3.5 共点力的平衡（课件+作业）-新教材高中物理必修第一册【优化指导】人教版

第5节　共点力的平衡 学习目标 1．知道共点力的概念．(重点) 2．知道物体的平衡状态的概念，知道共点力平衡的条件，即F合＝0.(重点) 3．会用共点力的平衡条件解决有关问题．(重点＋难点) [对应学生用书P68] 一、共点力 1．定义：如果一个物体受到两个或更多力的作用，这些力共同作用在物体的同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫作共点力． 2．力的合成的平行四边形定则只适用于共点力.[来源:学§科§网] 二、共点力平衡的条件 1．平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动状态． 2．平衡条件：合力为零，即F合＝0. 1．判断正误 (1)共点力一定作用于物体上的同一点．(　×　) (2)共点力一定作用于同一物体上．(　√　) (3)作用于同一物体上的所有力都是共点力．(　×　) (4)竖直上抛的物体上升至最高点时v＝0，是平衡状态．(　×　) (5)物体所受的合力为零，则物体一定处于静止状态．(　×　) (6)在高空高速匀速飞行的飞机上，乘客所受合力为零．(　√　) 2．探究思考 如图甲中悬挂风景画框的结点O受三个力，乙中的店牌受三个力，丙中的扁担也受三个力． 试结合上述情景讨论下列问题： (1)观察三个图中的作用力，那些是共点力？ (2)哪些图中的力能求合力？哪些图中的力不能求合力？ 提示　(1)甲图中三个力共同作用在O点上；乙图中，三个力虽然不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，甲、乙图中都是共点力．丙图中的力不但没有作用在同一点上，它们的延长线也不能交于一点，所以不是共点力． (2)甲、乙图中的力是共点力，可以应用平行四边形定则求合力， 丙图中的力不是共点力，不能求合力． [对应学生用书P69] 探究点一　共点力的平衡条件的理解及应用 如图所示： (1)著名景点——黄山飞来石独自静止于悬崖之上，它受哪些力作用？这些力大小、方向有何关系？它们的合力有何特点？ (2)高铁在水平轨道上匀速前进，它受哪些力作用？它们的合力有何特点？ 提示　(1)受重力和支持力，大小相等、方向相反，合力为零． (2)受重力、支持力、牵引力和阻力，这四个力的合力为零． 1．共点力的平衡条件：合外力等于0，即F合＝0[来源:学*科*网Z*X*X*K] 正交表示法 其中Fx合和Fy合分别表示物体在x轴和y轴上所受的合力． 2．平衡条件的推论 (1)二力平衡：若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向． (2)三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大、反向． (3)多力平衡：若物体在n个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力必定与另外(n－1)个力的合力等大、反向． [特别提醒]　“静止”和“v＝0”不是一回事， v＝0 　如图，圆弧形货架摆着四个完全相同的光滑小球，O为圆心．则对圆弧面的压力最大的是(　　) A．a球　　 B．b球　　　　 C．c球　　 D．d球 D　[对C球受力分析如图，由共点力的平衡条件知挡板与弧面对小球的支持力的合力与重力大小相等，方向相反；则支持力F＝mgcosθ；由a到d的过程中，夹角θ越来越小，则说明压力越大越大；故压力最大的是d球．] [训练1]　重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为θ，则(　　) A．当θ＝60°时，运动员单手对地面的正压力大小为 B．当θ＝120°时，运动员单手对地面的正压力大小为G C．当θ不同时，运动员受到的合力不同 D．当θ不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等 A　[运动员受力如图所示，地面对手的支持力F1＋F2＝G，则F1＝F2＝，与夹角θ无关，选项A正确，B错误；不管角度如何，运动员处于静止状态，受到的合力为零，与地面之间的相互作用力总是等大，选项C、D错误．]，即运动员单手对地面的正压力大小为 [训练2]　在如图所示的甲、乙、丙、丁四图中，滑轮光滑且所受的重力忽略不计，滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上，一根轻绳ab绕过滑轮，a端固定在墙上，b端下面挂一个质量为m的重物，当滑轮和重物都静止不动时，甲、丙、丁图中木杆P与竖直方向的夹角均为θ，乙图中木杆P竖直．假设甲、乙、丙、丁四图中滑轮受到木杆P的弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD，则以下判断正确的是(　　) A．FA＝FB＝FC＝FD　　 B．FD>FA＝FB>FC C．FA＝FC＝FD>FB　　 D．FC>FA＝FB>FD B　[绳上的拉力等于重物所受的重力mg，设滑轮两侧细绳之间的夹角为φ，滑轮受到木杆P的弹力F等于滑轮两侧细绳拉力的合力，即F＝2mgcos ，由夹角关系可得FD>FA＝FB>FC.] 探究点二　解答共点力平衡问题的三种常用方法 1