第16讲 共点力的平衡条件及其应用-【帮课堂】2021-2022学年高一物理同步精品讲义（粤教2019必修第一册）

第16讲 共点力的平衡条件及其应用 课程标准 课标解读 理解平衡状态，掌握共点力的平衡条件 会利用合成法或正交分解法分析、计算平衡问题． SHAPE \* MERGEFORMAT 知识点01共点力的平衡 1．共点力：如果几个力作用在物体的同一点上，或者几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力． 2．平衡状态：物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态． 3．共点力的平衡：物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态，就叫作共点力的平衡． 4．平衡条件的概念：为了使物体保持平衡状态，作用在物体上的力所必须满足的条件． 【即学即练1】 1．如图所示，某智能机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球，小球在空中处于静止状态，铁夹水平，则（　　） A．小球受到的摩擦力方向竖直向上 B．小球受到的摩擦力大于重力 C．若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力变大 D．若增大小球表面的粗糙程度，小球受到的摩擦力变大 【即学即练2】 2．用手握瓶子，瓶子静止在手中，下面说法正确的是（ ） A．手对瓶子的压力恰好等于瓶子的重力 B．手对瓶子的摩擦力恰好等于瓶子的重力 C．手握得越紧，手对瓶子的摩擦力越大 D．手对瓶子的摩擦力必须大于瓶子的重力 知识点02 共点力的平衡条件 1．二力平衡：物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，其平衡条件是这两个力的大小相等、方向相反，作用在同一直线上． 2．多力平衡：物体受多个共点力的作用而处于平衡状态时，其平衡条件是所受合力为零． 【知识拓展1】共点力的平衡条件 1．平衡状态 (1)物体处于静止或保持匀速直线运动的状态． (2)对平衡状态的理解 不管是静止还是匀速直线运动，速度保持不变，对应加速度为零，速度为零不代表a＝0. 例如，竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬间速度为零，但这一状态不可能保持，因而上抛物体在最高点不能称为静止，即速度为零不等同于静止． 2．共点力的平衡条件 (1)共点力的平衡条件是合力为0. (2)表示为：F合＝0；或将各力分解到x轴和y轴上，满足Fx合＝0，且Fy合＝0. 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、共线． ②三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力等大、反向． ③多力平衡：若物体在多个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力与其余所有力的合力等大、反向． (3)当物体受三个力平衡，将表示这三个力的有向线段依次首尾相连，则会构成一个矢量三角形，表示合力为0. 【知识拓展2】求解共点力平衡问题的一般步骤： (1)根据问题的要求，恰当地选取研究对象． (2)对研究对象进行受力分析，画出受力分析图． (3)通过平衡条件，找出各个力之间的关系，或由平衡条件列方程，即Fx合＝0，Fy合＝0. (4)联立方程求解，必要时对解进行讨论． 【知识拓展3】处理三力平衡问题的常用方法 方法 内容 合成法 任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反 正交分解法 将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件 矢量三角形法 将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力 【即学即练3】 3．如图所示，弹簧秤、绳和滑轮的重力不计，摩擦力不计，物体重量都是G。在甲、乙、丙三种情况下，弹簧的读数分别是F1、F2、F3，则（ ） A．F3>F1=F2 B．F1>F2=F3 C．F1=F2=F3 D．F3=F1>F2 【即学即练4】 4．如图所示，用一根长为L的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向夹角为30°且绷紧，小球A处于静止，则需对小球施加的最小力等于（　　） A． B． C． D． SHAPE \* MERGEFORMAT 考法 共点力的平衡条件的应用 【典例1】 1．三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图所示，其中OB是水平的，A端、B端固定，若逐渐增加C端所挂物体的质量，则最先断的绳是（　　） A．可能是OB，也可能是OC B．OB C．OC D．OA 【典例2】 2．如图所示，垂直墙角有一个截面为半圆的光滑柱体，用细线拉住的小球静止靠在接近半圆底端的M点。通过细线将小球从M点缓慢向上拉至半圆最高点的过程中，细线始终保持在小球处与半圆相切。下列说法正确的是（　　） A．细线对小球的拉力先增大后减小 B．小球对柱体的压力先减小后增大 C．柱体受到水平地面的支持力逐渐减小 D．柱体对竖直墙面的压力先增大后减小 SHAPE \* MERGEFORMAT 题组A 基础过关练 1．如图所示，A、B两个质量分布均匀的光滑球处于静止状态。它们各自