3.5 共点力的平衡（讲义）-【大单元教学】高一物理同步备课系列（人教版2019必修第一册）

第三章 相互作用——力 3.5 共点力的平衡 情境导入 “奇迹石”是挪威震撼人心的自然景色之一,它坐落于挪威谢拉格山的山顶之上,这块大致呈椭圆状的石头完美地卡在两边的绝壁之中。距离谷底大约1000米。“奇迹石”卡在两绝壁之间不会掉下来是因为其受到的作用力平衡. 知识点一、共点力平衡条件☆☆☆ 1. 平衡状态 (1)定义：如果一个物体在力的作用下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 【特别提示】如果一个物体在缓慢移动，物体的运动速度很小可认为其移动速度趋于零，这是一种特殊的平衡状态。 (2)特征：物体速度可以为零,也可以不为零,但加速度一定为零,所受合力也为零 2. 共点力作用下物体平衡的条件：在共点力作用下物体平衡的条件是所受合力为0， 3. 表达式：F合=0或（Fx合、Fy合分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受到的合力） 【典例1】如图所示，物体在恒力F作用下处于静止，则下面对物体受力情况的分析正确的是（　　）    A．物体a可能受四个力作用 B．物体a一定受三个力作用 C．物体a与墙壁间一定存在弹力 D．物体a与墙壁间一定不存在摩擦力 【变式】2022年2月北京冬奥会上，中国某运动员获得了女子自由式滑雪大跳台的金牌和女子自由式滑雪U型场地金牌，以及女子自由式滑雪坡面障碍技巧的银牌，该运动员在坡面自由下滑时的受力分析下列图中正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   题型一：共点力的静态平衡 【典例2】挂红灯笼是我国传统文化，用来表达喜庆。如图所示，一小灯笼用轻绳连接并悬挂在O点，在稳定水平风力F作用下发生倾斜，轻绳与竖直方向的夹角为37°，若灯笼的重力为4N，， （1）画出灯笼的受力示意图； （2）求水平风力F和悬绳拉力T的大小； （3）分析说明随着风力的增大，绳子拉力T大小如何变化。 【典例3】如图所示，质量的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为的人相连，轻绳OA系于天花板上且与竖直方向的夹角，物体甲及人均处于静止状态。（已知，。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求： （1）轻绳OB和OA的拉力大小； （2）人对地面的摩擦力大小及方向； （3）若人的质量，人与水平面之间的动摩擦因数，欲使人在水平面上不滑动，则物体甲的质量最大不能超过多少？ 题型二：整体法和隔离法在平衡问题中的应用 【典例4】用三根细线a、b、c将质量均为m的两个小球1和2连接，并悬挂如图所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为37°，细线c水平。求： （1）细线a、c分别对小球1和2的拉力大小； （2）细线b对小球2的拉力大小。    【典例5】在竖直墙壁的左侧水平地面上，放置一个质量为M的正方体ABCD，在墙壁和正方体之间放置一个质量为m的光滑球，正方体和球均保持静止，球的球心为O，此时OB与竖直方向的夹角为，如图所示。正方体与水平地面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求： （1）正方体和墙壁对球的支持力、分别是多大？ （2）保持球的半径和角不变，只增大球的质量，为了不让正方体出现滑动，则球质量的最大值为多少？    题型三：空间力的平衡问题 【典例6】如图所示，水平地面上固定了一个倾角为30°的斜面，一个质量为4kg的物块恰好能沿斜面匀速下滑。现对该物块施加一个与斜面平行的力F，让物块在斜面内沿某方向做匀速直线运动。已知图中虚线与斜面的底边AD平行，重力加速度g取10m/s2。试回答以下问题： （1）求物块与斜面间的动摩擦因数； （2）若力F的大小是20N，求物块匀速运动的方向与虚线间的夹角。 【典例7】如图所示，一个矩形斜面倾角，边长为，边长。一个质量为的小物块静止在斜面上，物块和斜面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对物块施加一个平行于斜面的拉力，使小物块沿图中虚线匀速运动，重力加速度为。求： （1）小物块静止时所受摩擦力的大小； （2）小物块运动时所受摩擦力的大小； （3）拉力的大小。    考向1：多力作用下的平衡 1．（2020·浙江·统考高考真题）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（　　） A．B．C．D． 考向2：斜面上物体的平衡 2．（多选）（广东·高考真题）如图所示，物体P静止于固定的斜面上，P的上表面水平．现把物体Q轻轻地叠放在P上，则 A．P向下滑动 B．P静止不动 C．P所受的合外力增大 D．P与斜面间的静摩擦力增大 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（