學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學年物理新教材粵教版必修第一冊教師文檔：第3章第6節(jié)共點力的平衡條件及其應用含解析第六節(jié)共點力的平衡條件及其應用學習目標:1。［物理觀念］知道共點力、平衡狀態(tài)及共點力平衡的概念，能解決相關共點力平衡的實際問題．2.［科學思維]理解共點力平衡的條件，掌握共點力作用下物體平衡問題的處理方法，能分析、計算平衡問題．3。[科學探究］學會通過實驗探究共點力平衡的條件，學會與他人合作與交流，提高實驗探究能力．4.［科學態(tài)度與責任]學會在解決實際問題中,實事求是，積極探究,培養(yǎng)學習科學的興趣．一、共點力的平衡1．共點力如果幾個力都作用在物體的同一點上，或者幾個力的作用線相交于同一點，這幾個力就稱為共點力．2．作圖時可以把力的作用點畫到作用線的公共交點上．3．共點力的平衡(1)平衡狀態(tài)：物體處于靜止或者保持勻速直線運動的狀態(tài)叫作平衡狀態(tài)．(2)共點力的平衡：物體如果受到共點力的作用且處于平衡狀態(tài),就叫作共點力的平衡．注意:物理中的“緩慢運動”可視為速度很小，接近于0，從而把“緩慢運動"看作平衡狀態(tài)來處理．二、共點力的平衡條件1．平衡條件：為了使物體保持平衡狀態(tài)，作用在物體上的力所必須滿足的條件，叫作共點力的平衡條件．2．二力平衡：物體在兩個共點力作用下處于平衡狀態(tài),其平衡條件是這兩個力大小相等、方向相反,作用在同一直線上．3．物體在共點力作用下的平衡條件是所受合外力為零．說明：物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，任意兩個力的合力與第三個力等大、反向．1．思考判斷（正確的打“√”,錯誤的打“×”)（1)物理速度等于零時，物體一定處于平衡狀態(tài)． （×）（2）在平直的高速公路上勻速行駛的汽車處于平衡狀態(tài)． (√）(3)用手拿一粒鋼球，剛松手的瞬間，小球仍處于平衡狀態(tài)． （×)(4)合外力保持恒定的物體處于平衡狀態(tài)． （×)2．若一個物體處于平衡狀態(tài)，則此物體一定是（)A．靜止 B．做勻加速直線運動C．做勻速直線運動 D．所受合外力為零D［物體處于平衡狀態(tài)是指物體保持勻速直線運動或靜止狀態(tài),其合外力為零,加速度為零．所以選項D正確．]3。一個重為20N的物體置于光滑的水平面上，當用一個F＝5N的力豎直向上拉該物體時，如圖所示，物體受到的合力為（）A．15N B．25NC．20N D．0D［因豎直向上的拉力F小于物體的重力,故物體仍處于平衡狀態(tài)，所受合力為零，故選項D正確．]共點力的平衡條件如圖所示,人用手托著質量為m的蘋果，沿水平方向以速度v勻速前進(蘋果與手始終相對靜止)，蘋果與手掌之間的動摩擦因數(shù)為μ.請?zhí)骄?（1)甲同學認為蘋果受三個力的作用：分別是重力、支持力和摩擦力，這種說法對嗎？（2)乙同學認為蘋果受重力和支持力．這種說法對嗎？給出理由．提示：(1）不對．（2）對．因蘋果在水平方向勻速運動，則其在重力和支持力的作用下處于平衡狀態(tài)．1．兩種平衡情形(1)物體在共點力作用下處于靜止狀態(tài)．(2）物體在共點力作用下處于勻速直線運動狀態(tài)．2．兩種平衡條件的表達式（1)F合＝0.（2)eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1(Fx合＝0，F(xiàn)y合＝0））其中Fx合和Fy合分別是將所受的力進行正交分解后,物體在x軸和y軸方向上所受的合力．3．由平衡條件得出的三個結論4．驗證共點力的平衡條件（1）實驗器材圖板、白紙、圖釘、細線、彈簧測力計三個、刻度尺、小鐵環(huán)等．(2）實驗過程①將圖板平放在桌面上，板面上用圖釘固定好白紙，將平放在圖板上的三個彈簧測力計掛鉤用細線系在小鐵環(huán)上,如圖甲所示．甲乙②先固定好兩個測力計,再沿某一方向拉著第三個測力計．當鐵環(huán)平衡時，分別記下測力計的示數(shù)F1、F2和F3,按各力的大小、方向作出力的圖示．③按平行四邊形定則,合成F1和F2，作出合力F12，比較F12和F3，如圖乙所示，或合成F2、F3，作出合力F23,比較F23與F1…，由此，找出三個力F1、F2、F3的關系．（3）實驗結論通過實驗我們得到共點力平衡的條件是物體所受合力為零，即F合＝0。【例1】某同學用如圖裝置“驗證共點力的平衡條件"．彈簧測力計A掛于固定點P處,下端用細線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細線系于O點，手持另一端向左拉，使結點O靜止在某位置．分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向．(1)本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________N.（2)下列不必要的實驗要求是________．(請?zhí)顚戇x項前的字母)A．應測量重物M所受的重力B．彈簧測力計應在使用前校零C．細線方向應與木板平面平行D．改變拉力，進行多次實驗,每次都要使O點靜止在同一位置[解析］(2)結點O平衡時，兩測力計的拉力的合力應與重物M的重力大小相等、方向相反，所以需要測量重物M的重力，A正確；B、C是實驗應有的注意事項;實驗中只要求O點處于平衡狀態(tài)，不必每次都處于同一位置,D錯誤．[答案］（1)3。60(2）D【例2】如圖所示，物體A重400N，A與桌面間的最大靜摩擦力為120N，AC繩水平，OC繩與豎直方向的夾角為30°，當物體B重100N時,求:A所受的摩擦力為多少？（g取10m/s2)［思路點撥］正確對C點受力分析，用正交分解法求出各個力．[解析］結點C的受力如圖所示，沿水平和豎直方向畫出x軸和y軸，建立平面直角坐標系．根據(jù)平衡條件得FCOsin30°－FCA＝0 ①FCOcos30°－mBg＝0 ②聯(lián)立①②得FCA＝mBgtan30°＝eq\f（100\r（3），3)N＝57。7N〈120N物體A保持靜止A水平方向受到AC的拉力和桌面的靜摩擦力的作用．根據(jù)二力平衡，A受到的靜摩擦力大小為f＝FCA＝mBgtan30°＝100×eq\f(\r（3)，3）N＝57.7N，方向水平向右．[答案]57.7N，方向水平向右求解共點力平衡問題的一般步驟(1）選取研究對象．（2）對所選取的研究對象進行受力分析，并畫出受力示意圖．（3)對研究對象所受的力進行處理,采用合成法(或分解法)、或者正交分解法，建立合適的直角坐標系，對各個力進行正交分解．(4）由平衡條件列方程,Fx合＝0，F(xiàn)y合＝0.(5）應用解三角形的方法或利用方程組求解，必要時需對解進行討論．[跟進訓練］1．關于躺在死海中悠閑地閱讀的人處于平衡狀態(tài)的說法，正確的是（)A．該人一定不受力的作用B．該人一定沒有加速度C．該人一定沒有速度D．該人一定保持靜止B[該人受重力和浮力，二力平衡，A錯誤；處于平衡狀態(tài)的人的運動情況：可能靜止，也可能在水中勻速漂動（直線運動),因此選項C、D錯誤．本題B項正確．]共點力平衡條件的應用1．求解共點力平衡問題的常用方法方法內(nèi)容選用條件分解法物體受到三個力的作用而平衡時，將某一個力按力的效果進行分解,則其分力和其他力在所分解的方向上滿足平衡條件物體受三力平衡合成法物體受三個力作用而平衡時，其中任意兩個力的合力必定跟第三個力等大、反向，可利用力的平行四邊形定則，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學知識求解物體受三力平衡正交分解法將各力分解到x軸上和y軸上,運用兩坐標軸方向上的合力等于零的條件eq\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1（Fx合＝0,Fy合＝0））列式．值得注意的是x軸、y軸方向的選擇,應盡可能使較多的力落在x軸、y軸方向上，被分解的力盡可能是已知力，不宜分解待求力物體在三個或三個以上共點力作用下的平衡2．求解平衡問題的一般步驟共點力作用下的物體的平衡問題，涉及的都是力的問題，解決此類平衡問題的步驟如下．(1）依據(jù)問題的需要選取適當?shù)难芯繉ο螅芯繉ο蟮倪x取可以是系統(tǒng)整體，也可以是系統(tǒng)中隔離出的單個物體；(2)分析研究對象(整體或單個物體)的運動狀態(tài)，判斷它是否處于平衡狀態(tài),是靜止還是勻速直線運動狀態(tài)；(3)對研究對象進行受力分析并畫出受力示意圖；（4)分辨題目所屬的類型，選擇合適的解法;（5）依據(jù)共點力的平衡條件，列出力的平衡方程;(6）求解問題并進行討論．【例3】（多選)如圖所示，重物的質量為m,輕細繩AO和BO的A端、B端是固定的,平衡時AO是水平的，BO與水平方向的夾角為θ,重力加速度為g,AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小分別是(）A．F1＝mgcosθ B．F1＝eq\f（mg,tanθ)C．F2＝mgsinθ D．F2＝eq\f（mg,sinθ)［思路點撥］正確作出受力分析圖，可用多種方法解決．BD[解法1：（合成法）由力的平行四邊形定則,作出F1、F2的合力F12，如圖所示,又考慮到F12＝mg,由幾何關系得F1＝eq\f（mg,tanθ），F(xiàn)2＝eq\f（mg,sinθ）,故B、D正確．解法2:（正交分解法）將O點受的力沿水平方向、豎直方向正交分解,如圖所示．由力的平衡條件得F2cosθ－F1＝0，F(xiàn)2sinθ－mg＝0,解得F2＝eq\f（mg，sinθ），F(xiàn)1＝eq\f(mg,tanθ）,故B、D正確．］力的合成與分解都遵從平行四邊形定則，計算時要先根據(jù)要求按照力的平行四邊形定則作出力的合成或力的分解的示意圖,再根據(jù)數(shù)學知識解三角形,主要是求解直角三角形．[跟進訓練］2.如圖所示，質量為m的物體在與豎直方向成θ角的推力F作用下，沿豎直墻壁向上勻速運動．若物體與墻面間的動摩擦因數(shù)為μ,試求F的大小．[解析］物體的受力如圖所示．由共點力的平衡條件，沿水平方向FN－Fsinθ＝0，沿豎直方向Fcosθ＝mg＋f，又f＝μFN，解得F＝eq\f（mg,cosθ－μsinθ).[答案]eq\f（mg，cosθ－μsinθ)1．物理觀念:共點力、平衡狀態(tài)、共點力平衡．2．科學思維：用共點力平衡的條件解決問題．3．科學方法:合成法、正交分解法、平衡法．1．關于共點力，下列說法不正確的是()A．作用在一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，這兩個力是共點力B．作用在一個物體上的兩個力，如果是一對平衡力，則這兩個力是共點力C．作用在一個物體上的幾個力，如果它們的作用點在同一點上，則這幾個力是共點力D．作用在一個物體上的幾個力，如果它們的力的作用線交于同一點，則這幾個力是共點力A[共點力是幾個力作用于一點或力的作用線交于一點的力．作用在同一物體上大小相等、方向相反的兩個力不一定在同一條直線上，即不一定是共點力．如果受兩個力且平衡的物體,所受的力一定是共點力，故A錯誤．］2．物體在共點力作用下，下列說法正確的是（）A．物體的速度在某一時刻等于零，就一定處于平衡狀態(tài)B．物體相對另一物體保持靜止時，一定處于平衡狀態(tài)C．物體所受合力為零，就一定處于平衡狀態(tài)D．物體做勻加速運動時，物體處于平衡狀態(tài)C［某一時刻速度為零的物體，受力不一定為零，故不一定處于平衡狀態(tài),選項A錯；物體相對于另一物體靜止時，該物體不一定靜止，如當另一物體做變速運動時,該物體也做變速運動，此物體處于非平衡狀態(tài),故選項B錯；C選項符合平衡條件的判斷，故選項C對；物體做勻加速運動，所受合力不為零，故不是平衡狀態(tài)，選項D錯．]3．如圖所示，某工人正在修理草坪，推力F與水平方向成α角，割草機沿水平方向做勻速直線運動,則割草機所受阻力的大小為()A．Fsinα B．FcosαC．eq\f(F，sinα) D．eq\f（F，cosα)B[割草機沿水平方向做勻速直線運動，四個力的合力為零，受力如圖，則有f＝Fcosα.］4。用輕彈簧豎直懸掛質量為m的木塊，靜止時彈簧伸長量為L,現(xiàn)用該彈簧沿斜面方向拉住質量為2m的木塊,系統(tǒng)靜止時彈簧伸長量也為L.已知斜面傾角為30°,如圖所示，則木塊所受摩擦力()A．等于零B．大小為eq\f（1，2）mg，方向沿斜面向下C．大小為eq\f（\r（3）,2)mg，方向沿斜面向上D．大小為mg，方向沿斜面向上A［對木塊由平衡條件有F＝mg，而F＝kL，所以k＝eq\f(mg,L）;木塊放在斜面上，由平衡條件有F′＋Ff－2mgsin30°＝0，F(xiàn)′＝kL＝mg，所以Ff＝0，A正確．］5。(思維拓展）科技的發(fā)展正在不斷地改變著我們的生活，如圖甲是一款放在水平桌面上的手機支架,其表面采用了納米微吸材料，用手觸碰無粘感，接觸到平整光滑的硬性物體時，會牢牢吸附在物體上．圖乙是手機靜止吸附在該手機支架上的側視圖，若