第四章 第3节 共点力的平衡（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（鲁科版2019）

第3节　共点力的平衡 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.知道什么是共点力． 2．共点力平衡的条件：物体所受合力为0. 3．会用共点力平衡的条件，分析生活和生产中的实际问题． 能运用数学中的三角函数、几何关系等不同角度对力与平衡的问题进行分析和推理，获得结论． 能欣赏“力与平衡”之美，能做到实事求是，坚持自己的观点，能用共点力的平衡条件，分析生产生活中的实际问题，体会物理学知识的实际应用价值． 知识点一 物体的平衡状态及平衡条件 1.平衡状态：物理学中，把物体静止或做匀速直线运动时所处的状态称为平衡状态． 2．共点力的平衡条件：合力为0，即F合＝0. 3．力的平衡：作用在物体上的几个共点力的合力为0，这种情况叫力的平衡． 1．若一个物体处于平衡状态，则此物体一定处于静止状态．(　×　) 2．高空中沿直线匀速飞行的飞机处于平衡状态．(　√　) 3．百米赛跑时，运动员在起跑的瞬时处于平衡状态．(　×　) 4．所受合外力保持恒定的物体处于平衡状态．(　×　) 探究点一　物体的平衡状态　(运动观念之形成) ►情境探究 走钢丝是一项惊险刺激的表演和挑战，对人的平衡能力要求很高． 人在钢丝上缓慢的匀速走动时受几个力的作用？人受的这几个力作用效果有什么特点？ 提示：人受重力和钢丝的弹力．这两个力是一对平衡力，合力大小为0，人处于平衡状态． ►探究归纳 1．从运动学的角度理解平衡状态：处于平衡状态的物体静止或做匀速直线运动，即处于平衡状态的物体加速度为零；反过来说，加速度为零的物体一定处于平衡状态． 2．从动力学的角度理解平衡状态：处于平衡状态的物体所受的合外力为零，反过来说，物体受到的合外力为零，它一定处于平衡状态． ►对点例练 关于平衡状态，下列说法正确的是(　　) A．做自由落体运动的物体，在最高点时处于平衡状态 B．木块放在斜面体的斜面上，随斜面体一起向右匀速运动，木块处于平衡状态 C．木块放在斜面体的斜面上，随斜面体一起向右匀加速运动，木块处于平衡状态 D．静止在匀加速运动的列车内的水平桌面上的杯子，处于平衡状态 B　解析：做自由落体运动的物体在最高点时，速度虽为零，但所受合力不为零，不是平衡状态，A错误；木块与斜面体相对静止，若整体做匀速直线运动，则木块处于平衡状态，若整体做匀加速直线运动，则木块也具有加速度，不处于平衡状态，B正确，C错误；列车、桌子与杯子整体做匀加速运动，杯子也具有加速度，不处于平衡状态，D错误． [训练1] (多选)共点的n个力平衡，则下列说法中正确的是(　　) A．其中(n－1)个力的合力与第n个力等大反向 B．其中三个力的合力与其余的(n－3)个力的合力等大反向 C．n个力合力为零 D．撤去其中的(n－2)个力，物体一定不平衡 ABC　解析：n个共点力平衡，则这n个力的合力为零，其中(n－1)个力的合力与第n个力等大反向，其中三个力的合力与其余的(n－3)个力的合力等大反向，A、B、C正确；撤去其中的(n－2)个力，剩余两力，这两个力的合力有可能仍为零，则D错误． 探究点二　共点力的平衡条件及应用　(运动观念之形成) ►要点归纳 1．共点力的平衡条件 如果物体同时受到多个互成角度的共点力作用，当共点力的合力为零时，物体处于平衡状态．即共点力的平衡条件是合力为零．此时在两个相互垂直的方向上的合力也必然为零，即Fx合＝0，Fy合＝0. 2．平衡条件的常用推论 (1)二力平衡条件：两个共点力大小相等、方向相反，作用在同一直线上． (2)物体在n个共点力同时作用下处于平衡状态时，这些力在任何一个方向上的合力均为零．其中任意(n－1)个力的合力必定与第n个力等值反向，作用在同一直线上． (3)物体在n个共点力作用下处于平衡状态时，各力首尾相接必构成一个封闭的多边形． 3．应用平衡条件解题的步骤 (1)明确研究对象(物体、质点或绳的结点等). (2)分析研究对象所处的运动状态，判定物体是否处于平衡状态． (3)对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图． (4)建立合适的坐标系，应用共点力的平衡条件，选择恰当的方法列出平衡方程． (5)求解方程，并讨论结果． ►对点例练 (多选)(2021·山东威海市检测)将一重为G的圆柱形工件放在“V”形槽中，如图所示，槽的两侧面与水平面的夹角相同，“V”形槽两侧面的夹角为120°.当槽的棱与水平面的夹角为30°时，工件恰好能够匀速下滑，则(　　) A．工件对槽每个侧面的压力均为 B．工件对槽每个侧面的压力均为 C．工件与槽间的动摩擦因数为 D．工件与槽间的动摩擦因数为 AC　解析：AB．工件的重力可以分解为沿槽顶方向向下的分力Gsin 30°与垂直于槽顶方向的分力Gcos 30°，如图： 垂直于槽顶方向的分力Gcos 30°又进一步分解为两