力与平衡学案。

做好教案课件是老师上好课的前提，大家正在计划自己的教案课件了。只有写好教案课件计划，可以更好完成工作任务！你们知道多少范文适合教案课件？为此，小编从网络上为大家精心整理了《力与平衡学案》，希望对您的工作和生活有所帮助。

高一上学期物理第5章测试卷
考试时间长度：60分钟，总分：100分时间：2011.5

第I卷（选择题共30分）
一、选择题（请把符合题意的选项填入答题卡，每题4分，共40分。）
1．关于两个共点力的合力，下列说法中正确的是（）
A．只要知道两个共点力的大小，合力就是惟一的
B．已知两个共点力的大小和方向，合力就是惟一的
C．已知一个力的大小和方向与另一个力的大小，合力就是惟一的
D．已知一个力的大小和方向与另一个力的方向，合力就是惟一的
2．用两根绳子吊起一重物，使重物保持静止，逐渐增大两绳子之间夹角，则两绳子的拉力的合力变化情况是（）
A．不变B．减小
C．增大D．无法确定
3．关于力的合成与分解的说法中，正确的是（）
A．大小相等的两个力Ｆ的合力还可能等于Ｆ
B．分力一定小于合力
C．一个１０Ｎ的力可以分解为两个大小都为１００Ｎ的分力
D．合力的大小随两个分力的夹角的增大而增大
4．作用在同一质点的三个力，大小分别为20N﹑15N﹑4N，它们的合力不可能的是（）
A．0NB．39NC．15ND．1N
5．物体在四个共点力作用下处于静止状态，若F4的方向沿逆时针转过90O而保持其大小不变，其它三个力的大小和方向保持不变，则此时物体受到的合力大小为（）
A．F4B．2F4C．F4D．F4／2
6．一铁块ｍ被竖直悬挂的磁性黑板紧紧吸住不动，如图1所示，下列说法错误的是（）
A．铁块受到四个力作用，其中有三个力的施力物体均是黑板
B．铁块与黑板间在水平方向有两对相互作用力——互相吸引的磁力和相互推斥的弹力
C．磁力和弹力是互相平衡的力
D．磁力大于弹力，黑板才能吸住铁块不动

7．如图2所示，质量为M的物体靠在粗糙的竖直墙上，物体与墙面的动摩擦因数为μ。现用垂直于斜边的推力F作用于物体上，物体保持静止状态，则物体受到墙面的摩擦力为（）
A．μMgB．μFcosθC．Mg+FsinθD．μFsinθ

8．用与竖直方向成θ角的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定
一个小球，这时绳b的拉力为T1．现保持小球的原位置不变，使
绳b在竖直平面内，逆时针转过θ固定，绳拉力变为T2；再逆时θ
针转过θ固定，绳拉力变为T３，如图3所示，则（）
A．T1T2T3B．T1=T3T2
C．T1=T3T2D．绳a拉力减小
9．如图4所示，用绳跨过定滑轮牵引小船，设水的阻力不变，则在
小船匀速靠岸的过程中（）
A．绳子的拉力不断增大B．绳子的拉力不变
C．船所受浮力增大D．船所受浮力变小
10．长直木板上表面放一物体，将木板的一端由水平位置缓慢抬起直至竖直，如图5所示。则铁块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图像哪一个（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）

第II卷（非选择题共70分）
二、填空题（每空4分，共32分）
11．作用在同一个平面内，大小分别为5N、7N、9N的三个共点力，其合力的大小范围是：
N≤F合≤N。
12．两个力的合力最大值是10N，最小值是2N，这两个力的大小______N和______N。
13．下列关于验证力的平行四边形的实验的说法中，正确的是()
A．拉橡皮条的细绳细一些且长一些，实验效果好
B．分力F1和F2的夹角尽量大些好
C．拉橡皮条时，橡皮条、细绳的弹簧称应贴近且平行于木板
D．橡皮条弹性要好拉到结点O，拉力要适当大些
14．某同学做《共点的两个力的合成》实验作出如图6所示的
图，其中A为固定橡皮条的固定点，O为橡皮条与细绳
的结合点，图中______________是F1、F2合力的理论值，
________________是合力的实验值，通过本实验，可以得出
结论：在误差允许的范围______________________是正确的。jAb88.COM

高一物理试题答题卡
考试时间长度：60分钟，总分：100分时间：2011.5
第I卷(选择题共40分)
一、选择题（每小题4分，共40分）
题号12345678910
答案
第II卷(非选择题共60分)
二、填空题（每空4分，共32分）
11．_____________________、_____________________。
12．________________________、___________________________。
13．__________________________。
14．___________________、___________________、___________________________________
________________________________________________________。
三、计算题（请在方框内作答，计算过程要有必要的文字说明，有数值计算的必须给出明确的计算结果。15题8分，16题、17题各10分，共28分。）

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高考物理一轮复习力与物体的平衡

第33讲力与物体的平衡经典精讲
主讲教师：孟卫东北京市物理特级教师
开心自测
题一：关于力的概念，下列说法中正确的是（）
A.物体受几个力作用时，运动状态一定发生改变
B.在任何地方1千克力均为9.8N
C.力学中常见的力有重力、弹力、摩擦力
D.按力性质可分为拉力、支持力、压力等
题二：家用吊扇对悬挂点有拉力作用，在正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不转动时相比（）
A．变大B．变小C．不变D．无法判断

题三：S1和S2表示劲度系数分别为k1、k2的两根弹簧，k1＞k2；a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物块，ma＞mb，将弹簧与物块按图所示方式悬挂起来，现要求两根弹簧的总长度最大，则应使（）
A．S1在上，a在上B．S1在上，b在上
C．S2在上，a在上D．S2在上，b在上
考点梳理与金题精讲
内容要求说明
1.力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态变化的原因，力是矢量，力的合成和分解。
2.万有引力定律。重力、重心。
3.形变和弹力、胡克定律。
4.静摩擦、最大静摩擦力。
5.滑动摩擦、滑动摩擦定律。
6.共点力作用下的物体的平衡。
7.牛顿第三定律。Ⅱ
Ⅱ不要求知道静摩擦因数
一、力、重力、弹力
1.力
（1）力是物体对物体的作用，有受力者必有施力者，脱离物体的力是不存在的。
（2）力的作用效果：使物体发生形变和改变物体的运动状态。
（3）力的相互性：作用力和反作用力同时存在（性质力）。
（4）力的三要素：大小、方向、作用点（矢量）。
（5）力的种类：
根据性质命名的力有重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力（安培力、洛伦兹力）、核力等；
根据效果命名的有压力、支持力、拉力、下滑力、向心力、恢复力等。
2.关于重力
（1）产生：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。
（2）大小：G=mg
物体在超重、失重等状态下，重力不变
（3）重力方向：总是竖直向下(不一定指向地心)
（4）重力作用点：重心。重心不一定在物体上，重心与物体的形状、质量分布有关。
（5）测量工具：测力计。条件：平衡时。
3.关于弹力
（1）产生：由于物体发生弹性形变而力图恢复原状而产生。
产生的条件：接触、有弹性形变（挤压、拉伸、扭转）。
判断弹力可用假设法。
（2）作用点：作用在使物体形变的施力物体上。
（3）大小：与形变成正比。由于弹力是被动力，要由主动力及运动状态确定。
弹簧的弹力根据胡克定律确定：F=kx=kΔl。
（4）方向：压力方向总是垂直于接触面；绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向。
分析弹力举例
题一：如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①弹簧的左端固定在墙上，②弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，③弹簧的左端栓一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，④弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量，则（）
A.L2＞L1B.L4＞L3C.L1＞L3D.L2=L4
判断弹力
题二：关于弹力下面不正确的说法是（）
A.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力
B.轻绳、轻杆上产生的弹力的方向总是在绳、杆的直线上
C.两物体相互接触可能有弹力存在
D.压力和支持力的方向总是垂直于接触面的
4.摩擦力
（1）产生：相互接触的物体间发生相对运动或有相对运动的趋势时，在接触面处产生的阻碍相对运动的力。
（2）产生条件：有粗糙接触面、有正压力、有相对运动或相对运动的趋势。
（3）方向：总是与接触面相切，总是与相对运动(或趋势)的方向相反。
（4）大小：静摩擦力f0：随运动趋势增大，变化范围0f0≤fmax；
滑动摩擦力f：f=mN——摩擦定律。
摩擦力总是阻力吗？
摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，但是不一定阻碍物体的运动。
静摩擦力的判断方法：
（1）假设法假设光滑，然后分析它们会不会发生相对运动（或趋势）；
（2）运动状态分析法先分析a，再根据牛顿第二定律确定合力方向，最后确定f0的方向。
受到静摩擦力作用的物体一定静止吗？
受到滑动摩擦力作用的物体一定运动吗？

题三：把一重为G的物体用一个水平的推力F＝kt(k恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上，则在t＝0开始物体所受的摩擦力f随t的变化关系是下图中的哪一个（）

二、物体受力分析
正确分析物体受力，是解题关键，是基本功。
受力分析是指分析性质力。
养成按步骤分析受力的良好习惯。
分析受力的步骤：
1.选对象，先画出重力（场力），有发动机时考虑牵引力——主动力。
2.然后“绕一圈”找接触点，依次分析弹力；
3.再分析摩擦力。
4.检查：是否有施力物体、是否与运动状态相符合。可以用假设法。
注意：
不要“张冠李戴”而画出物体施加的力，也不要把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上；
不要重复的画出效果力(如合力、分力、向心力、恢复力等)。

题四：画出下列物体的受力示意图。
三、一对平衡力与一对作用力
一对平衡力：等大、反向、共线、同物
作用力和反作用力：等大、反向、共线、异物、同性、共存
区分的主要标志：同物、异物

题五：人走路时，人和地球之间的作用力和反作用力的对数有（）
A．一对B．二对C．三对D．四对

四、平行四边形定则及图解法
1.矢量与标量
运算法则截然不同。
2.力的合成与分解——平行四边形定则
①合力与分力——等效替代关系
②力的分解——按力的效果分解
3.求解方法
图解法：通过平行四边形的邻边和对角线长短关系或变化情况，做一些较为复杂的定性分析，从图上就可看出结果，得出结论。
数学方法：相似性的比例关系、正弦定理、余弦定理。

常用图解法分析矢量的变化和求极值
题六：如图所示，在半径为R的光滑半球面上高h处悬挂一定滑轮。重力为G的小球用绕过滑轮的绳子被站在地面上的人拉住．人拉动绳子，在与球面相切的某点缓缓运动到接近顶点的过程中，试分析小球对半球的压力和绳子拉力如何变化。

五、共点力的平衡条件及正交分解法
1.共点力概念：力的作用线交于一点。
2.物体的平衡状态：静止、匀速运动。
3.共点力作用下物体的平衡条件是：。
4.建立坐标系的原则：需分解的力个数尽量要少、需分解的未知力个数尽量少。
5.共点力平衡条件的推论：任何一个力必定与其它力的合力等值、反向、共线。
6.选研究对象的原则
求解外力及整体的加速度时，用整体法；
求解内力时，用隔离法。
六、用极限法分析平衡物体的有关临界问题
临界现象：一种物理现象变化为另一种物理现象时、一种物理特性变化为另一种特性时，发生的转折状态。
如物体“刚离开地面”，绳子“刚好断开”，“刚刚开始滑动”，以及以后章节中的“两物体恰好分离”，“恰能通过最高点”。
要抓相应的临界条件。
审题时注意的关键词：“恰好出现”、“刚刚”、“恰能”等等。
极限分析法：恰当地将某个物理量推向极端(“最大”和“最小”、“极左”和“极右”等)，再分析计算。

题七：如图，已知细绳AO、BO的最大拉力分别为10N和5N，OC绳足够结实，当物体不断加重时，哪根绳先断？为使绳不被拉断，最大物重为多少？
第33讲力与物体的平衡经典精讲
开心自测题一：C题二：B题三：D
金题精讲题一：D题二：B题三：B题四：略题五：C题六：压力不变拉力逐渐减小
题七：OB先断，最大物重0.5kg。

力与运动学案

物理必修1《力》单元练习卷

班级___________姓名_____________座号_______成绩_______
一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4分，对而不全得2分）
1．下列关于力的说法，正确的是（）
A．力是物体对物体的相互作用B．力有时能脱离物体而独立存在
C．有受力物体就一定有施力物体D．只有相互接触的物体间才能产生作用力
2．关于重心，下列说法正确的是（）
A．重心是物体内重力最大的点
B．任何几何形状规则的物体的重心必与几何中心重合
C．重心是重力的作用点，它总是在物体上，不可能在物体外
D．重心是物体各部分所受重力的合力的作用点
3．如图所示，重为100N的物体在水平向左的力F=20N作用下，
以初速度v0沿水平面向右滑行。已知物体与水平面的动摩擦因数
为0.2，则此时物体所受的合力为（）
A．0B．40N，水平向左C．20N，水平向右D．20N，水平向左
4．张明同学双手握住竖直竹竿匀速攀上和匀速滑下的过程中，张明受到的摩擦力分别为f1和f2，那么（）
A．f1方向竖直向下，f2方向竖直向上，且f1=f2
B．fl方向竖直向上，f2方向竖直向上，且f1=f2
C．f1为静摩擦力，f2为滑动摩擦力
D．f1为静摩擦力，f2为静摩擦力
5．关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是（）
A．合力大小随两力夹角增大而增大
B．合力的大小一定大于分力中最大者
C．两个分力夹角小于180°时，合力大小随夹角减小而增大
D．合力的大小不能小于分力中最小者
6．有一木块静止在水平桌面上，关于它的受力下面说法中正确的是（）
A．木块对桌面的压力就是木块所受的重力，施力物体是地球
B．木块对桌面的压力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的
C．木块对桌面的压力在数值上等于木块受的重力
D．木块保持静止是由于木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力保持平衡
7．如图所示，静止在斜面上的物体，受到的作用力有（）
A．重力、支持力
B．重力、支持力、摩擦力
C．重力、支持力、下滑力、摩擦力
D．重力、压力、下滑力、摩擦力
8.一块砖平放在长木板的中间，木板放在水平地面上，现缓慢抬起木板的一端，而保持另一端不动。关于砖受到的摩擦力F，叙述正确的是（）
A．随木板倾角的增大而减小
B．砖滑动前，F随木板倾角的增大而增大，砖开始滑动后，F随木板倾角的增大而减小。
C．砖滑动前，F随木板倾角的增大而减小，砖开始滑动后，F随木板倾角的增大而增大。
D．砖滑动前后，均随木板倾角的增大而减小。
9．如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧。在这过程中下面木块移动的距离为（）
A.B.C.D.
10.如图所示，用绳跨过定滑轮牵引小船，设水的阻力不变，则在
小船匀速靠岸的过程中（）
A.绳子的拉力不断增大B.绳子的拉力不变
C.船所受浮力增大D.船所受浮力变小

二、填空、实验题（本题共4小题，每小题各6分，共24分。把答案填写在题中的横线上，不要求写解答过程）
11.作用在同一个平面内，大小分别为5N、7N、9N的三个共点力，其合力的大小范围是：
F合。
12．重力为400N的物块放置在水平地面上，物块与地面之间的动摩擦因数为0.25。当用80N的水平推力推物块时，物块受到的摩擦力的大小为N；当用160N的水平推力推物块时，物块受到的摩擦力大小为N。
13．如图所示，在倾角为α的斜面上，重为G的小球被竖直的木板挡住，不计一切摩擦，则小球对斜面的压力为，小球对木板的压力为。
14．某同学做《共点的两个力的合成》实验作出如图所
示的图，其中A为固定橡皮条的固定点，O为橡皮条与
细绳的结合点，图中___________是F1、F2合力的理论值，
是合力的实验值，需要进行比较的是
和，通过本实验，可以得出结论：在误差
允许的范围是正确的。

三、计算题（共36分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分）
15．（12分）当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的稳态速度。已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力f=krv，k是比例系数。对于常温下的空气，比例系数k=3.4×10-4Ns/m2。已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度为g=10m/s2。求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的稳态速度。（结果保留两位有效数字）

16．（12分）如图所示，弹簧AB原长为35cm，A端挂一个重50N的物体，手执B端，将物体置于倾角为30°的斜面上。当物体沿斜面匀速下滑时，弹簧长度为40cm；当物体匀速上滑时，弹簧长度为50cm，试求：
（1）弹簧的倔强系数；
（2）物体与斜面的滑动摩擦系数。
17．（12分）如图所示，物重30N，用OC绳悬挂在O点，OC绳能承受最大拉力为20N，再用一绳系OC绳的A点，BA绳能承受的最大拉力为30N，现用水平力拉BA，可以把OA绳拉到与竖直方向成多大角度?

物理必修1《力》单元练习卷
参考答案

一、选择题
1.AC2.D3.B4.BC5.C6.C7.B8.B9.C10.AD
二、填空、实验题
11.0；21N12.80；10013.G/cosα；Gtanα；
14.F;F’;F和F’;其合力的大小和方向为F1和F2的线段为邻边的对角线
三、
15．解：
雨滴下落时受两个力作用：重力，方向向下；空气阻力，方向向上。当雨滴达到稳态速度后，加速度为0，二力平衡，用m表示雨滴质量，有
mg－krv=0，
求得，v=1.2m/s
16．解：
匀速下滑kx1+f=Gsin30°
匀速上滑kx2=Gsin30°+f
得k=2Gsin30°/(x1+x2)=250N/m
再由f=μFN=μGcos30°=Gsin30°－kx1
得
17.解：
当OA绳与竖直方向的夹角θ逐渐增大时，OA和BA绳中的拉力都逐渐增大。当其中某一根的拉力达到它本身能承受的最大拉力时，就不能再增大角度了。
结点A的受力如右图所示。由图可知，
OA绳的拉力总是大于AB绳的拉力，且绳所能承受
的最大拉力又比AB绳的小。
因此，OA绳的拉力先达到断裂的临界值，此时：
NN
即OA偏离竖直方向的最大角度θ=30°

力的合成与分解学案

3.4力的合成与分解学案2（粤教版必修1）
一、应用图解法分析动态问题
所谓图解法就是通过平行四边形的邻边和对角线长短的关系或变化情况，作一些较为复杂的定性分析，从图形上就可以看出结果，得出结论．
图1
例1用细绳AO、BO悬挂一重物，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1所示位置逐渐移到C点的过程中，试分析OA绳和OB绳中的拉力变化情况．

[方法归纳]
解决动态问题的一般步骤：
(1)进行受力分析
对物体进行受力分析，一般情况下物体只受三个力：一个是恒力，大小方向均不变；另外两个是变力，一个是方向不变的力，另一个是方向改变的力．在这一步骤中要明确这些力．
(2)画三力平衡图
由三力平衡知识可知，其中两个变力的合力必与恒力等大反向，因此先画出与恒力等大反向的力，再以此力为对角线，以两变力为邻边作出平行四边形．若采用力的分解法，则是将恒力按其作用效果分解，作出平行四边形．
(3)分析变化情况
分析方向变化的力在哪个空间内变化，借助平行四边形定则，判断各力变化情况．
图2
变式训练1如图2所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA固定不动，绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动，则在绳OB由水平转至竖直的过程中，绳OB的张力的大小将()
A．一直变大
B．一直变小
C．先变大后变小
D．先变小后变大
二、力的正交分解法
1．概念：将物体受到的所有力沿已选定的两个相互垂直的方向分解的方法，是处理相对复杂的多力的合成与分解的常用方法．
2．目的：将力的合成化简为同向、反向或垂直方向的分力，便于运用普通代数运算公式解决矢量的运算，“分解”的目的是为了更好地“合成”．
3．适用情况：适用于计算三个或三个以上力的合成．
图3
4．步骤
(1)建立坐标系：以共点力的作用点为坐标原点，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上．
(2)正交分解各力：将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小，如图3所示．
(3)分别求出x轴、y轴上各分力的矢量和，即：
Fx＝F1x＋F2x＋…
Fy＝F1y＋F2y＋…
(4)求共点力的合力：合力大小F＝F2x＋F2y，合力的方向与x轴的夹角为α，则tanα＝FyFx，即α＝arctanFyFx.
图4
例2如图4所示，在同一平面内有三个共点力，它们之间的夹角都是120°，大小分别为F1＝20N，F2＝30N，F3＝40N，求这三个力的合力F.
图5
变式训练2如图5所示，质量为m的木块在推力F的作用下，在水平地面上做匀速运动．已知木块与地面间的动摩擦因数为μ，那么木块受到的滑动摩擦力为()
A．μmg
B．μ(mg＋Fsinθ)
C．μ(mg－Fsinθ)
D．Fcosθ
三、力的分解的实际应用
图6
例3压榨机结构如图6所示，B为固定铰链，A为活动铰链，若在A处施另一水平力F，轻质活塞C就以比F大得多的力压D，若BC间距为2L，AC水平距离为h，C与左壁接触处光滑，则D所受的压力为多大？
图7
例4如图7所示，是木工用凿子工作时的截面示意图，三角形ABC为直角三角形，∠C＝30°.用大小为F＝100N的力垂直作用于MN，MN与AB平行．忽略凿子的重力，求这时凿子推开木料AC面和BC面的力分别为多大？

图8
变式训练3光滑小球放在两板间，如图8所示，当OA板绕O点转动使θ角变小时，两板对球的压力FA和FB的变化为()
A．FA变大，FB不变
B．FA和FB都变大
C．FA变大，FB变小
D．FA变小，FB变大
例5如图9所示，在C点系住一重物P，细绳两端A、B分别固定在墙上，使AC保持水平，BC与水平方向成30°角．已知细绳最大只能承受200N的拉力，那么C点悬挂物体的重量最
多为多少，这时细绳的哪一段即将被拉断？
图9

参考答案
解题方法探究
例1见解析
解析在支架上选取三个点B1、B2、B3，当悬点B分别移动到B1、B2、B3各点时，AO、BO中的拉力分别为FTA1、FTA2、FTA3、和FTB1、FTB2、FTB3，从图中可以直观地看出，FTA逐渐变小，且方向不变；而FTB先变小，后变大，且方向不断改变；当FTB与FTA垂直时，FTB最小．
变式训练1D
例2F＝103N，方向与x轴负向的夹角为30°
解析以O点为坐标原点，建立直角坐标系xOy，使Ox方向沿力F1的方向，则F2与y轴正向间夹角α＝30°，F3与y轴负向夹角β＝30°，如图甲所示．
先把这三个力分解到x轴和y轴上，再求它们在x轴、y轴上的分力之和．
Fx＝F1x＋F2x＋F3x
＝F1－F2sinα－F3sinβ
＝20N－30sin30°N－40sin30°N＝－15N
Fy＝F1y＋F2y＋F3y
＝0＋F2cosα－F3cosβ
＝30cos30°N－40cos30°N＝－53N
这样，原来的三个力就变成互相垂直的两个力，如图乙所示，最终的合力为：
F＝F2x＋F2y＝－152＋－532N＝103N
设合力F与x轴负向的夹角为θ，则tanθ＝FyFx＝－53N－15N＝33，所以θ＝30°.
变式训练2BD
例3L2hF
解析水平力F有沿AB和AC两个效果，作出力F的分解图如图甲所示，F′＝h2＋L22hF，由于夹角θ很大，力F产生的沿AB、AC方向的效果力比力F大；而F′又产生两个作用效果，沿水平方向和竖直方向，如图乙所示．
甲乙
Fy＝Lh2＋L2F′＝L2hF.
例41003N200N
解析弹力垂直于接触面，将力F按作用效果进行分解如图所示，由几何关系易得，推开AC面的力为F1＝F/tan30°＝1003N.
推开BC面的力为F2＝F/sin30°＝200N.
变式训练3B[利用三力平衡判断如下图所示．
当θ角变小时，FA、FB分别变为FA′、FB′，都变大．]
例5100NBC段先断
解析方法一力的合成法
根据一个物体受三个力作用处于平衡状态，则三个力的任意两个力的合力大小等于第三个力大小，方向与第三个力方向相反，在图甲中可得出F1和F2的合力F合竖直向上，大小等于F，由三角函数关系可得出F合＝F1sin30°，F2＝F1cos30°，且F合＝F＝G.
甲
设F1达到最大值200N，可得G＝100N，F2＝173N.
由此可看出BC绳的张力达到最大时，AC绳的张力还没有达到最大值，在该条件下，BC段绳子即将断裂．
设F2达到最大值200N，可得G＝115.5N，F1＝231N200N.
由此可看出AC绳的张力达到最大时，BC绳的张力已经超过其最大能承受的力．在该条件下，BC段绳子早已断裂．
从以上分析可知，C点悬挂物体的重量最多为100N，这时细绳的BC段即将被拉断．
乙
方法二正交分解法
如图乙所示，将拉力F1按水平方向(x轴)和竖直方向(y轴)两个方向进行正交分解．由力的平衡条件可得F1sin30°＝F＝G，F1cos30°＝F2.
F1F2；绳BC先断，F1＝200N.
可得：F2＝173N，G＝100N.

生态系统与生态平衡学案

第一节　生态系统与生态平衡
[学习目标定位]　1.了解生态系统的组成。2.理解生态平衡的特征。3.了解受损生态系统的表现及后果。
一、生态系统的组成
1．与生态系统有关的几个术语
(1)个体：独立存在的一个物种。
(2)种群：同一物种在一定空间内集合在一起。
(3)生物群落：指一个区域内①所有不同的生物种群。
(4)生态系统：指②生物群落及其环境的统一整体。
2．生态系统的组成
(1)生物成分：③生产者、消费者、分解者。
(2)非生物成分：④空气、水分、阳光和温度等。
思维活动
1．地球上最大的生态系统是什么？它是哪些事物的总和？
答案　生物圈是地球上最大的生态系统。它是地球上全部生物和它们的无机环境的总和。
2．生态系统和生物群落有何区别？
答案　各种生物体的组合构成了生物群落；生物群落及其环境的统一整体就是生态系统，它是由生物群体和无机环境组成的。
二、生态平衡
1．概念
在一个正常的生态系统中，它的结构和功能，包括生物的种类、各种群的数量和比例以及能量和物质的输入与输出，都处于⑤相对稳定的状态，这种持续性的⑥动态平衡叫作生态平衡。
2．平衡状态的生态系统的特征
(1)生物的组成和数量的比例相对⑦稳定；
(2)能量和物质的输入与输出保持平衡；
(3)食物链结构复杂、互相交叉而形成⑧食物网；
(4)在⑨生产者、消费者和分解者之间有完好的营养关系。
3．与生态平衡有关的几个术语
(1)自身调节：生态系统内部的自我调节能力，以保持其⑩稳定性。
(2)食物链：指食物中的能量从植物通过一系列的动物，像一个食物的链条依次传递的途径。
(3)食物网：由许多食物链相互交叉形成。
思维活动
3．以森林生态系统为例说明生态系统为什么具有自我调节能力？什么样的生态系统调节能力最强？为什么生态系统会遭到破坏？
答案　生态系统内物质循环和能量流动中的任何变化，都是对系统发出的信号。例如，森林生态系统中食叶昆虫数量增多导致林木受害，这种信号传递给食虫鸟类，促使其大量繁殖，捕食昆虫，从而使昆虫数量得到控制，于是，森林生态系统平衡逐步得到恢复。　生态系统的成分越复杂、越多样化，生态系统的调节能力越强。　因为生态系统的自我调节作用是有限的，超过这个限度就会引起生态失衡，乃至生态系统的破坏。
三、受损生态系统
1．原因：自然和人为干扰。
2．表现：原有生态系统的动态平衡被打破。
3．后果：系统的结构、功能发生障碍，形成波动性破坏或恶性循环。
4．森林破坏后的后果：生态退化、物种消失、气候变化。
思维活动
4．森林破坏以后会引起哪些连锁反应？森林破坏以后可能产生哪些具体后果？
答案　不良连锁反应：森林减少→生态退化→部分物种消失→气候恶化→森林减少。　具体后果：水源涵养能力降低、水土流失日趋严重、农业和森林病虫害增多、恶性杂草繁生、温差发生变化、降水减少、相对湿度下降、雾日减少、环境日趋恶化。
探究点一　生态系统的组成
探究活动　阅读材料，完成下列问题。
材料一　世界上第一个国家公园——黄石公园，位于美国西部怀俄明州的落基山谷。1872年3月1日，美国第十八任总统格兰特签署了《黄石公园法案》，世界上第一个国家公园诞生了。黄石公园不仅有原始的森林草地景观、珍稀的野生生物，而且还有3000多处温泉。
材料二　黄石公园堪称野生动物的宝库。唯一令人遗憾的是，由于大规模捕杀，狼在此已经绝迹，而麋鹿、驼鹿等大型鹿群成倍增长，植被遭到破坏。1995年1月，美国从加拿大引进8头灰狼，放归大自然。计划放归15头灰狼，通过自然繁殖，到2002年使其增至100头，恢复生态平衡。
(1)黄石公园大规模捕杀狼以后，植被为什么会遭到破坏？
(2)引进大灰狼以后，黄石公园的生态系统由哪些部分组成？
(3)1988年，一场森林大火差不多烧掉了公园的一半。有人说：“与其让这些可贵的森林被野火吞噬，还不如伐取、利用起来。”但另一部分人坚决反对，认为森林火灾和伐木是两回事。试运用所学知识，对上述观点作一评判。
答案　(1)狼以麋鹿、驼鹿为食，麋鹿、驼鹿以植物为食。大量捕杀狼，麋鹿、驼鹿成倍增长，所以植被遭到破坏。
(2)生产者：绿色植物；消费者：狼、麋鹿、驼鹿、野牛、熊等动物；分解者：微生物；非生物环境：空气、水分、养分、太阳光热等。
(3)伐木是将物质与能量取走，要在高海拔地区恢复这些营养物质则是个极为缓慢的过程，因此，伐木造成的生态平衡破坏，恢复起来需要很长的时间。森林火灾产生的灰烬补充土壤的养分，森林火灾也吞噬了危害植物生长的害虫，间接保护了没有遭受火灾的林地。
解析　这个案例是生态系统合理保护的典型事件，对生态系统的保护是对整个生态系统的保护，而不是对某一个环节的保护。
反思归纳　生态系统的组成
(1)生态系统的概念
生物群落及其环境的统一整体就是生态系统。
组成概念关系
生物种群是同一物种在一定空间内集合在一起，是一定区域相同物种的集合它们之间的包含关系由低级到高级依次是生物个体、生物种群、生物群落、生态系统
生物群落是一定区域内所有不同的生物种群生活在一起，是一定区域内不同种群的集合
生态系统是生物群落及其环境的统一整体，是一定区域内生物群落(包括生命系统)和其生存环境(包括非生命系统)的集合
(2)生态系统的结构
生态系统的结构指生态系统的组成及食物链和食物网。
生态系统的组成生物成分生产者、消费者、分解者
非生物成分养分、空气、水、气候因素
食物链指通过食物关系把一个生态系统中的各种生物连接起来。任何食物链都是以绿色植物为基础的食物链和食物网是以食物关系为基础的，它们成为物质和能量流动的渠道
食物网一个生态系统中许多食物链彼此相互交错连接的复杂营养关系。食物网是自然界普遍存在的
迁移应用1　阅读下面一段文字，完成下列问题。
小鱼刚刚隐约可见，翠鸟就蹬开苇秆，像箭一样飞过去，刹那间，叼起一条小鱼，贴着水面往远处飞走了。
(1)文中的翠鸟在其所属生态系统成分中是________，在食物链中是________。
(2)文中描述的是一个生态系统吗？说明理由。
答案　(1)生物个体　(次级)消费者
(2)是。文中有生物成分(苇秆、鱼、翠鸟)和非生物成分(水)，加上隐含的大气、阳光、分解者、养分等成分，可以构成一个生态系统。
解析　生物个体和生物种群都是一种生物，但数量存在差别，个体指一个生物体，种群则是同一种生物体在一定空间内的集合。判断某物质结合是否属于生态系统的关键是看其是否包含生物成分和非生物成分。第(1)题，“一条小鱼”是题眼，文中描述的是一只翠鸟，翠鸟以小鱼为食。第(2)题，文中有生物成分(苇秆、鱼、翠鸟)和非生物成分(水)。
探究点二　生态平衡
探究活动　根据下面“澳大利亚食物网示意图”，完成下列问题。
(1)根据所学知识，在图中填上括号内供选择的次级消费者(狮、虎、豹、狼)，如认为均不恰当，请说明理由。
(2)根据图中食物网，牧羊业的有利条件是________，存在的问题是________。
(3)袋鼠是澳大利亚的特有动物，袋鼠皮制成品价格高，因此其遭到滥杀。你认为应该对袋鼠采取怎样的措施？
答案　(1)均不恰当。澳大利亚缺少大型哺乳动物，羊、兔也是外来带入的。
(2)缺少大型哺乳动物，羊无天敌，自然放养，草场资源丰富　野兔大量繁殖，与羊争食
(3)有计划捕杀，保持数量稳定。
反思归纳　生态系统的动态平衡
(1)表现：①生物的组成和数量的比例相对稳定；②能量和物质的输入与输出保持平衡；③食物链结构复杂、相互交叉而形成食物网；④在生产者、消费者和分解者之间有完好的营养关系。
(2)特点：暂时的、相对的、动态平衡。
(3)过程：不平衡—平衡—不平衡。
(4)能量流动和物质循环
能量流动物质循环
过程
方向单向循环流动
特点收支平衡
迁移应用2　读“某森林中食物网示意图”，完成下列问题。
(1)如果该森林内的生态系统是平衡的，它具有哪些特征？
(2)如果该森林内蛇大量减少，但鹰的数量变化并不大，说明生态系统具有________作用。
(3)如果该地森林被大量砍伐，可能带来哪些后果？(提示：从生态、物种和气候三个方面归纳)
答案　(1)生物的组成和数量的比例相对稳定；能量和物质的输入与输出保持平衡；食物链结构复杂、相互交叉而形成食物网；在生产者、消费者和分解者之间有完好的营养关系。
(2)自身调节
(3)生态退化：涵养水源的能力下降，水土流失日趋严重，农业和森林病虫害剧增，恶性杂草大量繁殖。
物种：生存环境受到威胁，种群数量减少甚至消失。
气候变化：气温的日较差、年较差增加；降水减少；空气湿度降低等。
解析　第(1)题，生态平衡的特征应从生物的组成和数量比例，能量和物质的传输是否稳定，食物网结构的复杂程度，生产者、消费者和分解者间的关系等角度分析。第(2)题，鹰的食物来源是蛇、鼠和兔，蛇减少后，鼠类数量增加，说明生态系统具有自身调节作用。第(3)题，森林大量砍伐的后果可从生态、物种和气候三个方面分析归纳。
生态系统与生态平衡——生态系统的组成——物种—种群—生物群落—生态系统—生态平衡——概念—特征—受损生态系统
1．生态系统的基础与核心是()
A．土壤B．植被
C．水文D．大气
答案　B
解析　植被是能量的集聚者，因此是生态系统的基础和核心。
2．人在生态系统中属于()
A．生产者
B．消费者
C．分解者
D．既是生产者又是消费者
答案　B
解析　在生态系统中，生产者是指能够制造有机物的绿色植物；“人既是生产者，又是消费者”是从社会经济学的角度来说的。在生态系统中，人只能是消费者。
3．生态系统总是在不断地进行物质和能量的交换，推动自身的变化和发展，其发展过程为()
A．不平衡—平衡—不平衡
B．平衡—不平衡
C．平衡—不平衡—平衡
D．不平衡—平衡
答案　C
解析　生态平衡是相对的、暂时的，不是绝对的。一旦外界因素的干扰超过生态系统的自我调节能力时，生态平衡就会遭到破坏，直至建立新的平衡。
4．下列不属于生态平衡特征的是()
A．动植物在种类和数量上的相对稳定
B．物质和能量的输入和输出处于相对稳定状态
C．系统中生产、消费和分解过程处于相对平衡状态
D．动植物种类比较单一
答案　D
解析　要理解生态平衡的概念，需要明确动植物种类和数量的相对稳定是生态系统处于相对平衡状态的直观而明显的标志。
5．西部大开发必须注意改善和保护生态环境，实施可持续发展战略。据此完成下列问题。
(1)无机环境包括()
A．阳光、温度、水、动物等
B．大气、水、土壤、植物等
C．温度、水、地形、微生物等
D．阳光、温度、水、土壤等
(2)在一定的时间和空间内，生物群落与无机环境之间，通过不断地________和________而构成的有机整体称为生态系统。
(3)当生态系统达到动态平衡时，它能通过自我调节来维持正常功能。这种调节能力有大有小，生态系统的营养结构越复杂，各个营养级的________越多，自我调节能力就__________。但外来干扰超过________时，生态系统将________，其损失是难以估计的。
答案　(1)D
(2)能量流动　物质循环
(3)生物种类　越强　自我调节能力　失去平衡
[基础过关]
1．生活在一定自然区域内，相互间有直接或间接关系的各种生物的总体叫做()
A．生物群落B．生态系统
C．生态平衡D．生物圈
答案　A
解析　本题是对“生物群落”概念的考查。要注意它与生态系统、生态平衡、生物圈不是同一概念。
2．对生态系统的叙述，正确的是()
①一个完整的生态系统由生产者、消费者、分解者几部分组成　②人用双手创造了世界，所以人在生态系统中是生产者
③消费者是那些直接或间接以植物为食物的各种动物
④分解者指细菌、真菌、放线菌等微生物
A．①②B．②③C．③④D．①④
答案　C
解析　完整的生态系统是由生物群落(生产者、消费者、分解者)和环境组成。
3．在珠江三角洲的“桑基鱼塘”生态系统中，消费者是()
①桑　②基　③蚕　④鱼
A．①③B．①②C．③④D．①④
答案　C
解析　在生态系统中，桑基鱼塘的基是无机环境，桑是生产者，蚕和鱼都是消费者。
4．在一阴湿山洼草丛中，有一堆长满苔藓的腐木，其中聚集着蚂蚁、蚯蚓、蜘蛛、老鼠等动物。它们共同构成()
A．种群B．群落
C．食物网D．生态系统
答案　D
解析　生态系统是在空间和时间内，各种生物之间以及生物与无机环境之间，通过能量流动和物质循环相互作用而组成的一个自然系统。它的范围可大可小。阴湿山洼的草丛中，堆放着长满苔藓的腐木并生活着多种动物，它们通过能量流动和物质循环，构成了一个生态系统。
5．下列关于生态平衡的叙述，错误的是()
A．生态平衡是指动植物种类和数量上的平衡
B．生态平衡是相对的平衡
C．滥伐森林会破坏生态平衡
D．严重污染环境，也会破坏生态平衡
答案　A
解析　生态平衡的标志及特点要清楚。同时，要掌握一些破坏生态平衡的典型事例。
6．生态系统之所以能够保持动态平衡，主要是由于生态系统具有()
A．物质和能量B．食物链和食物网
C．自我调节能力D．分解者
答案　C
解析　在长期的进化过程中，生态系统内的各成分之间建立起相互协作、相互制约和相互补偿的关系，使生态系统保持一种稳定状态。一个生态系统发展到一定阶段，它的生产者、消费者和分解者之间，能够较长时间保持着一种动态平衡，是因为生态系统具有自我调节能力。生态平衡是一种相对平衡，不是一成不变的。
7．滥伐森林可能引起的环境问题是()
A．河流含沙量增大B．地下水位持续上升
C．土壤肥力增加D．河流水位下降
答案　A
解析　滥伐森林会加剧水土流失，表层土壤被冲刷掉，因此肥力下降，而表层土壤被冲入河流，导致河流含沙量大增，河床淤积，河流水位上升；森林失去涵养水源的作用，在同等降水的条件下，地下径流减少，地下水位下降。
8．下列人类活动，属于破坏生态平衡的是()
A．滥捕青蛙B．采集野果
C．开采矿藏D．修筑道路
答案　A
解析　在生态系统中，青蛙是消费者。滥捕青蛙会导致其数量发生变化，影响生态平衡。
[能力提升]
读“某区域示意图”，完成9～12题。
9．该图中的各地理要素可以构成一个()
A．生物个体B．生物种群
C．生物群落D．生态系统
答案　D
解析　图中既有生物成分，又有非生物成分，可以构成一个完整的生态系统。
10．图中表示生产者的是()
A．①B．②C．③D．④
答案　A
解析　图中的植物①利用太阳能、水、土、空气等非生物物质通过光合作用合成有机质，是生产者。
11．该区域中的各种生物可构成的食物网中，有________条食物链()
A．2B．3C．4D．5
答案　A
解析　图中显示出的食物链是植物—害虫—青蛙—蛇—鹰和植物—兔—鹰两条。
12．该系统中最长的食物链包含________类生物种群()
A．2B．3
C．4D．5
答案　D
解析　该系统中最长的食物链是植物—害虫—青蛙—蛇—鹰，包含5类生物种群。
13．19世纪中期，墨尔本动物园从英国运来24只澳大利亚没有的兔子供人观赏。不料，1863年动物园失火，幸免于难的兔子逃到草原上大量繁殖，造成了澳大利亚严重的生态灾难。据此回答下列问题。
(1)兔子在澳大利亚迅速繁殖的原因是什么？
(2)兔子对澳大利亚牧羊业的影响是什么？
(3)澳大利亚不引进兔子的天敌对付兔子的原因是什么？
(4)袋鼠是澳大利亚的特有动物，袋鼠皮制成品价格高，因此被大肆捕杀。出售袋鼠皮制品和肉制品，是否合理？为什么？
答案　(1)澳大利亚没有兔子的天敌，没有严寒的冬天，食物丰富，有利于兔子的繁殖。
(2)兔子吃掉了大量作为畜牧业基础的牧草，同羊争食，对牧羊业不利。
(3)可能会引起新的生态破坏。
(4)不合理。由于地质历史原因，澳大利亚无高级野生哺乳动物，袋鼠是其特有动物，是其生态系统的组成部分，对袋鼠要保护，大肆捕杀会令其锐减，甚至灭绝；当然，过多时应有计划的捕杀，以保持草原生态系统内动植物种类、数量的相对稳定，保持生态平衡。
解析　兔子对澳大利亚大陆来讲，是外来物种。因为澳大利亚大陆同其他大陆隔开，进化较慢，动植物都比较原始，特别是动物，只有袋类动物等低等动物。兔子进入澳大利亚后，因为缺乏天敌，又有温暖的气候和大量的牧草，因而繁殖迅速。兔子吃掉了大量牧草，同羊争食，从而影响了牧羊业。如果澳大利亚再引进兔子的天敌，可能会破坏生态系统平衡，引发新的生态破坏。袋鼠是澳大利亚特有动物，对其应加以保护，以维持生态平衡。
14．阅读下列材料，完成下列问题。
1870年，在美国开巴高原467平方千米的土地范围内，生活着4000多头鹿，同时有少量美洲狮和狼在此活动。人们为了繁殖更多的鹿，便开始捕杀狮和狼，到1924年，这两种肉食动物几乎绝迹，鹿群迅速繁殖到10万头。可是经过两个年头，鹿群减少到6万头，到1939年只剩下1万头。
(1)写出开巴高原上的食物链。
(2)1924年鹿群迅速繁殖、数量大增的原因是什么？
(3)狮和狼绝迹以后，鹿群数量又减少的主要原因是什么？
(4)说明该食物链上狮和狼的主要作用是什么？
答案　(1)草—鹿—狼—狮。
(2)狼和狮被大量捕杀，鹿群失去天敌。
(3)鹿群数量太多，破坏了草场，因饥饿而死。
(4)控制鹿群数量，维持生态平衡。
解析　食物链是以初级生产者为起点的。生态系统内部成分的改变会对生态系统产生影响，引起系统的改变。生态系统自身有一定的自我调节能力。
15．食物链、食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动是沿着此渠道进行的。假如在某温带草原上存在如下图所示的食物网，分析回答下列问题。
(1)该生态系统的成分中，草属于________(生产者或消费者)，猫头鹰属于________(生产者或消费者)。
(2)该食物网的各种生物中，含有能量最多的是________，该生态系统的能量最终来源于________，其能量流动的特点是____________________。
(3)在生态系统的物质循环中，碳元素以________的形式在生物群落与无机环境中进行循环，生产者通过________作用使碳元素进入到生物群落中，各种生物通过________作用使碳元素回到无机环境中。
答案　(1)生产者　消费者
(2)草　太阳辐射　单向流动，逐级递减
(3)二氧化碳(气体)　光合　呼吸