(讲义)第3章 第6节 共点力的平衡条件及其应用-【提分教练】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 1．通过观察示例，认识什么是共点力． 2．知道物体的平衡状态，掌握共点力平衡的条件． 3．会用共点力的平衡条件分析生活生产中的实际问题，体会物理学知识在实际应用中的价值． 知识点一　共点力的平衡 1．共点力：如果几个力都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．作图时可以把力的作用点画到作用线的公共交点上． 3．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叫作平衡状态． (2)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． 　物理中的“缓慢运动”可视为速度很小，接近于0，从而把“缓慢运动”看作平衡状态来处理． 1．(1)物体速度等于零时，物体一定处于平衡状态． (　　) (2)在平直的高速公路上匀速行驶的汽车处于平衡状态． (　　) (3)用手拿一粒钢球，刚松手的瞬间，小球仍处于平衡状态． (　　) (4)合外力保持恒定的物体处于平衡状态． (　　) [答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 知识点二　共点力的平衡条件 1．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，叫作共点力的平衡条件． 2．二力平衡：物体在两个共点力作用下处于平衡状态，其平衡条件是这两个力大小相等、方向相反，作用在同一直线上． 3．物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外力为零． 　物体在三个共点力作用下处于平衡状态，任意两个力的合力与第三个力等大、反向． 2．(1)物体所受的合外力为零，则物体一定处于平衡状态． (　　) (2)一个重为20 N的物体置于光滑的水平面上，当用一个F＝5 N的力竖直向上拉该物体时，如图所示，物体受到的合力为________． [答案]　(1)√　(2)0 如图所示，人用手托着质量为m的苹果，沿水平方向以速度v匀速前进(苹果与手始终相对静止)，苹果与手掌之间的动摩擦因数为μ. 请探究： (1)甲同学认为苹果受三个力的作用：分别是重力、支持力和摩擦力，这种说法对吗？ (2)乙同学认为苹果受重力和支持力．这种说法对吗？给出理由． 提示：(1)不对． (2)对．因苹果在水平方向匀速运动，则其在重力和支持力的作用下处于平衡状态． 考点1　共点力的平衡条件 1．两种平衡情形 (1)物体在共点力作用下处于静止状态． (2)物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态． 2．两种平衡条件的表达式 (1)F合＝0． (2) 其中Fx合和Fy合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． 3．由平衡条件得出的三个结论 4．验证共点力的平衡条件 (1)实验器材：图板、白纸、图钉、细线、弹簧测力计三个、刻度尺、小铁环等． (2)实验过程 ①将图板平放在桌面上，板面上用图钉固定好白纸，将平放在图板上的三个弹簧测力计挂钩用细线系在小铁环上，如图甲所示． 甲　　　　　　　　　　乙 ②先固定好两个测力计，再沿某一方向拉着第三个测力计．当铁环平衡时，分别记下测力计的示数F1、F2和F3，按各力的大小、方向作出力的图示． ③按平行四边形定则，合成F1和F2，作出合力F12，比较F12和F3，如图乙所示，或合成F2、F3，作出合力F23，比较F23与F1…，由此，找出三个力F1、F2、F3的关系． (3)实验结论：通过实验我们得到共点力平衡的条件是物体所受合力为零，即F合＝0． 【典例1】　在如图所示的甲、乙、丙、丁四图中，滑轮光滑且所受的重力忽略不计，滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上，一根轻绳ab绕过滑轮，a端固定在墙上，b端下面挂一个质量为m的重物，当滑轮和重物都静止不动时，甲、丙、丁图中木杆P与竖直方向的夹角均为θ，乙图中木杆P竖直．假设甲、乙、丙、丁四图中滑轮受到木杆P的弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD，则以下判断正确的是(　　) 　 甲　　　　乙　　　　丙　　　　　丁 A．FA＝FB＝FC＝FD　　　B．FD>FA＝FB>FC C．FA＝FC＝FD>FB D．FC>FA＝FB>FD 思路点拨：根据共点力的平衡条件： (1)绳上的拉力与物体的重力mg大小相等． (2)滑轮受到木杆P的弹力等于滑轮两侧细绳拉力的合力． B　[绳上的拉力等于重物所受的重力mg，设滑轮两侧细绳之间的夹角为φ，滑轮受到木杆P的弹力F与滑轮两侧细绳拉力的合力等大反向，即F＝2mg cos ，由夹角关系可得FD>FA＝FB>FC，选项B正确．] 　力的合成与分解都遵从平行四边形定则，计算时要先根据要求按照力的平行四边形定则作出力的合成或力的分解的示意图，再根据数学知识解三角形，主要是求解直角三角形． [跟进训练] 1．(2022·广东佛山高一期末)电工经常需要高空作业，电工腰间所系的安全绳系挂方式不同