1、5.3力的平衡學案6【學習目標】1、知道共點力作用下的平衡狀態.2、通過理論分析和實驗探究掌握共點力的平衡條件3、用實例了解平衡的種類以及穩度問題.【知識點導學】知識點一平衡狀態平衡的標志：物體的加速度為零（物體處于靜止或勻速直線運動的狀態叫做平衡狀態）知識點二平衡條件作用在物體上的合力為零，即F-.=0.它有如下推論：若將處于平衡狀態的物體的受力正交分解，則有%=0,Fyh=0若物體受兩個力作用而處于平衡狀態，則兩個力大小相等、方向相反。若物體受二個力作用而處于平衡狀態，則其中任意兩個力的合力與第二個力大小相等、方向相反。若物體受"個作用力而處于平衡狀態，則其中任意一個力與其余（”

2、-1）個力的合力大小相等、方向相反。若物體受二個不平行外力作用而處于平衡狀態，則這二個力的作用線必在同一平面上知識點二平衡的種類和穩度處于平衡狀態的物體，如果使之稍微偏離平衡位置，它的重心降低，物體失去平衡，而位置。這種平衡叫做不穩平衡。處于平衡狀態的物體，如果使之稍微偏離平衡位置，它的重心升高，物體失去平衡，但動回到平衡位置，繼續保持平衡狀態。這種平衡叫做穩定平衡。處于平衡狀態的物體，偏離平衡位置后，它的重心既不降低也不升高，始終保持平衡狀遇平衡。處于平衡狀態的物體的穩定程度叫做穩度。物體穩度的大小由重心的高低和支持面的大心越低、支持面越大，穩度就越大。【典例解析】例1如圖5-13a所示，物

3、塊重均為1ONM與水平桌面間的動摩擦因數P=0.2,而且必為共點力。且不能自動回到平衡在重力的作用下能自態，這種平衡叫做隨小兩個因素決定。重設最大靜摩擦力和滑動摩擦力大小相等，繩重、繩與定滑輪間的摩擦均不計，為使處于靜止狀態，水平拉力尸應取何值？解析：隔離B并對其受力分析，B受到重力G、繩的拉力尸作用，根據平衡條件知，F'=G.隔離/并對其受力分析，/受到重力G、繩的拉力F是已知量，桌面對的支持力N方向豎直向上，大小未知，/受到的摩擦力/是未知量。未知量應山/的平衡狀態來求。作出/的受力示意圖，如圖5-13b所示，再進行估算，判定”的大小和摩擦力的情況。將尸正交分解后，N=G（圖5-1

4、3a）F'cos60°=5N。若取F=5N,滿足/靜止的條件，所以/=若F>5N,即F>FJ時，靜摩擦力f應水平向左；同理，當F<5N,即F<時，靜摩擦力/應水平向右。綜上分析可知：尸的取值有一個范圍。答案：隔離出/為研究對象，畫出受力示意圖，如圖5-13b所示，根據題意A靜止，合力為零，則有N+F'sin60=G,得N=.34N,所以A-F'sin60°0,A'=（圖G-13b）與桌面間的最大靜摩擦力盤=”=0.27N，即得至腳摩擦力的取值范圍是0fW0.27No當F>FJ時，f水平向左，F取最大值凡”由平衡條

5、件得=F,'+尤=5.27N;當F<時，f水平向右，尸取最小值凡”，由平衡條件得F"?=FJ-盤=4.73N;尸的取值范圍：4.73NWFW5.27NoF作用下，處于靜止狀態，則斜面對物塊例2如圖5-15所不，放在斜面上的物塊皿在沿斜面向上的推力的靜摩擦力（）A. 方向可能沿斜面向上B. 方向可能沿斜面向下C. 大小可能等于尸D. 大小可能等于零解析：由于物體處于靜止狀態，合力為零，而靜摩擦力/的大小隨物體受力情況變化而改變，可在。至最大靜摩擦力之間變化，方向也不定。可用定量假設分析方法即假設f沿斜面向下，則有f=F-nigsind當F>9時，/>0,方向沿

6、斜面向下；當尸=昭sin9時，f=0；當尸昭sin寸，f<0,方向沿斜面向上；當F=Anigsin9時，f=-Amgsin9,大小與F相等。答案：ABCD同步練習測定患者的血沉，在醫學上有助于醫生對病情作出判斷，設血液是由紅血球和血漿組成的懸浮液。將此懸浮液放入豎直放置的血沉管內，紅血球就會在血漿中勻速下沉，其下沉速率稱為血沉。某人的血沉”的值大約是10mm/h.,如果把紅血球近似看作是半徑為R的小球，且認為它在血漿中所受的粘滯阻力為f=X"Rs在室溫下1.8X10一3Pa?s。已知血漿的密度61.0X103kg/m3，紅血球的密度01.3X103kg/m3,取g=10N/kg

7、。試由以上數據估算紅血球半徑斤的大小（結果取一位有效數字）。解析：紅細胞在血漿中勻速下沉，它共受三個力作用，即重力久浮力尸和粘滯阻力兀處于平衡狀態，根據平衡條件求解。4答案：紅血球的重力G=$JiRPg4”浮力F=于RP"g山平衡條件得f+F=GJinRvI9刀”解得LQg"_6）=3X10%1. 如圖5-17a所示，長為5m的細繩的兩端分別系于豎立在地面上相距為4m的兩桿的頂端/、艮繩上掛一個光滑的輕質掛鉤，其下邊掛著一個重為12N的物體。試求平衡時繩中的拉力大小。解析：設物體平衡時掛鉤的位置為0。因為掛鉤光滑，所以掛鉤兩側繩AO與的拉力必然等大。以表示繩與的拉力的線段為

8、鄰邊所畫的平行四邊形為菱形，而這兩個力的合力等于物體的重力，兩側繩與與豎直線的夾（圖5-17a）角相等，延長肋交B桿于c點，為等腰三角形,作垂線少交£桿于點，如圖5-17b所示。因步就可求繩的拉力大小。答案：根據Rt/仞可求得OB=0C,故M+BO=5m。從C點向/桿為CD=4m,根據Wl"可求得角a,進一CD4花希cosa-取。點為研究對象，將物體對。點的拉力沿27tosa=G"0、延長線分解，由平衡條件得（圖5-17b）Ik"3.如圖5-19所示，馬踏飛燕是漢代藝術家高度智慧、豐富想象、浪漫主義精神結晶，是我國古代雕塑藝術的稀世之寶，飛奔的駿馬之所以

9、能用一只蹄馬跑得快的緣故馬蹄大的緣故馬的重心在飛燕上馬的重心位置和飛燕在一條豎直線上和高超的藝術技巧的穩穩地踏在飛燕上是因為A.B.C.D.解析：飛奔的駿馬之所以能用一只蹄穩穩地踏在飛燕上，和馬跑的快慢沒有關系，和馬蹄的大小也沒有關系，而是因為馬處于平衡狀態，飛燕對馬的支持力和馬的重力一定在一條直線上，二力是平衡的，所以馬的重心位置和飛燕在一條直線上。因此A、B選項均錯誤，D正確；根據雕塑的形態可知，馬的重心不在飛燕上，c選項錯誤。（圖5-答案：Do19）變形題靜止于在水平桌面上的馬踏飛燕雕塑所處的狀態是屬于哪一類平衡?提示：稍微將馬踏飛燕雕塑傾斜，則其重心會升高。答案：穩定平衡4.如圖12所示，拉力F作用在重為G的物體上，使它沿水平地面勻速前進，若物體與地面間的動摩擦因數為“，當拉力最小時拉力與地面的夾角0為多大？最小的拉力Fmin為多大？【解析】物體受到重力G、拉力F、支持力Fn、摩擦力Ff共同作用而平衡。由于F仁"FN且Ff±FN,所以Ff與FN關系最密切，可以先合成如圖13所示，其合力尸爪方向始終保持不變，因為tana=M="即a=arctan不變。這樣就可認為物體受到G、F、以而平衡如圖14所示，由于G'=G大小