高中物理必修1《共点力平衡问题》讲与练

 高中物理必修1《共点力平衡问题》讲与练 重力、弹力、摩擦力作用下的物体平衡问题是动力学知识的重点内容，也是每年高考试题的必考内容，侧重物体的受力分析与物体的平衡相综合的问题。该问题可以分为三大类型：共点力平衡问题，连接体平衡问题，动态平衡问题；下面以一些高考试题为例进行分析。   一、共点力平衡问题   方法指导   共点力平衡问题中，物体所受外力的合力为零，因此解决平衡问题的关键是正确的进行受力分析，然后列平衡方程。   典例解析   图1为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B点等高，O为结点，轻绳AO、BO长度相等，拉力分别为FA 、FB，灯笼受到的重力为 G。下列表述正确的是（    ）     A．FA一定小于G   B．FA与FB大小相等   C．FA与FB是一对平衡力   D．FA与FB大小之和等于G   思路引导：受力分析→正交分解→列平衡方程→求解FA和FB   解析：该题为三力平衡问题，用正交分解法，设∠AOB=2θ，O点受到FA、ＦB、F三力作用，其中F=G，按照图2进行正交分解，列平衡方程得：           解得：     当θ=600时：  ；当θ600时：    故选B。   变式训练   如图3所示，光滑半球容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ。下列关系正确的是（    ）       A．     B．   C．     D．   答案：A   二、连接体平衡问题   方法指导   这类题一般涉及两个或更多物体，而且具有相同的运动状态，解题时一般先采用整体法分析系统所受外力，然后使用隔离法求各个物体的情况。   1.整体法：当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力，则可以选择整个系统为研究对象。   2.隔离法：为了弄清楚系统内某个物体的受力和运动情况，一般采用隔离法。   典例解析   L型木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图4所示。若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力。则木板P 的受力个数为（    ）       A．3           B．4            C．5          D．6   审题引导   斜面光滑，PQ匀速下滑，求力的个数。   思路引导   Q物体匀速运动→合力为零→弹簧有无弹力→P受力个数   解析：     设木板P质量为M，滑块Q质量为m，则选P、Q及弹簧作为一个整体进行受力分析，如图5所示。由于受力平衡有  。然后隔离P进行受力分析，如图6所示，其中FN为斜面对P的支持力，FN’为Q对P的压力，Mg为P的重力，Ff为斜面对P的摩擦力，F为弹簧对P的弹力（未知）。由于受力平衡 ，由于 ，则 ，也可分析Q的受力情况从而确定弹力F是否存在。故弹簧弹力存在，P受5个力，答案选C。   变式训练：两刚性球a和b的质量分别为ma和mb直径分别为da和db（da>db）。将a、b球依次放入一竖直放置、内径为r的平底圆筒内，如图7所示，设a、b两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为Ff1和Ff2，筒底所受的压力大小为F。已知重力加速度大小为g。若所有接触面都是光滑的，则（    ）       A．F=(ma+mb)g，Ff1=Ff2          B．F=(ma+mb)g，Ff1≠Ff2   C．mag