第三章 5.共点力的平衡-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

5．共点力的平衡 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1．共点力的平衡条件 2．共点力平衡条件的应用 1．了解生活中的平衡现象，知道什么是平衡状态 2．理解共点力的概念及共点力的平衡条件 3．学会用共点力的平衡条件分析平衡问题 联系生活实际来验证共点力作用下物体的平衡条件，培养学生的科学思维能力；解决共点力作用下的平衡问题，掌握力的分解的科学性，运用作图法解决问题，增强科学的创新意识 知识点一　共点力的平衡条件 如图所示，甲图中的鸟在几个力的作用下处于静止状态；乙图中的飞机在水平方向上做匀速直线运动；丙图中的照相机静止在三脚架上。 上述三个物体均在多个共点力作用下处于平衡状态，它们各自所受的作用力应满足什么条件？ 提示：物体所受的合力为零，物体将保持平衡状态。 1．平衡状态 物体受到几个力作用时，如果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。 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。 【判断正误】 1．某时刻物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态。(×) 2．物体只有在不受力作用时才能保持平衡状态。(×) 3．沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态。(×) 4．物体所受合力为零时，就一定处于平衡状态。(√) 1．共点力平衡条件的理解 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．共点力平衡条件的推论 (1)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。 (2)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。 (3)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。 学生用书↓第84页 物体在五个共点力的作用下保持平衡，如图所示，其中F1大小为10 N，方向水平向右。 (1)若撤去力F1，而保持其余四个力不变，求其余四个力的合力的大小和方向； (2)若将F1转过90°，求物体所受的合力的大小。 解析：(1)五个共点力平衡时合力为零，则其余四个力的合力与F1等大、反向，故其余四个力的合力的大小为10 N，方向水平向左。 (2)若将F1转过90°，则F1′与其余四个力的合力垂直，F合＝＝ N＝10 N。 答案：(1)10 N　水平向左　 (2)10 N 针对练1．物体受到共点力的作用，下列说法正确的是(　　) A．在某一时刻速度等于零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．物体所受合力为零时，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 C　[处于平衡状态的物体，在运动形式上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时，所受合力不为零，故不处于平衡状态，D错误。] 针对练2．一物体静止于水平桌面上，两者之间的最大静摩擦力为5 N，现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点，三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是(　　) A．物体所受静摩擦力不可能为2 N B．物体所受静摩擦力不可能为4 N C．物体可能仍保持静止 D．物体一定被拉动 C　[2 N和2 N的力的合力范围为0≤F合≤4 N，3 N在此范围内，故当两个2 N的力的合力为3 N，且与第三个力大小相等、方向相反时，三个力的合力为0，故2 N、2 N、3 N三个力的合力范围为0≤F合′≤7 N。2 N在三个力的合力范围内，故当三个力的合力为2 N时，物体所受静摩擦力为2 N，故A错误；同理可知，B错误；当三个力的合力小于或等于最大静摩擦力5 N时，物体仍保持静止状态，故C正确，D错误。] 知识点二　解决共点力平衡问题的三种方法 共点力平衡问题的三种分析方法 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 在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，