第3節(jié)　共點(diǎn)力的平衡

共點(diǎn)力的平衡第3節(jié)(賦能課—精細(xì)培優(yōu)科學(xué)思維)課標(biāo)要求層級(jí)達(dá)標(biāo)能用共點(diǎn)力的平衡條件分析生產(chǎn)生活中的問題。學(xué)考層級(jí)1.能對(duì)物體進(jìn)行簡(jiǎn)單的受力分析。2.形成初步的平衡狀態(tài)的概念，解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問題。3.通過對(duì)簡(jiǎn)單的平衡問題分析推理的過程，獲得一定的結(jié)論。4.形成與力平衡相關(guān)的初步的相互作用觀念。選考層級(jí)1.會(huì)運(yùn)用共點(diǎn)力的平衡概念解決實(shí)際問題。2.能將實(shí)際問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成所學(xué)的物理模型。3.通過三角函數(shù)、幾何關(guān)系等對(duì)力與平衡問題的分析和推理過程，能從不同角度解決力與平衡問題。0102目錄課前預(yù)知教材落實(shí)主干基礎(chǔ)課堂精析重難深度發(fā)掘知能課前預(yù)知教材落實(shí)主干基礎(chǔ)一、物體的平衡狀態(tài)1．平衡狀態(tài)：物體_____或做_________運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的狀態(tài)。2．高中物理研究的兩種平衡(1)靜態(tài)平衡：物體處于靜止的狀態(tài)。其特征是物體的速度為零(v＝0)，加速度為零(a＝0)，所受合外力為零(F合＝0)。(2)動(dòng)態(tài)平衡：物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。其特征是物體的速度為恒定值(v≠0)，加速度為零(a＝0)，所受合外力為零(F合＝0)。靜止勻速直線力學(xué)中，當(dāng)物體“緩慢運(yùn)動(dòng)”時(shí)，可視為速度很小，接近于0，往往認(rèn)為“緩慢運(yùn)動(dòng)”的物體處于平衡狀態(tài)。二、共點(diǎn)力的平衡條件1．物體的平衡條件：共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為___，即F合＝0。2．力的平衡：若作用在物體上的幾個(gè)共點(diǎn)力的合力為零，這種情況叫作力的平衡。零1．F合＝0是物體處于平衡狀態(tài)的充分必要條件，即若物體處于平衡狀態(tài)，一定有F合＝0；若F合＝0，則物體一定處于平衡狀態(tài)。2．“靜止”的物體一定處于平衡狀態(tài)，但v＝0的物體不一定處于平衡狀態(tài)(如豎直上拋的物體達(dá)到最高點(diǎn)時(shí))。1．如圖所示，斧頭、瓶子均處于靜止?fàn)顟B(tài)，請(qǐng)對(duì)以下結(jié)論作出判斷：(1)斧頭、瓶子的加速度均為零。

()(2)斧頭、瓶子均處于平衡狀態(tài)。

()(3)斧頭、瓶子所受的合力不一定為零。

()[微情境·大道理]√√×2．圖中的巨石、扶梯上的人分別受到兩個(gè)力作用而處于平衡狀態(tài)，這兩個(gè)力滿足什么條件？提示：大小相等，方向相反，即合力為零。強(qiáng)化點(diǎn)(一)物體的受力分析[要點(diǎn)釋解明]1．受力分析的意義在力學(xué)中，決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化與否的唯一因素是物體的受力情況，正確的受力分析是解決平衡或不平衡問題的前提。課堂精析重難深度發(fā)掘知能2．受力分析常用的兩種方法項(xiàng)目整體法隔離法概念將加速度相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來分析的方法將研究對(duì)象與周圍物體分隔開分析的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的加速度研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用注意問題受力分析時(shí)不再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用一般隔離受力較少的物體3．受力分析的步驟(1)明確研究對(duì)象：研究對(duì)象可以是質(zhì)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、單個(gè)物體或多個(gè)物體組成的系統(tǒng)。(2)按順序分析物體所受的力：一般按照重力、彈力、摩擦力、外力的順序分析。彈力和摩擦力都屬于接觸力，看研究對(duì)象與其他接觸物體有幾個(gè)接觸面或接觸點(diǎn)，每個(gè)接觸面對(duì)研究對(duì)象都可能產(chǎn)生兩個(gè)接觸力，應(yīng)根據(jù)彈力和摩擦力的判斷方法逐一排查。(3)畫受力分析圖，標(biāo)明力的方向。(4)檢查每一個(gè)力能否找到施力物體。[典例]

如圖所示，物體A放在物體B上，物體B為斜面體，且放在粗糙的水平地面上，A、B均靜止不動(dòng)，則物體B的受力個(gè)數(shù)為(

)A．2個(gè)

B．3個(gè)C．4個(gè)

D．5個(gè)[解析]

對(duì)物體A受力分析，如圖甲所示；由于A、B均靜止，故可將A、B視為一個(gè)整體，受力分析如圖乙所示，其水平方向無外力作用，B相對(duì)地面也就無運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故地面對(duì)B無摩擦力；對(duì)物體B受力分析，如圖丙所示，物體B共受到四個(gè)力，選項(xiàng)C正確。[答案]

C/方法技巧/受力分析中如何防止“多力”或“漏力”(1)防止“多力”：對(duì)每個(gè)力都要找出其施力物體，若某個(gè)力找不到施力物體則說明該力不存在；另外合力與分力不能重復(fù)分析。

(2)防止“漏力”：按正確的順序(即重力→彈力→摩擦力→其他力)進(jìn)行受力分析是保證不“漏力”的有效措施。

1．(2023·浙江1月學(xué)考)如圖所示，在2022年北京冬奧會(huì)單板大跳臺(tái)比賽中，

一位運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)上騰空而起。運(yùn)動(dòng)員和單板在空中時(shí)，受到的力有

(

)A．重力、沖力 B．重力、空氣阻力C．重力、空氣阻力、沖力

D．空氣阻力、沖力[題點(diǎn)全練清]答案：B

解析：運(yùn)動(dòng)員和單板在空中時(shí)，受到重力和空氣阻力，沒有沖力，選項(xiàng)B正確。2.

建筑工人用如圖所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料。質(zhì)量為70.0kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0kg的建筑材料以2m/s的速度勻速拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則地面對(duì)工人的支持力大小為(g取10m/s2) (

)A．200N B．500NC．700N D．900N答案：B

解析：對(duì)建筑材料進(jìn)行受力分析，根據(jù)二力平衡的條件有F＝mg，得繩子的拉力大小F＝200N；然后對(duì)工人進(jìn)行受力分析，由平衡條件得Mg＝F＋FN，得地面對(duì)工人的支持力FN＝500N，B正確。3．如圖所示，放在粗糙水平面上的物體A上疊放著物體B。A和B之間有一根處于壓縮狀態(tài)的彈簧。A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法中正確的是

(

)A．B受到向左的摩擦力B．B對(duì)A的摩擦力向右C．地面對(duì)A的摩擦力向右D．地面對(duì)A沒有摩擦力答案：D

解析：對(duì)物體B進(jìn)行受力分析，豎直方向受重力和支持力，水平方向上受摩擦力和向左的彈力，因?yàn)锽保持靜止，所以A對(duì)B有向右的摩擦力，則B對(duì)A的摩擦力向左，故A、B錯(cuò)誤；A、B整體在水平方向不受其他外力作用，因此沒有向左或向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，地面對(duì)A沒有摩擦力，故C錯(cuò)誤，D正確。強(qiáng)化點(diǎn)(二)共點(diǎn)力的平衡條件任務(wù)驅(qū)動(dòng)圖甲所示物體靜止于斜面上；圖乙所示物體沿斜面勻速下滑；圖丙所示物體沿斜面向上滑，剛好到達(dá)光滑斜面的最高點(diǎn)；圖丁所示物體與斜面一起向左加速運(yùn)動(dòng)。(1)甲、乙、丙、丁四個(gè)物體中誰處于平衡狀態(tài)？(2)甲、乙、丙、丁四個(gè)物體中誰的合外力為零？提示：(1)甲、乙(2)甲、乙1．共點(diǎn)力平衡的條件(1)從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度理解：處于平衡狀態(tài)的物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，此種狀態(tài)其加速度為零，即處于平衡狀態(tài)的物體加速度為零；反過來加速度為零的物體一定處于平衡狀態(tài)。[要點(diǎn)釋解明]2．平衡條件的推論(1)二力平衡：這兩個(gè)共點(diǎn)力大小相等、方向相反。(2)三力平衡：任意兩個(gè)力的合力必與第三個(gè)力等大、反向，作用在同一條直線上，即與第三個(gè)力相平衡，如圖所示。(3)物體在n個(gè)共點(diǎn)力同時(shí)作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這些力在任何一個(gè)方向上的合力均為零。其中任意(n－1)個(gè)力的合力必定與第n個(gè)力等值反向，作用在同一直線上。(4)物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，各力首尾相接必構(gòu)成一個(gè)封閉的多邊形。1．物體受到共點(diǎn)力作用，下列圖像能說明物體受力平衡的是(

)[題點(diǎn)全練清]答案：A

解析：物體在共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，其加速度為零，合外力為零，故只有選項(xiàng)A正確。2.

徒手攀巖，屬于攀巖的一種，是指不借助任何輔助工具進(jìn)行攀登。某次徒手攀巖比賽中，一運(yùn)動(dòng)員沿如圖所示的路徑從A點(diǎn)緩慢爬至高處的B點(diǎn)。關(guān)于該過程中巖壁對(duì)運(yùn)動(dòng)員作用力的大小，下列說法正確的是

(

)A．不變

B．逐漸增大C．先增大后減小

D．先減小后增大答案：A

解析：運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)緩慢爬至高處的B點(diǎn)過程中，始終處于平衡狀態(tài)，根據(jù)物體的平衡條件可知，巖壁對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力與其受到的重力大小相等，方向相反，即豎直向上，作用力大小始終不變，故A項(xiàng)正確。3．(2023·青島高一月考)(多選)

如圖所示，粗糙的水平桌面上靜止放著一盞臺(tái)燈，該臺(tái)燈可通過支架將燈頭進(jìn)行前后調(diào)節(jié)，對(duì)于臺(tái)燈的受力，下列說法正確的是

(

)A．臺(tái)燈受到水平向右的摩擦力B．臺(tái)燈所受的合外力為零C．支架對(duì)燈頭的作用力方向豎直向上D．若將燈頭向上調(diào)節(jié)一點(diǎn)，則桌面對(duì)臺(tái)燈的支持力變大答案：BC解析：臺(tái)燈水平方向受力為零，不受摩擦力作用，A錯(cuò)誤；臺(tái)燈處于靜止?fàn)顟B(tài)，則所受的合外力為零，B正確；支架對(duì)燈頭的作用力與燈頭的重力等大反向，則支架對(duì)燈頭的作用力方向豎直向上，C正確；對(duì)臺(tái)燈整體，若將燈頭向上調(diào)節(jié)一點(diǎn)，整體的重力不變，則桌面對(duì)臺(tái)燈的支持力仍等于臺(tái)燈的重力，D錯(cuò)誤。強(qiáng)化點(diǎn)(三)靜態(tài)平衡問題[要點(diǎn)釋解明]求解靜態(tài)平衡問題常用的方法方法內(nèi)容合成法物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，則任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等，方向相反效果分解法物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，將某一個(gè)力按力的效果分解，則其分力和其他兩個(gè)力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的