第3章 第6节 共点力的平衡条件及其应用-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【名师导航】同步Word教参(粤教版)

第六节　共点力的平衡条件及其应用 学习目标：1.[物理观念]知道共点力、平衡状态及共点力平衡的概念，能解决相关共点力平衡的实际问题．　2.[科学思维]理解共点力平衡的条件，掌握共点力作用下物体平衡问题的处理方法，能分析、计算平衡问题．　3.[科学探究]学会通过实验探究共点力平衡的条件，学会与他人合作与交流，提高实验探究能力．　4.[科学态度与责任]学会在解决实际问题中，实事求是，积极探究，培养学习科学的兴趣． 一、共点力的平衡 1．共点力 如果几个力都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．作图时可以把力的作用点画到作用线的公共交点上． 3．共点力的平衡 (1)平衡状态：物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态叫作平衡状态． (2)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． 注意：物理中的“缓慢运动”可视为速度很小，接近于0，从而把“缓慢运动”看作平衡状态来处理． 二、共点力的平衡条件 1．平衡条件：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，叫作共点力的平衡条件． 2．二力平衡：物体在两个共点力作用下处于平衡状态，其平衡条件是这两个力大小相等、方向相反，作用在同一直线上． 3．物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外力为零． 说明：物体在三个共点力作用下处于平衡状态，任意两个力的合力与第三个力等大、反向． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)物理速度等于零时，物体一定处于平衡状态． (×) (2)在平直的高速公路上匀速行驶的汽车处于平衡状态． (√) (3)用手拿一粒钢球，刚松手的瞬间，小球仍处于平衡状态． (×) (4)合外力保持恒定的物体处于平衡状态． (×) 2．若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是(　　) A．静止　　 B．做匀加速直线运动 C．做匀速直线运动 D．所受合外力为零 D　[物体处于平衡状态是指物体保持匀速直线运动或静止状态，其合外力为零，加速度为零．所以选项D正确．] 3.一个重为20 N的物体置于光滑的水平面上，当用一个F＝5 N的力竖直向上拉该物体时，如图所示，物体受到的合力为(　　) A．15 N　　 B．25 N C．20 N D．0 D　[因竖直向上的拉力F小于物体的重力，故物体仍处于平衡状态，所受合力为零，故选项D正确．] 共点力的平衡条件 如图所示，人用手托着质量为m的苹果，沿水平方向以速度v匀速前进(苹果与手始终相对静止)，苹果与手掌之间的动摩擦因数为μ. 请探究： (1)甲同学认为苹果受三个力的作用：分别是重力、支持力和摩擦力，这种说法对吗？ (2)乙同学认为苹果受重力和支持力．这种说法对吗？给出理由． 提示：(1)不对． (2)对．因苹果在水平方向匀速运动，则其在重力和支持力的作用下处于平衡状态． 1．两种平衡情形 (1)物体在共点力作用下处于静止状态． (2)物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态． 2．两种平衡条件的表达式 (1)F合＝0. (2) 其中Fx合和Fy合分别是将所受的力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所受的合力． 3．由平衡条件得出的三个结论 4．验证共点力的平衡条件 (1)实验器材 图板、白纸、图钉、细线、弹簧测力计三个、刻度尺、小铁环等． (2)实验过程 ①将图板平放在桌面上，板面上用图钉固定好白纸，将平放在图板上的三个弹簧测力计挂钩用细线系在小铁环上，如图甲所示． 甲　　　　　　　　乙 ②先固定好两个测力计，再沿某一方向拉着第三个测力计．当铁环平衡时，分别记下测力计的示数F1、F2和F3，按各力的大小、方向作出力的图示． ③按平行四边形定则，合成F1和F2，作出合力F12，比较F12和F3，如图乙所示，或合成F2、F3，作出合力F23，比较F23与F1…，由此，找出三个力F1、F2、F3的关系． (3)实验结论 通过实验我们得到共点力平衡的条件是物体所受合力为零，即F合＝0. 【例1】　某同学用如图装置“验证共点力的平衡条件”．弹簧测力计A挂于固定点P处，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向． (1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N. (2)下列不必要的实验要求是________．(请填写选项前的字母) A．应测量重物M所受的重力 B．弹簧测力计应在使用前校零 C．细线方向应与木板平面平行 D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 [解析]　(2)结点O平衡时，两测力计的拉力的合力应与重物M的重力大小相等、方向相反，所以需要测量重物M的重力，A正确；