2019_2020学年高中物理第4章怎样求合力与分力3共点力的平衡及其应用学案沪科版必修1.doc

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1、共点力的平衡及其应用　1.知道平衡状态和平衡力的概念．　2.掌握共点力的平衡条件．3．会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题．(重点、难点)一、生活离不开平衡如果物体保持静止或匀速直线运动状态称物体处于平衡状态．二、从二力平衡到共点力平衡1．在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零．即F合＝0．2．共点力作用下物体的平衡条件在直角坐标系中可表示为Fx＝0，Fy＝0．物体的速度为零，物体是否处于平衡状态？提示：不一定，因为速度为零时物体所受合外力不一定为零，例如竖直上抛上升到最高点的那一时刻，物体速度为零，所受合外力为重力．　对平衡状态和平衡条件的理解[学生用书P55]1．动态平衡与

2、静态平衡的比较物体的平衡状态分为静态平衡(物体保持静止)和动态平衡(物体做匀速直线运动)两种形式．(1)区别：物体的加速度和速度都为零的状态叫做静止状态；物体的加速度为零，而速度不为零且保持不变的状态是匀速直线运动状态．(2)联系：静态平衡和动态平衡的共同点是运动状态保持不变，加速度为零．2．平衡条件F合＝0或，其中Fx和Fy分别是将各力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所受的合力．3．由平衡条件得出的结论(1)物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力必定等大反向，是一对平衡力．(2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力的合力与第三个力等大反向．(3)物体受N

3、个共点力作用处于平衡状态时，其中任意一个力与剩余(N－1)个力的合力一定等大反向．(4)当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均为零．　平衡状态与力的平衡不同，平衡状态指物体的匀速直线运动或静止状态，力的平衡是作用在同一处于平衡状态的物体上的几个力所满足的一种关系．力的平衡是物体平衡的条件，物体处于平衡状态是力的平衡的结果．　下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是(　　)A．如果物体的运动速度为零，则必处于平衡状态B．如果物体的运动速度大小不变，则必处于平衡状态C．如果物体处于平衡状态，则物体沿任意方向的合力都必为零-13-D．如果物体受到三个共点力的作用而处于平

4、衡状态，则任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相同[思路点拨]处于平衡状态的物体，在运动形式上是处于静止或匀速直线运动，从受力上来看是所受合外力为零．[解析]　物体运动速度为零时不一定处于平衡状态，A选项错；物体运动速度大小不变、方向变化时，不是做匀速直线运动，一定不是处于平衡状态，B选项错；物体处于平衡状态时，合力为零，物体沿任意方向的合力都必为零，C选项正确；如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大反向、合力为零，D选项错误．[答案]　C(1)判断物体是否处于平衡状态，可依据平衡条件，也可以利用平衡状态的定义．(2)物体受多个共点力而

5、平衡时，平衡条件可以有不同的叙述形式，如任何一个力必与其他所有力的合力大小相等，方向相反．　　1.如图所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，轻绳一端固定在圆环的最高点A，另一端与小球相连．小球静止时位于环上的B点，此时轻绳与竖直方向的夹角为60°，则轻绳对小球的拉力大小为(　　)A．2mg　　B．mgC．mgD．mg解析：选C.对B点处的小球受力分析，如图所示，则有FTsin60°＝FNsin60°FTcos60°＋FNcos60°＝mg解得FT＝FN＝mg，则A、B、D错误，C正确．　共点力平衡问题的求解方法及步骤[学生用书P55]1．共点力平衡问题的常用方法(1)合

6、成法：对于三个共点力作用下的物体平衡，任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反．(2)分解法：对于三个共点力作用下的物体平衡，任意一个力沿与另外两个力反方向进行分解，所得分力与另外两个力大小相等、方向相反．(3)正交分解法：把力沿两个互相垂直的方向进行分解的方法叫正交分解法．选共点力作用的交点为坐标原点，恰当地建立直角坐标系xOy，将各力沿两坐标轴依次分解为互相垂直的两个分力．然后分别求出相互垂直的x、y两个方向的合力且满足平衡条件Fx＝0，Fy-13-＝0.多用于物体受到三个以上共点力作用而平衡的情况．2．处理共点力平衡的一般步骤(1)根据问题的要求和计算方便，恰当地选择

7、研究对象．(2)对研究对象进行受力分析，画出受力分析图．(3)通过“平衡条件”，找出各力之间的关系，把已知量和未知量联系起来．(4)求解，必要时对求解结果进行讨论．　如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g.若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为(　　)A．　B．C．mgtanαD．mgcotα[思路点拨]本题属于三力平衡，可以根据任意两个力的合力与第三力等大反向求解，也可以根据力的分解求解，还可以用正交分解法求解．[解析]