第4章 第3节 共点力的平衡-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册同步全程学习全书word（鲁科版）

第3节　共点力的平衡 学习目标 课标解读 1.知道共点力和物体平衡状态的概念,理解共点力平衡的条件。 2.会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。 3.学会用图解法、解析法、三角形相似法分析动态平衡问题。 4.掌握正交分解法在求合力、解决平衡问题中的应用。 1.通过共点力、共点力平衡条件概念的学习体会物理观念的生成过程。 2.通过生活实例对平衡条件进行分析,体会科学探究在物理规律确立过程中的作用。 3.利用建构物理模型的思维方法,感受动态平衡模型中存在的科学思维。 4.尝试运用平衡条件,解决实际生活中的物理问题,树立物理知识应用于生活和实践的科学态度。 一、物体的平衡状态 平衡状态:把物体静止或做匀速直线运动时所处的状态称为平衡状态。 二、共点力的平衡条件 1.物体的平衡条件:共点力作用下物体的平衡条件是合力为0,即F合=0。 2.力的平衡:若作用在物体上的几个共点力的合力为0,就达到了力的平衡。 1.思考判断 (1)所受合力保持恒定的物体处于平衡状态。(　×　) (2)物体所受合力为零时,就一定处于平衡状态。(　√　) (3)大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力一定是平衡力。(　×　) (4)若物体处于平衡状态,其所受合力一定为零。(　√　) 2.思维探究 (1)如图所示,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? 答案:受重力和支持力。重力方向竖直向下、支持力方向竖直向上,二力等大、反向,合力为零。 (2)如果一个物体在某一时刻的瞬时速度为零,则该物体一定处于平衡状态吗? 答案:不一定。如果一个物体在一段时间的速度为0,即保持静止,则处于平衡状态;一个物体在某一时刻速度为零,有可能合力不为零,比如做自由落体的物体在刚释放时瞬时速度为零,所受合力不为零,因此不处于平衡状态。 要点一　共点力作用下物体的平衡条件 (1)从物理学角度来看,图中各物体是否处于平衡状态?(2)处于平衡状态的物体,有何运动学特征? 答案:(1)图甲、乙中的物体是处于平衡状态。图丙中的物体不是处于平衡状态。 (2)物体保持静止或匀速直线运动状态。 1.对平衡状态的理解 (1)静态平衡是处于静止状态的平衡,合力为零。 (2)动态平衡是匀速直线运动状态的平衡,合力为零。 总之,平衡状态是指加速度为零的状态。 2.对共点力作用下平衡条件的理解 (1)两种表达式。 ①F合=0。 ② (2)由平衡条件得出的结论。 ①物体受三个力作用平衡时,其中任意两力的合力必与第三个力等大反向。 ②物体受三个以上的力作用平衡时,其中任意一个力与其余几个力的合力等大反向。 ③物体处于平衡状态时,沿任意方向物体所受的合力均为零。 [例1] 关于平衡状态,下列说法正确的是(　B　) A.做自由落体运动的物体,在最高点时处于平衡状态 B.木块放在斜面体的斜面上,随斜面体一起向右做匀速直线运动,木块处于平衡状态 C.木块放在斜面体的斜面上,随斜面体一起向右做匀加速直线运动,木块处于平衡状态 D.静止在匀加速运动的列车内的水平桌面上的杯子,处于平衡状态 [思路点拨] 抓住平衡状态的本质内容: (1)静止或匀速直线运动。 (2)合力为0,然后逐项判断。 解析:做自由落体运动的物体在最高点时,速度虽为零,但所受合力不为零,不是平衡状态,A错误;木块与斜面体相对静止,若整体做匀速直线运动,则木块处于平衡状态,若整体做匀加速直线运动,则木块也具有加速度,不处于平衡状态,B正确,C错误;列车、桌子与杯子整体做匀加速运动,杯子也具有加速度,不处于平衡状态,D错误。 (1)物体保持静止状态:说明v=0,a=0,物体受合力为零,物体处于平衡状态。 (2)物体运动速度v=0则有两种可能: ①v=0,a≠0,物体受合力不等于零,物体并不保持静止,处于非平衡状态,如竖直上抛到最高点的物体。 ②v=0,a=0,这种情况与(1)中的静止状态一致。 [针对训练1] 孔明灯又叫天灯,相传是由三国时的诸葛亮所发明。当年,诸葛亮被司马懿围困于平阳,无法派兵出城求救。诸葛亮算准风向,制成会飘浮的纸灯笼,系上求救的讯息,其后果然脱险,于是后世就称这种灯笼为孔明灯。现有一质量为m的孔明灯升空后向着东北偏上方向沿直线匀速上升,则此时孔明灯所受空气的作用力(含风力)大小和方向是(　C　) A.0 B.mg,东北偏上方向 C.mg,竖直向上 D.mg,东北偏上方向 解析:孔明灯做匀速直线运动,即处于平衡状态,则合力为零,由于所受重力方向竖直向下,根据平衡条件,空气的作用力大小F=mg,方向竖直向上,故C正确。 要点二　 静态平衡问题的处理 　 如图所示,重物的重力为G,轻绳AO与BO的A、B端是固定的,平衡时AO是水平的,BO与竖直方向的夹角为θ,能否