共點(diǎn)力的平衡【 高效備課精研 + 知識精講提升】 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊

第5節(jié)共點(diǎn)力的平衡第三章相互作用——力思考：什么叫平衡狀態(tài)？在日常生活中我們看過哪些平衡現(xiàn)象？新課引入物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，我們就說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)。靜止的書靜止的橋梁靜止的石塊勻速運(yùn)動的汽車靜止的吊燈靜止的水桶思考：下列各圖中的物體處于平衡狀態(tài)嗎？一、共點(diǎn)力平衡思考：根據(jù)每幅圖中各力作用線的幾何關(guān)系，可以把四種情況的受力分成兩類，判斷哪些情況屬于同一類？思考：你的判斷依據(jù)是什么？幾個(gè)力作用于同一點(diǎn)幾個(gè)力的作用線交于同一點(diǎn)定義：幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。乙、丙非共點(diǎn)力二、共點(diǎn)力的平衡條件靜止的書二力平衡平衡條件：作用在書上的兩個(gè)力，大小相等、方向相反，并且在同一條直線上。FN=G即

F合=0GFN思考：下列圖中的物體是怎樣實(shí)現(xiàn)平衡的？GFNGFN二力的作用線必須經(jīng)過支撐點(diǎn)思考：如何找出三力平衡的條件呢？F1F2GFGF三力平衡二力平衡力的合成三力平衡條件：F合=0等效思考：若是四個(gè)共點(diǎn)力、五個(gè)共點(diǎn)力……其平衡條件又是怎樣的呢？F1F2F3F4F14F23四力平衡三力平衡二力平衡等效等效平衡條件：F合=0共點(diǎn)力平衡的條件在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是合力為0。由平衡條件得出的三個(gè)結(jié)論【例1】

光滑水平面上，某物體在水平方向兩個(gè)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，將其中一個(gè)力F在大小不變的情況下，將方向在水平面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90°，保持另一個(gè)力的大小、方向都不變，則欲使物體仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，必須再施加力的大小為(

)B【訓(xùn)練1】

(多選)下面關(guān)于共點(diǎn)力的平衡與平衡條件的說法正確的是(

)A．如果物體的運(yùn)動速度為零，則必處于平衡狀態(tài)B．如果物體的運(yùn)動速度大小不變，則必處于平衡狀態(tài)C．如果物體處于平衡狀態(tài)，則物體沿任意方向所受的合力都必為零D．如果物體受到三個(gè)共點(diǎn)力的作用而處于平衡狀態(tài)，則任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等、方向相反CD三、靜態(tài)平衡的分析方法1．常用方法合成法物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等、方向相反分解法物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，將某個(gè)力按作用效果分解，則其分力與其他兩個(gè)力分別平衡正交分解法物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，應(yīng)用正交分解法，則有∑Fx＝F1x＋F2x＋F3x＋…＋Fnx＝0，∑Fy＝F1y＋F2y＋F3y＋…＋Fny＝0矢量三角形法如果三個(gè)力首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)力的合力為零。矢量三角形法可以充分利用幾何邊角關(guān)系求解平衡問題2.解題步驟(1)明確研究對象(物體、質(zhì)點(diǎn)或繩的結(jié)點(diǎn)等)。(2)分析研究對象所處的運(yùn)動狀態(tài)，判定其是否處于平衡狀態(tài)。(3)對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出受力示意圖。(4)建立合適的坐標(biāo)系，應(yīng)用共點(diǎn)力平衡的條件，選擇恰當(dāng)?shù)姆椒谐銎胶夥匠獭?5)求解方程，并討論結(jié)果?！纠?】

在科學(xué)研究中，可以用風(fēng)力儀直接測量風(fēng)力的大小，其原理如圖所示。儀器中一根輕質(zhì)金屬絲懸掛著一個(gè)金屬球。無風(fēng)時(shí)，金屬絲豎直下垂；當(dāng)受到沿水平方向吹來的風(fēng)時(shí)，金屬絲偏離豎直方向一個(gè)角度。風(fēng)力越大，偏角越大。通過傳感器，就可以根據(jù)偏角的大小指示出風(fēng)力。那么風(fēng)力大小F跟金屬球的質(zhì)量m、偏角θ之間有什么樣的關(guān)系呢？(重力加速度為g)【訓(xùn)練2】

(多選)如圖所示，重物的質(zhì)量為m，輕細(xì)繩AO和BO的A端、B端是固定的，平衡時(shí)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(

)BD四、“定桿”與“動桿”、“活結(jié)”與“死結(jié)”問題1．“動桿”和“定桿”的比較(1)“動桿”：對于一端有轉(zhuǎn)軸或有鉸鏈的輕桿，其提供的彈力方向一定是沿著輕桿的方向。(2)“定桿”：一端固定的輕桿(如一端“插入”墻壁或固定于地面)，其提供的彈力不一定沿著輕桿的方向，力的方向只能根據(jù)具體情況進(jìn)行受力分析。根據(jù)平衡條件確定桿中的彈力的大小和方向。【例3】

如圖甲所示，輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個(gè)質(zhì)量為10kg的物體，∠ACB＝30°；圖乙中輕桿HP一端用鉸鏈固定在豎直墻上，另一端P通過輕繩EP拉住，EP與水平方向也成30°角，輕桿的P點(diǎn)用輕繩PQ拉住一個(gè)質(zhì)量也為10kg的物體。g取10m/s2，求：(1)輕繩AC段的張力FAC與輕繩EP的張力FEP之比；(2)橫梁BC對C端的支持力；(3)輕桿HP對P端的支持力?！居?xùn)練3】

如圖所示，水平橫梁一端插在墻壁內(nèi)，另一端裝一小滑輪B。一輕繩的一端C固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量m＝20kg的重物，∠CBA＝30°，則滑輪受到繩子的作用力大小為(g取10N/kg)(

)C小結(jié)共點(diǎn)力的平衡合力為0共點(diǎn)力平衡狀態(tài)共點(diǎn)力作用下物體平衡條件“定桿”與“動桿”、“活結(jié)”與“死結(jié)”問題隨堂自測1．(共點(diǎn)力平衡的條件理解)(多選)下列運(yùn)動項(xiàng)目中的運(yùn)動員處于平衡狀態(tài)的是(

)A．體操運(yùn)動員雙手握住單杠吊在空中不動時(shí)B．蹦床運(yùn)動員在空中上升到最高點(diǎn)時(shí)C．舉重運(yùn)動員在舉起杠鈴后不動的那段時(shí)間內(nèi)D．游泳運(yùn)動員仰臥在水面靜止不動時(shí)ACD2．(靜態(tài)平衡問題的分析)(2022·浙江蕭山中學(xué)高一檢測)如圖示，一本質(zhì)量為m的書放置在傾角為θ的傾斜桌面上，此書有三分之一部分伸出桌面外，桌面與書本間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。下列說法正確的是(

)C3．(“定桿”與“動桿”、“活結(jié)”與“死結(jié)”問題)甲圖中，輕桿AB一端與墻上的光滑的鉸鏈連接，另一端用輕繩系住，繩、桿之間夾角為30°，在B點(diǎn)下方懸掛質(zhì)量為m的重物。乙圖中，輕桿CD一端插入墻內(nèi)，另一端裝有小滑輪