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5.共点力的平衡
②核心素养定位
1,理解平衡状态,掌握共点力的平衡条件。2.进一步掌握分析物体受力的方
法。3能根据共点力的平衡条件分析计算共点力的平衡问题
课前自主学习
1,平衡状态:物体在力的作用下保持的splO)静止或sp1O2匀速直线
运动状态。
2.共点力平衡的条件:在共点力作用下物体平衡的条件是sDlO3)合力为0。
温馨提示:实际问题中如果可以不考虑物体形状和大小而把物体当成一个质
点时,作用在该物体上的几个力都可以被看作是共点力。
课前检测三
判一判
(①)共点力一定作用于物体上的同一点。()
(2)共点力一定作用于同一物体上。()
(3)作用于同一物体上的所有的力都是共点力。()
(4)平直道路上高速匀速行驶的赛车处于平衡状态。()
(⑤)合力保持恒定的物体处于平衡状态。()
(6)物体的加速度为零,则物体一定处于平衡状态。()
提示:()×共点力不一定作用于物体上的同一点,也可能是共点力的作用
线交于一点。
(2)N
(3)×
作用于同一物体上的力不一定是共点力,也可能是平行力。
(4)y
(⑤)×当合力恒定且不为零时,物体的速度会发生变化,物体不处于平衡状
态。
(6)N
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课堂探究评价
探究
共点力的平衡条件
仔细观察下列图片,认真参与师生互动”。
甲
师生互动
活动1:如图所示,重力为G的木棒处于平衡状态,根据每幅图中各个力作
用线的几何关系,能把这四种情况的受力分为哪两类?
提示:甲图和丁图中力的作用线能交于一点,木棒所受的力是共点力:乙图
和丙图中力的作用线不能交于一点,木棒所受的力不是共点力。
活动2:如果物体保持静止或匀速直线运动状态,我们就说物体处于平衡状
态。二力平衡的条件是什么?
提示:初中我们学过,作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相
反,并且在同一直线上,这两个力平衡。即二力平衡时,物体所受的合力为0。
活动3:根据上述活动以及力的合成,以甲图或丁图为例,试分析受多个共
点力作用的物体,在什么条件下才能保持平衡状态?
提示:如果物体受到多个共点力作用,我们可以通过力的合成,最终等效为
两个力作用,例如可以先将甲图或丁图中的乃1和F2合成为F,则木棒等效于受F
和G两个力。如果这两个力的合力为0,则所有力的合力为0,木棒将处于平衡
状态。因此,在共点力作用下的物体处于平衡状态的条件是合力为0。
得出结论
1.平衡状态:指物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
3
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>特别提醒
对静止状态的理解:静止与速度v=0不是一回事。物体保持静
止状态,说明v=0,a=0,两者同时成立。若仅是v=0,a≠0,如自由下落开始
时刻的物体,并非处于静止状态。
2.共点力平衡的条件:合力为0。
数学表达式有两种:①F合=0:②Fx合=0Fy合=0)。
F合和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。
>特别提醒非共点力的平衡条件不是合力为0,例如杠杆的平衡条件为Fl
=F2l2
3.共点力平衡的几种常见类型
二力作用
二力等大,反向,是
·对相互平衡的力
共点力
三力
任两力的合力
此时表示三个力的有
向线段首尾相接组成
的平衡
作用
与第三个力等
大、反向
闭合矢量三角形
多
任一个力与其
此时表示多个力的有
作用
他所有力的合
向线段首尾相接组成
力等大,反向
闭合矢量多边形
4.共点力平衡问题的常见处理方法
方法
内容
物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与
合成法
第三个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上
物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,
效果分解法
则其分力和其他两个力满足平衡条件
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
正交分解法
解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件
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对受三力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三力组成一
力的三角形法
个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、相似三角形等
数学知识求解未知力
注:正弦定理:若三角形3个角∠A、∠B、∠C所对的边长分别为a、b、c,
则有asin∠A=bsin∠B=csin∠C。
实践提升
例°在科学研究中,可以用风