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1、第五节共点力的平衡条件,目标导航 1.知道物体的平衡状态和共点力的平衡 2理解共点力的平衡条件 3会用共点力的平衡条件解决平衡问题 (重点和难点),一、平衡状态 1.平衡状态：物体处于_或_状态 2.共点力的平衡：物体如果受到的作用且处于平衡状态,静止,匀速直线运动的,二、共点力的平衡条件 1.二力平衡：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_相等，方向_ 2.三力平衡条件：其中两个力的合力与第三个力_，并处在同一条直线上，其合力_,大小,相反,等大反向,为零,3.多力平衡条件：多力平衡时，任意一个力必与其余各力的合力大小_、方向_，并且在_，即这些力的合力为零 总之，物体在
2、共点力作用下的平衡条件是所受_为零,相等,相反,同一条直线上,合外力,想一想 若物体的速度为0，则物体一定处于平衡状态吗？ 提示：不一定例如竖直上抛的物体，运动到最高点时，速度为0，而受力不为0，故不能保持静止,要点一 对物体的平衡状态的理解 学案导引 1.物体的平衡与力的平衡有什么关系？ 2.怎样判断物体是否处于平衡状态？,1.从运动学的角度理解：平衡的物体处于静止或匀速直线运动状态，此种状态其加速度为零即处于平衡状态的物体加速度为零，反过来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：处于平衡状态的物体所受的合外力为零，反过来物体受到的合外力为零，它一定处于平衡状态,3.平衡状
3、态与力的平衡：平衡状态指物体的匀速直线运动或静止状态力的平衡是作用在同一处于平衡状态的物体上的几个力所满足的一种关系力的平衡是物体平衡的条件，物体处于平衡状态是力的平衡的结果,特别提醒：静止与速度是零不是一回事物体保持静止的状态，说明物体的速度和加速度都为零如果物体的速度为零而加速度不为零，则物体处于非平衡状态所以判断物体是否处于平衡状态的条件是物体的加速度是否为零,(单选)(2012宜宾高一检测)物体在共点力作用下，下列说法中正确的是() A物体的速度在某一时刻等于零时，物体一定处于平衡状态 B物体相对于另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态 C物体所受合力为零时，物体一定处于平衡状态 D
4、物体做匀加速运动时，物体一定处于平衡状态,【审题指导】物体的速度等于零不同于静止，它的瞬时速度为零，而此时物体合外力可能不为零，物体不平衡,【精讲精析】物体在某时刻的速度为零，所受合力不一定为零，故不一定处于平衡状态，A错误；物体相对于另一物体静止，则说明该物体与另一物体具有相同的速度和加速度，也不一定处于平衡状态，B错误；物体做匀加速运动时，加速度不为零，一定不是平衡状态，D错误；只有C满足平衡条件，C正确 【答案】C,变式训练 1. (单选)2012年7月第30届夏季奥运会在英国伦敦召开，下列运动项目中的运动员处于非平衡状态的是() A体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时 B蹦床运动员在空
5、中上升到最高点时 C举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内 D游泳运动员仰卧在水面静止不动时,解析：选B.物体处于平衡状态的条件是a0，B项中运动员在最高点时v0，而a0，故不是处于平衡状态,要点二共点力的平衡条件及应用 学案导引 1.合力为零的物体一定处于平衡状态吗？ 2.合成法与分解法解答共点力的平衡问题有什么不同？ 3.应用正交分解法时应注意什么问题？,2.由平衡条件得出的结论 (1)物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力必定等大反向，是一对平衡力 (2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力的合力与第三个力等大反向 (3)物体受N个共点力作用处于平衡状态时，其中任意一个力
6、与剩余(N1)个力的合力一定等大反向,(4)当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均为零 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)对研究对象进行受力分析 (3)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 (4)求解方程，并讨论结果.,在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示仪器中一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度风力越大，偏角越大通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角之间有什么样的关系呢？
7、,【审题指导】金属球处于三力平衡状态，可以应用分解法，合成法和正交分解法求解,【精讲精析】取金属球为研究对象，有风时，它受到三个力的作用：重力mg、水平方向的风力F和金属丝的拉力FT，如图所示,这三个力是共点力，在这三个共点力的作用下金属球处于平衡状态，则这三个力的合力为零根据任意两力的合力与第三个力等大反向求解，可以根据力的三角形定则求解，也可以用正交分解法求解,法一：力的合成法 如图甲所示，风力F和拉力FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得 Fmgtan 法二：力的分解法 重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图乙
8、所示，由几何关系可得 FFmgtan,法三：正交分解法 以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，如图丙所示由水平方向的合力F合x和竖直方向的合力F合y分别等于零，即 F合xFTsinF0 F合yFTcosmg0 解得Fmgtan,由所得结果可见，当金属球的质量m一定时，风力F只跟偏角有关因此，偏角的大小就可以指示出风力的大小 【答案】Fmgtan,【借题发挥】对于共点力作用下物体的平衡问题的求解可以采取多种方法，一般情况下， 物体受三力平衡时多采用合成法或分解法物体受三个以上的力平衡时，多采用正交分解,变式训练 2.(双选)如图所示，光滑半球形物体固定在水平面上，O为
9、球心，一质量为m的小滑块在水平力F的作用下静止于D点设滑块所受支持力为FN，OD与水平方向的夹角为.下列关系正确的是(重力加速度为g)(),要点三整体法、隔离法分析共点力平衡问题 学案导引 1.选用整体法时能分析物体间的作用力吗？ 2.选用整体法或隔离法的原则是什么？,1.整体法：把两个或两个以上物体组成的系统作为一个整体来研究的分析方法；当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力时，一般可采用整体法 2.隔离法：将所确定的研究对象从周围物体(连接体)系统中隔离出来进行分析的方法，其目的是便于进一步对该物体进行受力分析，得出与之关联的力为了研究系统(连接体)内某个物体的受力时，通常可采用隔
10、离法,特别提醒：一般情况下，整体法和隔离法是结合在一起使用的若选单个物体作研究对象主要解决相互作用力问题单个物体的选取应选与外界接触的个数最少的物体,质量分别为0.1 kg和0.2 kg的两物块A、B间用一根原长为L020 cm、劲度系数为k10.0 N/m的轻弹簧相连，置于粗糙的水平面上如图所示初始时弹簧处于原长状态，若两物块与水平面间的动摩擦因数均为0.2，现要使AB一起做匀速运动， (1)则对A应施加多大的水平推力F? (2)此时A、B间的距离为多少？,【审题指导】通常在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内物体(或一个物体的不同部分)间相互作用时，用隔离法；有时解答一个问题需要
11、多次选取研究对象，整体法和隔离法交替应用,【精讲精析】(1)由整体关系得：FFN(Mm)g 代入数据得F0.6 N. (2)取B物体为研究对象，根据受力关系 kxmBg,【答案】(1)0.6 N(2)16 cm,变式训练 3.(双选)如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面上，m2在空中)，力F与水平方向成角则m1所受支持力FN和摩擦力f正确的是(),AFNm1gm2gFsin BFNm1gm2gFcos CfFcos DfFsin,解析：选AC.将m1、m2、弹簧看成整体，受力分析如图所示：,fFcos FNFsin(m1
12、m2)g FN(m1m2)gFsin 故选项A、C正确,有关物体平衡的综合问题 经典案例(10分) (2012泰安高一检测) 如图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连，轻绳OA与竖直方向的夹角37，物体甲、乙均处于静止状态(已知sin370.6，cos370.8，tan370.75，g取10 m/s2)求：,(1)轻绳OA、OB受到的拉力是多大？ (2)物体乙受到的摩擦力是多大？方向如何？,【审题指导】本题涉及到两个物体的平衡问题，可分别对结点O和物块乙进行受力分析，然后根据平衡条件列方程求解,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
