高中物理-共点力的平衡及其应用市公开课一等奖省赛课获奖

高中物理共点力平衡及其应用第1页1．平衡状态：物体处于______和______________，

我们说物体处于平衡状态．2．在共点力作用下处于平衡状态物体所受合

外力______，即：__________.3．三力平衡条件：任意两个力协力与第三个

力大小______，方向______，作用在___________．4．多力平衡条件：物体受到几个共点力作用而

平衡时，其中任意一个力必定与余下其它力

协力______．静止匀速直线运动为零F合＝0相等相反一条直线上平衡第2页5．解共点力平衡问题基本思绪(1)对研究对象进行受力分析，作出受力图．(2)物体在三个力作用下处于平衡状态时，惯用解题方法有：力分解法、力合成法．(3)共面非平行三个力平衡时：其中任意两个力协力必与第三个力等值反向，且三个力作用线必交于一点．(4)物体在三个或三个以上力作用下处于平衡状态时，通常应用正交分解法．第3页一、共点力作用下物体平衡●关键点梳理物体平衡状态一个物体在共点力作用下，假如保持静止或匀速直线运动状态，则这个物体就处于平衡状态．如光滑水平面上匀速直线滑动物块；沿斜面匀速直线下滑木箱；天花板上悬挂吊灯等，这些物体都处于平衡状态．第4页物体处于平衡状态时分为两类：一类是共点力作用下物体平衡；另一类是有固定转动轴物体平衡．在这一节我们只研究共点力作用下物体平衡．共点力作用下物体平衡又分为两种情形，即静平衡(物体静止)和动平衡(物体做匀速直线运动)．第5页●

疑点辨析对静止了解：静止与速度v＝0不是一回事．物体保持静止状态，说明v＝0，a＝0，二者必须同时成立．若仅是v＝0，a≠0，如上抛到最高点物体，此时物体并不能保持静止，上抛到最高点物体并非处于平衡状态．所以平衡状态是指加速度为零状态，而不是速度为零状态．第6页二、共点力作用下平衡条件●关键点梳理共点力作用下物体处于平衡状态力学特点是所受合外力F合＝0.比如，图甲中，放在水平地面上物体保持静止，则此物体所受重力和支持力是一对平衡力，其协力为零．第7页甲乙又如图乙中，若物体沿斜面匀速下滑，则f与N协力必与重力G等大、反向，故仍有F合＝0.第8页●

重点解读(1)若物体在两个力同时作用下处于平衡状态，则这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，其协力为零，这就是初中学过二力平衡．(2)若物体在三个非平行力同时作用下处于平衡状态，则这三个力必定共面共点(三力汇交原理)，协力为零，称为三个共点力平衡，其中任意两个力协力必定与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．第9页(3)物体在n个非平行力同时作用下处于平衡状态时，n个力必定共点，协力为零，称为n个共点力平衡，其中任意(n－1)个力协力必定与第n个力等值反向，作用在同一直线上．由牛顿第二定律知道，作用于物体上力平衡是物体处于平衡状态原因，物体处于平衡状态是力平衡结果．第10页三、共点力平衡条件应用●重点解读现实生活中，物体在力作用下处于平衡情况随地可见，站着人在重力和地面支持力作用下，处于静止平衡状态，这叫做静态平衡；跳伞运动员在降落过程中，当其匀速降落时，他所受重力与降落伞拉力及空气阻力相平衡，这叫做动态平衡．第11页有时，物体就整体而言并不处于平衡状态，但它能够在某一方向上处于平衡状态．如在海面上加速行驶快艇，在水平方向上做变速运动，可是它在竖直方向上只受重力和浮力这一对平衡力作用，所以它在竖直方向上处于平衡状态．(1)在共点力作用下物体处于平衡状态，则物体所受协力为零，所以物体在任一方向上协力都为零．(2)假如物体只是在某一方向上处于平衡状态，则物体在该方向上协力为零，所以能够在该方向上应用平衡条件列方程求解．第12页第13页【解析】

在共点力作用下处于平衡状态物体，必定同时具备两个特点：从运动状态来说，物体保持静止或匀速运动，加速度为零；从受力情况来说，协力为零．显然，静止在粗糙斜面上物体和匀速行驶汽车都处于平衡状态，而沿光滑斜面由静止加速下滑物体，加速度不等于零，不处于平衡状态，做自由落体运动物体在刚开始下落时，尽管速度v＝0.但加速度a＝g≠0，协力F＝G≠0，故也不处于平衡状态．【答案】

AC第14页【方法总结】判断物体是否处于平衡状态方法：(1)依据物体运动状态(看运动状态是静止，还是匀速运动)(2)依据物体受力情况(看协力是否为零)．第15页第16页【解析】

因为重物上升到最高点时速度为零，加速度是g，所以物体不处于平衡状态，A是错误；电梯中人和电梯一起匀速运动，所受合外力为零，所以B是正确；弹簧上挂重物在力F撤去后，产生向上加速度，故C是错误；物体处于平衡状态本质特征是加速度为零，故D是正确．【答案】

BD第17页第18页【解析】

取足球作为研究对象，它共受到三个力作用，重力G＝mg，方向竖直向下；墙壁支持力N，方向水平向右；悬绳拉力T，方向沿绳方向．这三个力一定是共点力，重力作用点在球心O点，支持力N沿球半径方向．G和N作用线必交于球心O点，则T作用线必过O点．既然是三力平衡，能够依据任意两力协力与第三力等大、反向求解，能够依据力三角形求解，也可用正交分解法求解．第19页第20页第21页第22页【答案】

mg/cosα

mgtanα第23页【方法总结】应用共点力平衡条件解题普通步骤：(1)确定研究对象：即在搞清题意基础上，明确以哪一个物体(或结点)作为解题研究对象．(2)分析研究对象受力情况：全方面分析研究对象受力情况，找出作用在研究对象上全部外力，并作出受力分析图，假如物体与别接触物体间有相对运动(或相对运动趋势)时，在图上标出相对运动方向，以判断摩擦力方向．第24页(3)判断研究对象是否处于平衡状态．(4)应用共点力平衡条件，选择适当方法，列平衡方程．(5)求解方程，并依据情况，对结果加以说明或必要讨论．第25页第26页【答案】

D第27页第28页第29页第30页第31页第32页据此可知作出几组平行四边形，反应出N1、N2改变情况，如上图所表示．当θ逐步增大时，N2与竖直方向夹角逐步减小，N2→N′2→N″2；当θ＝90°时，N2＝N＝G＝mg，所以N2逐步减小，N1逐步减小．【答案】看法析第33页【方法总结】

动态平衡问题分析方法：(1)解析法：对研究对象任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变参量与自变参量普通函数式，然后依据自变量改变确定应变参量改变．(2)图解法：对研究对象进行受力分析，再依据平行四边形定则或三角形定则画出不一样状态下力矢量图(画在同一个图中)，然后依据有向线段(表示力)长度改变判断各个力改变情况．图解法适用条件：质点在三个力作用下处于平衡状态，其中一个力恒定，一个力方向不变，第三个力大小和方向都改变情况．详细做法是：合成两个变力，其协力与恒力等值反向．第34页第35页【答案】

BD第36页第37页第38页【指点迷津】

学过几个不一样解题方法之后，在解题时，不要机械地套用某种解法，而是要认真审读题目，明确物理条件，灵活求解，解题时一定要养成作图好习惯．此题考查应用物体平衡条件处理连接体平衡问题，能够利用整体法把a、b两球以及a、b球之间连线视为一个整体进行研究，也能够分别单独以a、b球为研究对象，分析其受力并求解．因为用整体法解题能够无须考虑系统内物体之间相互作用力，使解题更为简便，故解题中能够首先考虑利用整体法求解．第39页选取a、b两球及它们之间轻绳为研究对象，其受力情况是：重力(m1＋m2)g、外力F1和F2以及a球上方悬绳拉力T，因为F1、F2等值反向，相互平衡，悬线拉力T必与两球重力(m1＋m2)g等值反向，即a球上方悬线必在竖直方向上．故A选项正确．【答案】

A第40页平衡状态下临界值和极值问题求解方法某种物理现象改变为另一个物理现象转折状态叫做临界状态．物体平衡临界状态是指物体所处平衡状态将要破坏而还未被破坏状态．解答物体平衡临界问题时可用假设法．利用假设法基本步骤是：①明确研究对象；②画受力示意图；③假设可发生临界现象；④列出满足所发生临界现象平衡方程求解．第41页如图所表示，在A点有一物体(未画出)，其质量为2kg，两根轻绳AB和AC一端系在竖直墙上，另一端系在物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成θ＝60°角拉力F，若要使绳都能伸直，求拉力F大小范围．(g取10m/s2)第42页第43页第44页第45页1．如图所表示运动图象表明物体不处于平衡状态是(

)【答案】

B第46页2．在机场和海港，惯用输送带运输旅客和行李、货物，以下列图所表示，(a)为水平输送带，(b)为倾斜输送带，当行李箱随输送带一起匀速运动时，以下几个判断中正确是(

)第47页A．(a)、(b)两种情形中行李箱都受到两个力作用B．(a)、(b)两种情形中行李箱都受到三个力作用C．情形(a)中行李箱受到两个力作用，情形(b)中行李箱受到三个力作用D．情形(a)中行李箱受到三个力作用，情形(b)中行李箱受到四个力作用【答案】

C第48页第49页【解析】因为物体重力大于拉力，所以没有拉动物体，物体处于静止状态，所受协力为零．【答案】

D第50页第51页【解析】未撤去F1前，木块静止，说明木块所受静摩擦力f静＝F1－F2＝8N，方向向左，即最大静摩擦力fm≥8N．当撤去F1后，木块在F2作用下有向左运动趋势，地面给木块静摩擦力方向变为向右，大小与F2相等，即f

′静＝F2＝2N．恰好在静摩擦力范围之内(0<F≤fm)，木块处于静止状态．故正确选项为A.【答案】

A第52页5．以下列图所表示，长为5m细绳两端分别系于竖立在地面上相距为4m两