（打包）第四章-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理(教科版必修1)

1　共点力作用下物体的平衡 [学习目标]　1.知道物体的平衡状态.2.掌握共点力作用下的物体的平衡条件.3.会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题． 一、共点力作用下物体的平衡状态[来源:学科网ZXXK] 物体在共点力的作用下，保持静止或做匀速直线运动的状态． 二、共点力作用下物体的平衡条件 1．力的平衡条件 要使物体保持平衡状态，作用在物体上的力必须满足的条件． 2．共点力作用下物体的平衡条件 F合＝0或，其中Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力． 3．力的平衡 作用在物体上的几个力的合力为零． 1．判断下列说法的正误． (1)某时刻物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态．(×) (2)物体只有在不受力作用时才能保持平衡状态．(×) (3)所受合力保持不变的物体处于平衡状态．(×) (4)物体处于平衡状态时加速度一定为零．(√) (5)物体处于平衡状态时任意方向的合力均为零．(√) 2．若物体受到n个力作用处于静止状态．若其中一个力F1＝10 N，方向向右，则其余(n－1)个力的合力F′＝______ N，方向向________． 答案　10　左 一、共点力作用下物体的平衡条件 1．(1)平衡条件：F合＝0， (2)对应两种状态：①静止状态：a＝0，v＝0 ②匀速直线运动状态：a＝0，v≠0 (3)说明：①物体某时刻速度为零，但F合≠0，不是平衡状态，如竖直上抛的物体到达最高点时，只是速度为零，不是平衡状态． ②处于平衡状态的物体，沿任意方向的合力都为零． 2．由平衡条件得出的三个结论[来源:学+科+网Z+X+X+K] 例1　如图1所示，某个物体在F1、F2、F3、F4四个力的作用下处于静止状态，若F4的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变，其余三个力的大小和方向均不变，则此时物体所受到的合力大小为(　　) 图1 A.　　　　　　　　　 B. C．F4 D.F4 答案　C 解析　由共点力的平衡条件可知，F1、F2、F3的合力应与F4等大反向，当F4的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变时，F1、F2、F3的合力的大小仍为F4，但方向与F4成120°角，由平行四边形定则可得，此时物体所受的合力大小为F4. 针对训练1　同一物体在下列几组共点力作用下可能处于静止状态的是(　　) A．3 N、4 N、5 N B．3 N、5 N、9 N C．4 N、6 N、11 N D．5 N、6 N、12 N 答案　A 解析　处于静止状态的物体所受到的合力为零，根据三个共点力的合力范围可知：3 N、4 N、5 N的合力范围是0≤F合≤12 N，故A可能；3 N、5 N、9 N的合力范围是1 N≤F合≤17 N，故B不可能；4 N、6 N、11 N的合力范围是1 N≤F合≤21 N，故C不可能；5 N、6 N、12 N的合力范围是1 N≤F合≤23 N，故D不可能． 二、共点力平衡问题的分析 运用共点力平衡条件解题的步骤 (1)选取研究对象． (2)对所选取的研究对象进行受力分析并画出受力分析图． (3)对研究对象所受的力进行处理，或合成或分解． (4)根据F合＝0或Fx合＝0，Fy合＝0列方程求解． 例2　在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图2所示．仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球．无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度．风力越大，偏角越大．那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢(重力加速度为g)? 图2 答案　F＝mgtan θ 解析　选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，如图甲所示．金属球处于平衡状态，这三个力的合力为零．可用以下两种方法求解． 解法一　力的合成法 如图乙所示，风力F和拉力T的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得 F＝mgtan θ. 解法二　正交分解法 以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立直角坐标系，如图丙所示．由水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即 Fx合＝Tsin θ－F＝0 Fy合＝Tcos θ－mg＝0 解得F＝mgtan θ. 物体在三个力或多个力作用下的平衡问题，一般会用到力的合成法、效果分解法或正交分解法，选用的原则和处理方法如下： 1．力的合成法——一般用于受力个数为三个时 (1)确定要合成的两个力； (2)根据平行四边形定则作出这两个力的合力； (3)根据平衡条件确定两个力的合力与第三力的关系(等大反向)； (4)根据三角函数或勾股定理解三角形． 2．正交分解法——一般用于受力个数为三个或三个以上时 (1)建立直角坐标系； (2)正交分解各力； (3)沿坐标轴方向根据平衡条件列式求解． 针对训练2　如图3所示，重物的质量为m，