第3章 第5节 共点力的平衡（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（人教版2019，浙江专用）

第5节　共点力的平衡(赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。 学考层级 1.知道什么是共点力。 2.知道共点力平衡的条件：物体所受合力为0。 选考层级 会用共点力的平衡条件，分析生活和生产中的实际问题。 一、共点力 1．定义：如果一个物体受到两个或更多力的作用，这些力共同作用在物体的同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的作用线交于一点，这几个力叫作共点力。 2．力的合成的平行四边形定则只适用于共点力。 二、共点力平衡的条件 1．平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动状态。 2．共点力平衡的条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 　 1．物体处于平衡状态不一定静止。 2．物体速度为0的状态不一定是平衡状态。 [微情境·大道理] 如图所示，斧头、瓶子均处于静止状态，请对以下结论作出判断。 (1)斧头、瓶子的速度均为0。(√) (2)斧头、瓶子均处于平衡状态。(√) (3)斧头、瓶子所受的合力均为0。(√) (4)处于平衡状态的物体，其运动速度一定为0。(×) 强化点(一)　共点力平衡的条件 任务驱动　 图甲所示物体静止于斜面上；图乙所示物体沿斜面匀速下滑；图丙所示物体到达光滑斜面的最高点；图丁所示物体与斜面一起向左加速运动。 (1)甲、乙、丙、丁四个物体中，谁处于平衡状态？ (2)甲、乙、丙、丁四个物体中，谁的合外力为0? 提示：(1)甲、乙。　(2)甲、乙。 [要点释解明] 1．共点力平衡的条件 合外力等于0，即F合＝0―→正交法表示其中Fx合和Fy合分别表示物体在x轴和y轴上所受的合力。 2．平衡条件的推论 二力平衡 若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向 三力平衡 若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力必定与第三个力等大、反向 多力平衡 若物体在n个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力必定与另外(n－1)个力的合力等大、反向 [题点全练清] 1．物体受到共点力作用，下列图像能说明物体受力平衡的是(　 ) 解析：选A　物体在共点力作用下处于平衡状态时，处于匀速直线运动状态或静止状态，其加速度为零，合外力为零，故只有选项A正确。 2.(2023·安徽马鞍山高一检测)小明同学积极参加学校开展的家庭劳动课程，在劳动中学会劳动技能。周末小明在家擦窗，如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用沿水平方向做匀速直线运动。若拉力大小是重力大小的2倍，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力(　 ) A．大小等于mg　　　　 B．大小等于mg C．方向与拉力方向相反 D．方向水平向右 解析：选B　由题图可知，擦窗工具受拉力F与重力的合力为F合＝＝mg，方向水平向右，则摩擦力的大小为mg，方向水平向左。故选B。 强化点(二)　静态平衡问题 [要点释解明] 解答共点力的平衡问题常用以下三种方法 合成法 物体在三个共点力作用下处于平衡时，将其中的任意两个力合成，其合力一定与第三个力平衡，从而把三力平衡问题转化为二力平衡问题 分解法 物体在三个共点力作用下处于平衡时，将其中任意一个力沿其他两个力的反方向分解，则每个方向上的一对力大小相等，方向相反，从而把三力平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题 正交分解法 物体在三个或三个以上的共点力作用下处于平衡时，将物体所受的各个力均向两个互相垂直的方向上分解，然后分别在这两个方向上列平衡方程，此时平衡条件可表示为：Fx合＝0，Fy合＝0 [典例]　(选自鲁科版教材例题)用绳子将鸟笼挂在一根横梁上， 如图所示。若鸟笼重19.6 N，求绳子OA和OB对结点O的拉力。 [解析]　法一：合成法　以结点O为研究对象，根据共点力的平衡条件， 作受力分析如图所示，F＝FT，且FT＝G 由三角函数关系得 F1＝Fcos 30°＝19.6× N＝9.8 N F2＝Fsin 30°＝19.6×0.5 N＝9.8 N。 法二：分解法　 以结点O为研究对象，根据共点力的平衡条件，作受力分析如图所示。 FT＝G，将拉力FT向绳OA和OB的反向分解，由三角函数关系得 FA＝FTcos 30°＝19.6× N＝9.8 N FB＝FTsin 30°＝19.6×0.5 N＝9.8 N。 法三：正交分解法　 如图所示，建立直角坐标系，将绳子OA和OB的拉力沿x、y方向正交分解。 FT＝G 由平衡条件得： 水平方向：F1cos 60°＝F2cos 30° 竖直方向：F1sin 60°＋F2sin 30°＝FT 解得：F1＝9.8 N，F2＝9.8 N。 [答案]　9.8 N，方向沿绳由O指向A；9.8 N，方向沿绳由O指向B。 [