第四章 第3节 共点力的平衡-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册鲁科版(教师用书)

令学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 #第3节共点力的平衡 [学业要求与核心素养] 物理观念 知道平衡状态的概念和共点力的平衡条件。 1. 会用合成法和正交分解法解答共点力平衡问题。 科学思维 2. 掌握动态平衡的分析方法。 /预习案必备知识·问题导学 /面收材·理知识·看养初虑 1.平衡状态：物体保特静止或匀速直线运动的状态。 2.平衡条件 (1)二力平衡的条件：作用在物体上的两个力大小相篷、方向相反，并且在同一 条直线上，二力的合力为Q (2)多力平衡的条件：物体所受合外力为Q。 /探究案关键能力·互动探究 /析考点·悟规律·养奖开 探究点一，共点力的平衡 1.共点力作用下物体的平衡条件 (1)F合=0。 (②)正交表示法F合x=0,F合y=0,)其中F合x和F合，分别是将力进行正交分解后， 物体在x轴和y轴上所受的合力。 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。 例①物体受到共点力的作用，下列说法正确的是() A.速度在某一时刻等于0的物体一定处于平衡状态 B.相对于另一物体保持静止的物体一定处于平衡状态 C.物体所受合力为0时，一定处于平衡状态 D.物体运动时若速率不变，一定处于平衡状态 [解析]处于平衡状态的物体，在运动形式上是处于静止状态或匀速直线运动状态，从 受力上来看，物体所受合力为零，C正确：某一时刻速度为零的物体，受力不一定为零，故 不一定处于平衡状态，A错误：某物体相对于另一物体静止时，该物体不一定静止，如当另 一物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此物体不处于平衡状态，故B错误：物体运动 速度大小不变但方向变化，所受合力不为零，故不处于平衡状态，D错误。 [答案]C 。针对训练 ◆独家授权侵权必究· 令学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 1.我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁（如图甲所示）在行驶过程中非常平稳，放 在桌上的水杯几乎感觉不到晃动。图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触放在车厢里 的水平桌面上，物块与桌面间的动摩擦因数相同，A的质量比B的质量大，车厢在平直的铁 轨上向右做匀速直线运动，A、B相对于桌面始终保持特静止，下列说法正确的是() A.A受到2个力的作用 B.B受到3个力的作用 C.A受到桌面对它向右的摩擦力 D,B受到A对它向右的弹力 解析车厢做匀速直线运动时，A、B受到的合外力均为零，因此分别只受到重力和桌面 的支持力的作用，因此A正确，B、C、D错误。 答案A 探究点二平衡斯问题的分析方法 1,合成法 (1)合成法常用于分析三力作用下的物体的平衡问题。 (2)物体在三力作用下处于平衡状态时，其中任意两个力的合力与第三个力等大反向。 2.正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解到相互垂直的x轴、y 轴上，则x轴、y轴上各分力的合力为零。 例②在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示。仪器中 一根轻质金属丝下悬挂着…个金属球，无风时，金属丝竖直下垂：当受到沿水平方向吹来的 风时，金届属丝偏离竖直方向一定角度。风力越大，偏角越大。通过传感器，就可以根据偏角 的大小测出风力的大小，求风力大小F跟金属球的质量m、偏角之间的关系。 EEEEE4L6EE66 分 风 ○m [解析]取金属球为研究对象，有风时，它受到三个力的作用：重力g、水平方向的风 力F和金属丝的拉力T,如右图所示。这三个力是共点力，在这三个共点力的作用下金属球 处于平衡状态，则这三个力的合力为零。 ◆独家授权侵权必究 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 入 风 F m 青mg 法一（力的合成法）如下图图甲所示，风力F和拉力T的合力与重力等大反向，由平行 四边形定则可得F=ngtan0. 法二（力的分解法）重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，所 以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图乙所示，由几何关系可得F=F= mgtan 0. mg 甲 丙 法三（正交分解法）以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立 坐标系，如图丙所示。 根据平衡条件有 Fx合=Tsin0-F=0,F,合=Tcos0-mg=0, 解得F=mgtan0。 [答案]F=ngtan0 ●规律总结 正交分解法求解共点力的平衡问题的步骤 (I)建立坐标轴：以研究对象为坐标原点，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力 落在坐标轴上。 (②)正交分解各力：将每一