3.5 共点力的平衡-(同课异构课件) 2021-2022学年高一新教材物理必修第一册【步步高】学习笔记(人教版)(京津鲁琼辽粤浙渝鄂冀湘云晋皖黑吉桂)

5 共点力的平衡 第三章　相互作用——力 一、平衡状态 物体受到几个力作用时,如果保持静止或_____________ 状态,我们就说这个物体处于平衡状态。 匀速直线运动 基础梳理 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___ _______,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________。 大 小相等 合力为0 一　物体的静态平衡问题 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。 素养形成 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.共点力平衡问题的常见处理方法: 第一步:作图 第二步:计算 适用情景 正交 分解 法 ①确定坐标轴方向 ②分解不在轴上的力 根据平衡 条件列方程 解方程,求解未知力 适用于各种情况,尤其受力个数>3的情况 第一步:作图 第二步:计算 适用情景 合成 法 作平行四边形步骤: ①画已知大 小和方向 的力 ②画已知方向的力 ③画已知大小的力 根据三角函数、勾股定理、等边三角形、相似三角形等计算合力(或分力) 根据平衡条件确定与合力(或分力)平衡的力 受力个数≤3 已知力个数=2 分 解 法 受力个数≤3 已知力个数=1 【思考·讨论】 情境:图甲物体静止于斜面上;图乙物体沿斜面匀速下滑;图丙物体到达光滑斜面的最高点;图丁物体与斜面一起向左加速运动。 讨论:说明物体所处的状态。 (模型建构) 提示:图甲、图乙物体处于平衡状态 ;图丙、图丁物体处于非平衡状态。 【典例示范】 如图所示,在一细绳C点系住一重物P,细绳两端A、B分别固定在墙上,使AC保持水平,BC与水平方向成30°角,已知细绳最多只能承受200 N的拉力,那么C点悬挂重物的重力最多为多少?这时细绳的哪一段即将拉断? 【解析】法一:力的合成法 C点受三个力的作用处于平衡状态,如图甲所示, 可得出F1与F2的合力F合方向竖直向上,大小等于F,由三角函数关系可得出 F合=F1sin30°=F=mPg F2=F1cos30° 当F1达到最大值200 N时,mPg=100 N,F2≈173 N,在此条件下,BC段绳子即将断裂,AC段绳的拉力F2还未达到最大值,故C点悬挂重物的重力最多为100 N,这时BC段绳子即将拉断。 法二:正交分解法 如图乙所示,将拉力F1分解,根据物体受力平衡可得 F1sin30°=F=mPg, F2=F1cos30° 后面的分析过程同法一。 答案:100 N　BC段细绳即将拉断 【规律方法】受力平衡问题的处理方法 (1)当物体受到三个共点力的作用而平衡时,一般利用力的合成和分解,构建矢量三角形,常用的方法有图解法和相似三角形法。 (2)当物体所受到的力超过三个时,一般采用正交分解法。 【素养训练】 笔记本电脑散热底座一般设置有四个卡位用来调节角度。如图甲所示,某同学将电脑放在散热底座上,为了获得更好的舒适度,由原卡位4调至卡位1增大倾角(如图乙),电脑始终处于静止状态,则 (　　) A.电脑受到4个力的作用 B.电脑受到的合力变大 C.散热器对电脑的作用力方向竖直向上 D.电脑受到的重力和支持力的合力变小 【解析】选C。笔记本电脑受重力、支持力和静摩擦力 三个力的作用,电脑处于平衡状态,合力始终为零,故A、 B错误;受力分析,如图所示,散热底座对电脑的作用力 的合力是支持力和静摩擦力的合力,与重力平衡, 可知散热器对电脑的作用力方向竖直向上,故C正确;根据平衡条件,有:FN=mgcosθ;Ff=mgsinθ;由原卡位4调至卡位1,角度θ增大,则静摩擦力增大,根据三力平衡的特点可知,重力和支持力的合力变大,故D错误。 【补偿训练】 1.如图所示,两根光滑细棒在同一竖直平面内,两棒与水平面成30°角,棒上各穿有一个质量为m的相同小球,两球用轻质弹簧连接,两小球在图中位置处于静止状态,此时弹簧与水平面平行,则下列判断正确的是 (　　) A.弹簧处于压缩状态 B.弹簧处于拉伸状态 C.弹簧的弹力大小为mg D.弹簧的弹力大小为 【解析】选B。以左侧小球为研究对象。假如弹簧处于 压缩状态,弹簧对该球的弹力方向水平向左,小球还受 到竖直向下的重力和棒的弹力,棒的弹力垂直于棒,根 据平行四边形定则可知,这三个力的合力不可能为零, 则小球不可能处于静止状态,与题矛盾,所以弹簧一定 处于拉伸状态。故A错误,B正确;根据平衡条件得: Fcos 30°=mgsin 30°,则得弹簧的弹力大小F= mg, 故C、D错误。 2.(多选)如