第三章 第六节 共点力的平衡条件及其应用（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（粤教版2019）

第六节　共点力的平衡条件及其应用 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道什么是共点力，共点力平衡． 2．学会通过实验进行探究，得出共点力平衡的条件：物体所受合力为0. 3．会应用共点力平衡的条件，分析生活和生产中的实际问题，体会物理学知识的实际应用价值． 1.物理观念：物体的受力不能脱离物体而单独存在，体现了物质观． 2．科学思维：二力平衡下，物体所受合外力为零，通过演示实验验证三个共点力物体的平衡条件也是合外力为零． 3．科学探究：探究共点力平衡的条件． 4．科学态度与责任：观察演示实验，分析实验中的理论依据，增强学生的观察归纳能力． 1．共点力：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．共点力的平衡 (1)平衡状态：物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态． (2)共点力的平衡：物体受到共点力的作用且处于平衡状态，就叫作共点力的平衡． 1．实验器材：汇力圆环、三根一端带小钩的细绳、三个弹簧测力计． 2．实验方法步骤 (1)分别将弹簧测力计连接在三根细线的末端，使汇力圆环在三根细绳的拉力作用下与平板上的定位圆重合． (2)用铅笔在平板上记下这三个拉力的大小和方向． (3)在平板上用力的图示法画出这三个力F1、F2、F2. (4)用力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F，比较F与F3的大小和方向；作出F2、F3的合力F′与F1比较，或者作出F1与F3的合力F″与F2比较． (5)在保证汇力圆环与定位圆重合的前提下，改变三根细绳的拉力大小和方向，重复上述步骤． 3．实验结论：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． [判断] (1)共点力一定作用于物体上的同一点．(×) (2)竖直上抛的物体上升至最高点时v＝0，是平衡状态．(×) (3)物体所受的合力为零，则物体一定处于静止状态．(×) 共点力平衡条件在社会生产生活实际中有广泛的应用． [思考] 平衡车正在匀速直线前进，行驶在高速铁路上的列车也正在匀速直线行驶，图中的人与杯子各受哪些力的作用？这些力的大小、方向有何关系？合力有何特点？ 提示　人受重力和支持力的作用，杯子也受重力和支持力的作用．他们的重力与支持力大小相等、方向相反，合力为零． [探究点一　共点力的平衡条件的理解及应用 如图所示： (1)著名景点——黄山飞来石独自静止于悬崖之上，它受哪些力作用？这些力大小、方向有何关系？它们的合力有何特点？ 提示　受重力和支持力，大小相等、方向相反，合力为零． (2)高铁在水平轨道上匀速前进，它受哪些力作用？它们的合力有何特点？ 提示　受重力、支持力、牵引力和阻力，这四个力的合力为零． 1．共点力的平衡条件：合外力等于0，即F合＝0 正交表示法 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 (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． [特别提醒]　“静止”和“v＝0”不是一回事， v＝0 关于平衡状态，下列说法中正确的是(　　) A．当物体的速度等于零时，物体处于平衡状态 B．运动的物体一定不是处于平衡状态 C．若物体的运动状态保持不变，则物体处于平衡状态 D．当物体处于平衡状态时，一定不受外力作用 C　[由平衡状态的概念可知，物体处于平衡状态是指物体保持静止或做匀速直线运动的状态，即物体的运动状态保持不变，选项C正确，B错误；当物体的速度等于零时，物体不一定处于平衡状态，如做竖直上抛运动的物体到达最高点时，就不是处于平衡状态，选项A错误；不受外力作用的物体是不存在的，物体处于平衡状态是因为所受的合外力为零，选项D错误．] [训练1]　如图所示，一箱苹果静止在倾角为θ的斜面上．在箱子的中央有一个质量为m的苹果，它受到周围苹果对它的作用力的方向(　　) A．沿斜面向上　　　　　 B．沿斜面向下 C．竖直向上 D．垂直斜面向上 C　[中央苹果受重力和周围苹果的作用力而处于平衡状态，故周围苹果对它的作用力与它的重力等大反向，即竖直向上，C正确．] 探究点二　解答共点力平衡问题的三种常用方法 1．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． 2．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． 3．正交分解法 物体在三个