一般方法和步骤，对应书4.2 共点力平衡条件的应用。
［教学过程］
1. 共点力平衡条件的应用
现实生活中，物体在力的作用下处于平衡状态的情况随处可见，站着的人在重力和地面支持力的作用下，处于静止平衡状态，这叫静态平衡；跳伞运动员在降落过程中，当其匀速降落时，他所受的重力与降落伞的拉力及空气阻力平衡，这是动态平衡。
有时，物体就整体而言并不处于平衡状态，但它可以在某一方向上处于平衡状态。如在海面上加速行驶的快艇，在水平方向做变速运动，可是它在竖直方向上只受重力和浮力这一对平衡力作用，因此它在竖直方向上处于平衡状态。
2. 依平衡条件列方程可对任一方向也可在某一方向
（1）在共点力作用下物体处于平衡状态，则物体所受合力为零，因此物体在任一方向上的合力都为零。
（2）如果物体只是在某一方向上处于平衡状态，则该方向上合力为零，因此可以在该方向上应用平衡条件列方程求解。
3. 求解共点力作用下物体平衡的方法
（1）解三角形法：这种方法主要用来解决三力平衡问题，是根据平衡条件并结合力的合成或分解的方法，把三个平衡力转化为三角形的三条边，然后通过解这个三角形求解平衡问题，解三角形多数情况是解直角三角形，如果力的三角形并不是直角三角形，能转化为直角三角形的尽量转化为直角三角形，如利用菱形的对角线相互垂直的特点就得到了直角三角形，确实不能转化为直角三角形时，可利用力的三角形与空间几何三角形的相似等规律求解。
（2）正交分解法：正交分解法在处理四力或四力以上的平衡问题时非常方便，将物体所受各个力均在两互相垂直的方向上分解，然后分别在这两个方向上列方程。此时平衡条件可表示为
说明：应用正交分解法解题的优点：
①将矢量运算转变为代数运算，使难度降低；
②将求合力的复杂的解三角形问题，转化为正交分解后的直角三角形问题，使运算简便易行；
③当所求问题有两个未知条件时，这种表达形式可列出两个方程，通过对方程组求解，使得求解更方便。
4. 解共点力平衡问题的一般步骤
（1）选取研究对象。
（2）对所选取的研究对象进行受力分析，并画出受力图。
（3）对研究对象所受的力进行处理。一般情况下需要建立合适的直角坐标系，对各力按坐标轴进行正交分解。
（4）建立平衡方程。若各力作用在同一直线上，可直接用 的代数式列出方程；若几个力不在同一直线上，可用 与 联立列出方程组。
（5）对方程求解，必要时需对解进行讨论。
注意：建立直角坐标系时，一般尽量使更多的力落在坐标轴上，以减少分解力的个数，从而达到简化计算的目的。
5. 整体法与隔离法
整体法的含义：所谓整体法就是对物理问题的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法。
整体法的思维特点：整体法是从局部到全局的思维过程；是系统论中的整体原理在物理学中的运用。
整体法的优点：通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况，从整体上揭示事物的本质和变化规律，从而避开了中间环节的繁琐推算，能够灵活地解决问题。
隔离法的含义：为了弄清系统（连结体）内某个物体的受力和运动情况用隔离法。
隔离法的基本步骤：（1）明确研究对象或过程、状态；（2）将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从全过程中分离出来；（3）画出某状态下的受力图或运动过程示意图；（4）选用适当的物理规律列方程求解。
说明：通常在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内各物体（或一个物体的各部分）间相互作用时，用隔离法；有时解答一个问题需要多次选取研究对象，整体法和隔离法交替应用。
6. 动态平衡问题的分析方法
在有关物体平衡的问题中，存在着大量的动态平衡问题，所谓动态平衡问题，就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢变化的平衡问题。即任一时刻物体均处于平衡状态。
（1）解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变参量与自变参量的一般函数式，然后根据自变参量的变化确定应变参量的变化。
（2）图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图（画在同一图中），然后根据有向线段（表示力）的长度变化判断各个
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