3.5 共点力的平衡条件（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（粤教版必修1）

第三章　 第五节　共点力的平衡条件 学习目标 1.理解共点力作用下物体的平衡状态. 2.知道共点力的平衡条件. 3.掌握共点力作用下物体的平衡问题的处理方法． 内容索引 Ⅰ自主预习梳理 Ⅱ 重点知识探究 Ⅲ 当堂达标检测 自主预习梳理 Ⅰ 一、共点力的平衡条件 1.平衡状态：物体处于 或保持 的状态. 2.共点力的平衡：物体如果受到 力的作用且处于 状态. 3.平衡条件：(1)定义：为了使物体保持 状态，作用在物体上的力所必须满足的条件. (2)共点力作用下的平衡条件：所受合外力为 . 4.二力平衡的条件：两个力大小 、方向 . 静止 匀速直线运动 共点 平衡 平衡 零 相等 相反 判断下列说法的正误. (1)当物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态.( ) (2)沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态.( ) (3)物体所受合力为零时，就一定处于平衡状态.( ) 即学即用 × × √ Ⅱ 重点知识探究 一、共点力的平衡 导学探究 (1)物体在两个力作用下处于平衡状态，这两个力有什么关系？ 答案 答案　两个力等大反向. (2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态，这三个力有什么关系？ 答案　三个力作用下处于平衡状态，其中两个力的合力与第三个力等大反向. 共点力的平衡 1.平衡条件：合外力等于0，即F合＝0. 2.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n－1个力的合力必定与第n个力等大、反向. 知识深化 例1　如图1，用相同的弹簧秤将同一个重物m分别按甲、乙、丙三种方式悬挂起来，弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3、F3、F4，设θ＝30°，则有 A.F4最大 B.F3＝F2 C.F2最大 D.F1比其他各弹簧秤读数都小 解析 答案 √ 图1 解析　对m分别进行受力分析，如图， 根据三力平衡条件，三力中任意两个力的合力与第三个力等大反向，结合几何关系 F4＝mg 因此F2最大，故选C. 针对训练1　如图2所示，物体M在斜向右下方的推力F作用下，在水平地面上恰好做匀速运动，则推力F和物体M受到的摩擦力的合力方向 A.竖直向下 B.竖直向上 C.斜向下偏左 D.斜向下偏右 解析 答案 √ 图2 解析　物体M受四个力作用(如图所示)， 支持力FN和重力G的合力一定在竖直方向上，由平衡条件知，摩擦力f和推力F的合力与支持力FN和重力G的合力必定等大反向，故f与F的合力方向竖直向下. 正交分解法求解共点力的平衡问题的步骤 1.建立坐标轴：以研究对象为坐标原点，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力落在坐标轴上. 2.正交分解各力：将每一个不在坐轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小. 知识深化 二、利用正交分解法求解共点力的平衡问题 4.解方程. 例2　如图3所示，质量为m的物体在恒力F的作用下，沿水平天花板向右做匀速直线运动.力F与水平方向的夹角为θ，重力加速度为g.则物体与天花板间的动摩擦因数μ＝____________. 解析 答案 图3 解析　对物体受力分析，将推力F正交分解，如图所示， 根据共点力平衡条件得： 水平方向：Fcos θ－f＝0 竖直方向：Fsin θ－FN－mg＝0 由f＝μFN， 正交分解时坐标系选取的原则和方法 1.原则：应使尽量多的力在坐标轴上，从而少分解力. 2.方法 (1)研究水平面上的物体：通常沿水平方向和竖直方向建立坐标轴. (2)研究斜面上的物体：通常沿斜面方向和垂直斜面方向建立坐标轴. (3)研究物体在杆或绳的作用下转动：通常沿杆(绳)的方向和垂直杆(绳)的方向建立坐标轴. 总结提升 针对训练2　如图4所示，放在斜面上的物体受到垂直于斜面向上的力F作用而使物体始终保持静止.当力F逐渐减小，则物体受到的斜面的摩擦力 A.保持不变 B.逐渐减小 C.逐渐增大 D.以上三种均有可能 解析 答案 √ 图4 解析　对物体受力分析，物体受重力、支持力、静摩擦力和拉力，如图所示： 因为物体始终静止，处于平衡状态，合力一直为零，根据平衡条件，有： 平行斜面方向：f＝Gsin θ，G和θ保持不变，故摩擦力f保持不变. 当堂达标检测 Ⅲ 解析　在共点力的作用下，物体如果处于平衡状态，则从运动状态来说，物体保持静止或者匀速直线运动状态，加速度为零；物体在某一时刻的速度为零，并不等同于这个物体保持静止，如果具有加速度，则在下一瞬间就不是静止了，由