第3章 5 共点力的平衡-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(人教版)

5.共点力的平衡 学习目标 核心素养 1.理解平衡状态的运动特点，并熟练掌握运动状态与受力之间的关系。 2．理解共点力平衡的条件，应用该条件解决实际问题。(重点) 3．熟练掌握受力分析的方法。(难点) 4．会用合成法、分解法、图解法分析计算平衡问题。(难点) 1.物理观念：理解共点力平衡的条件。 2．科学思维：应用合成法、分解法、图解法、分析计算平衡问题。 3．科学态度与责任：从生活中走向物理，感受物理与生活的联系，产生亲近的情感。 阅读本节教材，回答第72页“问题”并梳理必要知识点。教材第72页问题提示：图甲和图丁中棒所受的力是共点力。图乙和图丙中木棒所受的力不是共点力。 一、平衡状态 物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 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”作为平衡状态来处理。 二、共点力平衡的条件 1．二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一条直线上，那么这两个力平衡。 2．在共点力的作用下物体平衡的条件是合力为0。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)作用在同一物体上的力一定是共点力。 (×) (2)虽然作用于同一物体上，但它们的作用点不是同一点，作用线的延长线也不能交于一点，这样的一组力不是共点力。 (√) (3)处于平衡状态的物体一定处于静止状态。 (×) (4)加速度为零时，物体一定处于平衡状态。 (√) 2．(多选)关于共点力，下列说法正确的是(　　) A．作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，这两个力是共点力 B．作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，则这两个力是共点力 C．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点在同一点上，则这几个力是共点力 D．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线相交于同一点，则这几个力是共点力 BCD　[根据共点力的概念，几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一个点，这几个力叫作共点力，选项C、D正确；一对平衡力一定作用在同一条直线上，它们一定是共点力，选项B正确；对于选项A中所描述的两个力，它们有可能一上一下，互相平行，但不共点，选项A错误。] 3．共点的五个力平衡，则下列说法不正确的是(　　) A．其中四个力的合力与第五个力等大反向 B．其中三个力的合力与其余的两个力的合力等大反向 C．五个力合力为零 D．撤去其中的三个力，物体一定不平衡 D　[共点的五个力平衡，则五个力的合力为零，C正确；任意三个力或四个力的合力与其余的两个力或第五个力一定等大反向，A、B正确；而撤去其中三个力，剩余两个力的合力可能为零，物体可能平衡，D错误。D符合题意。] 对共点力平衡条件的理解 我们处在一个异彩纷呈的世界里，世界上的物体可谓千姿百态。远古的巨石千百年来一直神奇地矗立着(如图)。都市里的人，却自有动中取静的办法，到了大商场里，你只要站着不动，自动扶梯就会安稳匀速地送你上楼下楼(如图)。从物理学角度来看，如果一个物体保持静止或做匀速直线运动，我们就说这个物体是处于平衡状态。因此，巨石、匀速电梯上站立的人都是处于平衡状态，那么，保持物体平衡需要什么条件呢？ 奇妙的巨石　　　扶梯上匀速运动的人 提示：三个以上共点力的平衡，最终也都可以简化为二力平衡。根据二力平衡条件，我们就可以得出在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即F合＝0。 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 [名师点睛]　如果物体受到多个共点力的作用，我们可以逐步通过力的合成，最终等效为两个力的作用。如果这两个力的合力为0，则意味着所有的合力为0，物体将处于平衡状态。 【例1】　如图所示，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(　　) A.　　　　　　　 B． C．F4 D．F4 [思路点拨]　物体在四个共点力作用下处于平衡状态时，这些力在任何一个方向上的合力均为零。其中任意三个力的合力必定与第四个力等大反向，作用在同一直线上。 C　[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的合力的大小仍等于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，故C正确。] (1)