第三章 第六节 共点力的平衡条件及其应用-【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（粤教版）

第六节　共点力的平衡条件及其应用 【核心素养目标】 物理观念 知道什么是共点力。知道共点力平衡的条件。 科学思维 在二力平衡的基础上，经过科学推理，得出共点力平衡的条件。会用共点力的平衡条件，分析生活和生产中的实际问题。 科学态度与责任 通过应用共点力的平衡条件解决有关问题，体会物理学知识的实际应用价值。 知识点一　共点力的平衡和平衡条件 如图所示，婀娜多姿的平衡鸟保持静止不动，该鸟受到几个力的作用？鸟能处于平衡状态的条件是什么？ 提示：两个力　所受合力为零 1．共点力的平衡 (1)共点力：如果几个力作用在物体的同一点上，或者几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力。 (2)平衡状态：物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态叫作平衡状态。 (3)共点力的平衡：物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态，就叫作共点力的平衡。 (4)共点力的平衡条件：为了使物体保持平衡状态，作用在物体上的力所必须满足的条件。 2．共点力的平衡条件的理解 (1)二力平衡：物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，其平衡条件是这两个力的大小相等、方向相反，作用在同一直线上。 (2)多力平衡：物体受多个共点力的作用而处于平衡状态时，其平衡条件是所受合力为零。学生用书↓第88页 1．(2022·贵州独山高一期末)在军事训练中重量为G的军人用双手握住竖直的杆匀速攀升和匀速下滑时，他所受到的摩擦力分别为f1和f2，那么它们的关系正确的是(　　) A．f1向上，f1＝G；f2向上，f2＝G B．f1向下，f1>G；f2向上，f2＝G C．f1向下，f1>G；f2向下，f2<G D．f1向上，f1＝G；f2向下，f2<G A　[攀上、下滑时，手对竿有相对向下运动的趋势或相对向下运动，所以都受到向上的摩擦力。由于匀速攀上和匀速下滑均处于平衡状态，所以摩擦力大小等于重力大小。故选A。] 2. (2022·重庆一中高一期中)如图所示，上网课时小明把手机放在斜面上，手机处于静止状态。则斜面对手机的(　　) A．支持力竖直向上 B．支持力大于手机所受的重力 C．摩擦力沿斜面向上 D．摩擦力大于手机重力沿斜面向下的分力 C　[设手机的质量为m，斜面倾角为θ。对手机进行受力分析，如图所示 由图结合共点力平衡的特点可知，支持力方向垂直斜面向上，小于手机所受的重力，A、B错误；由图可知，手机受到的摩擦力方向沿斜面向上，根据平衡条件有f＝mgsin θ，静摩擦力等于手机重力沿斜面向下的分力，C正确，D错误。] 3. (2022·成都外国语学校高一期中)如图所示，吸附在黑板上质量为m的磁性黑板擦，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小是重力大小的2倍，方向水平向右，重力加速度为g，则该黑板擦所受摩擦力(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．大小等于mg B．大小等于mg C．方向竖直向上 D．方向水平向左 A　[根据平衡条件得f＝，根据题意知F＝2mg，解得f＝mg，摩擦力的方向为斜向左上方，故选A。] 1．共点力的平衡条件 F合＝0或 其中Fx和Fy分别是将所受的力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所受的合力。 2．由平衡条件得出的三个结论 知识点二　三力平衡问题 处理三力平衡的方法 方法 内容 合成法 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第三个力大小相等、方向相反 效果分解法 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，则其分力和其他两个力满足平衡条件 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为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件，即Fx合＝0，Fy合＝0 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的拉力大小。 解析：方法一：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＝T，且T＝G 由三角函数关系得 F1＝F cos 30°＝19.6× N≈16.97 N F2＝F sin 30°＝19.6× N＝9.80 N。 方法二：正交分解法 如图所示，建立直角坐标系，将绳子OA和OB的拉力沿水平和竖直方向正交分解。 T＝G 由平衡条件得： 水平方向：F1cos 60°＝F2cos 30° 竖直方向：F1sin 60°＋F2sin 30°＝T 解得：F1≈16.97 N，F2＝9.80 N。 答案：16.97 N　9.80 N 学生用书↓第89页 【拓展变式】若[例1]中两绳能承受的最大拉力相同，均为100 N，持续增大悬挂物的重力，为了保证两段绳子不被拉断，求悬挂物的最