新人教版必修1高中物理3.5共点力的平衡

专题强化 共点力平衡问题综合分析

一、动态平衡问题

1．动态平衡：平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题．

2．基本方法：解析法、图解法和相似三角形法．

3．处理动态平衡问题的一般步骤

(1)解析法：

①列平衡方程求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：

①适用情况：物体只受三个力作用，且其中一个力的大小、方向均不变，另一个力的方向不变，第三个力大小、方向均变化．

②一般步骤：a.首先对物体进行受力分析，根据三角形定则将三个力的大小、方向放在同一个三角形中．b.明确大小、方向不变的力，方向不变的力及方向变化的力的方向如何变化，画示意图．

③注意：由图解可知，当大小、方向都可变的分力(设为F1)与方向不变、大小可变的分力垂直时，F1有最小值．

如图1所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为FN1，木板对小球的支持力大小为FN2.以木板与墙连接点为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中(

)

图1

A．FN1始终减小，FN2始终增大

B．FN1始终减小，FN2始终减小

C．FN1先增大后减小，FN2始终减小

D．FN1先增大后减小，FN2先减小后增大 针对训练1 用绳AO、BO悬挂一个重物，BO水平，O为半圆形支架的圆心，悬点A和B在支架上．悬点A固定不动，将悬点B从图2所示位置逐渐移动到C点的过程中，分析绳OA和绳OB上的拉力的大小变化情况．

图2

二、整体法和隔离法在平衡问题中的应用

当系统处于平衡状态时，组成系统的每个物体都处于平衡状态，选取研究对象时要注意整体法和隔离法的结合．一般地，当求系统内部间的相互作用时，用隔离法；求系统受到的外力时，用整体法，具体应用中，应将这两种方法结合起来灵活运用．

如图3所示，一球A夹在竖直墙与等腰三角劈B的斜面之间，三角劈的重力为G，劈的底部与水平地面间的动摩擦因数为μ，劈的斜面与竖直墙面是光滑的，设劈的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．问：欲使三角劈B静止不动，球A的重力不能超过多少？

2019-2020年新人教版高一物理必修一 第三章第5节共点力平衡练习题（含答案及详解）

1 / 10 共点力平衡

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 如图所示，走钢丝是一项传统的杂技项目，常常给观众带来惊险、刺激．走钢丝的过程中，演员往往手拿一根很长的木棍，关于木棍的作用，下列说法正确的是( )

A. 为了增大演员与钢丝间的压力 B. 为了增大演员与钢丝间的摩擦力

C. 为了调节演员自身重心的位置 D. 为了增加观众的观赏性

2. 如图所示，细绳AO与OB所能承受的最大拉力相同，则在不断增加重物G的重力过程中(吊重物的绳不会断) （）

A. OA绳先被拉断

B. OB绳先被拉断

C. OA绳和OB绳同时被拉断

D. 条件不足,无法判断

3. 如图所示，两小球A、B固定在轻杆的两端，并通过轻绳挂在光滑的定滑轮上，系统处于平衡状态。若A、B的质量之比为1:2，则OA、OB段的绳长之比为

A. B. C. D.

4. 跳伞运动员在空中打开降落伞一段时间后，保持匀速下降．已知运动员的重量为G1，圆顶形伞面的重量为G2，在伞面边缘有24条均匀分布的相同轻细拉线与运动员相连，每根拉线和竖直方向都成30°角．设运动员所受空气阻力不计，则每根拉线上的张力大小为（）

A.

B.

C.

D.

5. 如图所示，为运动员立定跳远脚蹬地起跳瞬间的受力示意图，正确的是（ ）

A. B. C. D.

6. 如图所示,两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后靠在墙上处于平衡状态,已知墙面光滑,水平地面粗糙,现将A球向上移动一小段距离,两球再次达到平衡,那么将移动后平衡状态和原来的平衡状态比较,地面对B球的支持力 和摩擦力 的大小变化情况是( )

A. 不变, 增大 B. 不变, 减小

C. 增大, 增大 D. 增大, 减小 7. 如图甲、乙所示，倾角为 的固定斜面上分别有一个滑块M，图甲中滑块上表面水平，图乙中滑块的上表面平行斜面，在滑块M上分别有一个质量为m的物块，现在M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是（）

1 / 7 3.5共点力的平衡 〖教材分析〗 共点力的平衡在以前的教材中没有单独成章节来学习，是混杂在其它章节内容里分散学习的，正交分解法，也是首次在课本中出现，与初中的知识是没有任何的联系的。我们要运用等效替代法，结合上节课学习的力按作用效果来分解，引入正交分解法，在此之前先要讲述力的平衡的几种情况，这样正交分解法就可以说成四力平衡，不会太难了。 〖教学目标与核心素养〗 物理观念：能够解释平衡状态的含义，并能够判断一个物体所处的状态是否平衡。 科学思维：能够通过实验和练习归纳出应用力的平衡条件解决实际问题的基本步骤和基本方法。 科学探究：能够从物理现象和实验中归纳简单的科学规律。 科学态度与责任：意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣。 〖教学重点与难点〗 重点：1、共点力的平衡条件。 2、使用正交分解法。 难点：1、共点力的平衡条件。。 2、应用正交分解法解决实际问题。 〖教学方法〗 教师启发引导教学，并辅以问题法、演示法、归纳法等。 〖教学准备〗 多媒体课件。 〖教学过程〗 一、新课引入 通过多媒体课件动图展示：三个人两根竹竿，扛一块大石头，谁更累呢？或许都一样吧。

2 / 7 教学设计说明：把课本的问题变得更加形象。 我们把这块石头的受力分析可以简化，会和课本甲乙丙丁四个图，那个比较接近呢？也许是乙和丙吧。 图甲乙丙丁分别画出了重力为G的木棒在力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类？你是根据什么来划分的？ 根据：平行没有交点。 我们上节课把几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点。叫做共点力。课本说甲丁就是共点力，根据定义我们容易看得出来丁是共点力，但是甲怎么看出来的？ 根据作用线相交于一点，我们把甲的作用力的线沿反方向延长，即可看得他们相交于一点。在生活中常见的共点力很多，如挂足球。 那么顾名思义非共点力，就是它们的作用线是平行的，没有交点。如图中的乙丙。三个力的作用线都是平行的，生活中常见的非共点力有挑扁担，如沙师弟。 下面我们来研究物体受共点力平衡的情况。 二、新课教学 （一）共点力平衡条件 要想知道平衡条件是什么，首先得了解什么是平衡。 平衡：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 平衡状态有两种情况：静止和匀速直线 静止的如：桌上的书、屋顶的灯。 匀速直线：随传送带匀速运送的物体、沿直线公路匀速前进的汽车。通过多媒体课件动图展示：传送带直线运动。 想一想，受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？

1 力的分解

一、选择题(1～5题只有一个选项符合题目要求，6～7题有多个选项符合题目要求)

1．将物体所受重力按力的效果进行分解，下列各图中，错误的是(

)

解析： A项中物体受到的重力分解为垂直于斜面使物体压紧斜面的分力G1和沿斜面向下使物体向下滑的分力G2；B项中物体受到的重力分解为沿两条细绳使细绳张紧的分力G1和G2，A、B项图画得正确。C项中物体受到的重力应分解为垂直于两接触面使物体紧压两接触面的分力G1和G2，故C项图画错。D项中物体受到的重力分解为水平向左压紧墙的分力G1和沿绳向下使绳张紧的分力G2，故D项图画得正确。

答案： C

2．已知某力的大小为10 N，则不可能将此力分解为下列哪组力？( )

A．3 N,3 N B．6 N,6 N

C．100 N,100 N D．400 N,400 N

解析： 合力与分力之间满足平行四边形定则，合力为10 N。必须介于两分力的合力的范围内才有可能，但A项中，两力的合力范围为0≤F≤6 N。所以10 N的力不可能分解为3 N、3 N。A不可能，而B、C、D均可能。

答案： A

3.

如图所示用一根细绳和一根轻直杆组成三角支架，绳的一端绕在手指上，杆的一端顶在掌心，当A处挂上重物时，绳与杆对手指和手掌均有作用，对这两个作用力的方向判断完全正确的是图中的(

)

解析： A处受到竖直绳竖直向下的拉力F，该力有两个作用效果：沿倾斜的细绳斜向 2 右下方拉紧细绳，沿杆向左压紧杆，因此将拉力F沿上述两个方向分解，可得力的平行四边形，如图所示，故只有选项D正确。

答案： D

4．如图所示，已知绳子MO和NO所能承受的最大拉力相同，长度MO>NO，则在不断增加重物的质量的过程中(

)

A．NO先被拉断

B．MO先被拉断

C．两绳同时被拉断

D．无法判断谁先被拉断

解析： 把重物的重力分解，作出平行四边形可得，表示NO绳拉力的边较长，说明NO绳中的拉力大于MO绳中的拉力，在增加重物的过程中，NO绳中的拉力先增加到所能承受的最大值，先被拉断。