3.5共点力的平衡(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第一册同步练测（人教版2019）

 

5.共点力的平衡

 

 

[对应学生用书第80页]

1．平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态。

2．平衡条件

(1)二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，二力的合力为0。

(2)多力平衡的条件：物体所受合力为0。

1．判断下列说法的正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。

(1)当物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态。(×)

(2)当物体的加速度为零时，物体一定处于平衡状态。(√)

(3)当物体处于平衡状态时，物体一定静止。(×)

(4)沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态。(×)

(5)物体所受合力为零时，就一定处于平衡状态。(√)

2．撬石块时，撬棍受到的四个力是不是共点力？

答案　不是

[对应学生用书第80页]

要点一　对平衡条件的理解及应用

普沃斯的齐莱姆巴平衡岩群坐落于津巴布韦郊区，人们深深折服它们的神奇与美妙。这些看似不稳的巨石是否处于平衡状态？

提示　处于平衡状态

1．共点力作用下物体的平衡条件

(1)F合＝0。

(2)正交表示法其中F合x和F合y分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力。

2．由平衡条件得出的结论

(1)物体受两个力作用平衡时，这两力必大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

(2)物体受三个力作用平衡时，其中任意两力的合力必与第三个力等大反向。

(3)物体受三个以上的力作用平衡时，其中任意一个力与其余几个力的合力等大反向。

[特别提醒]　共点力的平衡条件是加速度为零，速度为零的物体不一定处于平衡状态，例如自由下落的物体在刚释放时速度为零，但加速度不为零，物体将向下做加速运动，此时的状态不是平衡状态。

考查视角1　平衡状态的理解

[例1]　物体受到共点力的作用，下列说法中正确的是(　　)

A．速度在某一时刻等于0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0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

[解析]　处于平衡状态的物体，在运动形式上是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，所受合力不为零，故不处于平衡状态，D错误。

[答案]　C

考查视角2　平衡条件的简单应用

 [例2]　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

要点二　物体的静态平衡

悬挂式广告挂牌如图所示，挂牌的重力为G，两侧绳与竖直方向的夹角都为θ，挂牌保持静止，有哪些方法能确定两侧绳的拉力大小？说说你的想法。

提示　方法1：利用合成法。根据共点力平衡的条件可知，挂牌所受三个共点力的合力为零，即任意两个力的合力与第三个力等大反向，这样就可以利用解三角形的知识，确定绳的拉力大小。

方法2：正交分解法。因为挂牌所受三个共点力的合力为零，所以将各力沿两个互相垂直的方向正交分解后，有Fx＝0，Fy＝0，由方程即可确定绳的拉力大小。

方法3：利用分解法。挂牌保持静止时，其重力有两个效果，就是沿绳使挂牌向两侧拉绳。将重力沿两侧绳的方向分解，利用解三角形的知识，也可确定绳的拉力大小。

1．平衡条件的表达式