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1、第三章相互作用第三章相互作用力力5共点力的平衡课前预习反馈课前预习反馈课内互动探究课内互动探究课堂达标检测课堂达标检测目标体系构建目标体系构建目标体系构建目标体系构建1理理解解共共点点力力和和共共点点力力平平衡衡的的概概念念，知知道道共共点点力力作作用用下下物物体体平平衡衡的条件。的条件。2会会用用共共点点力力平平衡衡条条件件解解决决有有关关力力的的平平衡衡问问题题，会会用用正正交交分分解解法法解决相关问题解决相关问题。物理观念物理观念知道平衡状态、能用共点力的知识解决简单问题。知道平衡状态、能用共点力的知识解决简单问题。科学思维科学思维能对共点力的平衡问题进行分析，获得平衡条件的结论能对共点
2、力的平衡问题进行分析，获得平衡条件的结论课前预习反馈课前预习反馈 平衡状态平衡状态 知识点知识点 1物物体体受受到到几几个个力力作作用用时时，如如果果保保持持_或或_状状态态，我们就说这个物体处于我们就说这个物体处于_。注注意意：物物理理中中的的“缓缓慢慢运运动动”可可视视为为速速度度很很小小，接接近近于于0，从从而而把把“缓慢运动缓慢运动”作为平衡状态来处理作为平衡状态来处理。静止静止匀速直线运动匀速直线运动平衡状态平衡状态共点力平衡的条件共点力平衡的条件 知识点知识点 2在共点力作用下物体平衡的条件是在共点力作用下物体平衡的条件是_。合力为零合力为零微训练微训练1根据预习内容，判断下列说法
3、正误：根据预习内容，判断下列说法正误：(1)处于平衡状态的物体一定处于静止状态。处于平衡状态的物体一定处于静止状态。()(2)运动的物体合力不会为运动的物体合力不会为0。()(3)物物体体受受两两个个力力作作用用处处于于平平衡衡状状态态，这这两两个个力力的的合合力力一一定定为为0。()(4)速度为速度为0的物体一定处于平衡状态。的物体一定处于平衡状态。()(5)“复复兴兴”号号列列车车在在平平直直铁铁路路上上以以350 km/h高高速速行行驶驶时时处处于于平平衡衡状状态。态。()(6)合力保持恒定的物体处于平衡状态。合力保持恒定的物体处于平衡状态。()2孔孔明明灯灯相相传传是是由由三三国国时时
4、的的诸诸葛葛孔孔明明发发明明的的。如如图图所所示示，有有一一盏盏质质量量为为m的的孔孔明明灯灯升升空空后后向向着着东东北北偏偏上上方方向向沿沿直直线线匀匀速速上上升升，则则此此时时孔孔明明灯灯处处于于平平衡衡状状态态吗吗？你你能能求求出出此此时时孔孔明明灯灯所所受受空空气气作作用用力力的的大大小小和和方方向吗向吗？答答案案：孔孔明明灯灯升升空空后后向向着着东东北北偏偏上上方方向向匀匀速速直直线线运运动动，合合力力为为零零，处处于于平平衡衡状状态态；只只受受重重力力和和空空气气的的作作用用力力，根根据据平平衡衡条条件件得得到到空空气气的的作作用力的大小为用力的大小为mg，方向竖直向上，方向竖直向
5、上。课内互动探究课内互动探究探究探究共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡要点提炼要点提炼1对共点力作用下物体的平衡的理解对共点力作用下物体的平衡的理解(1)两两种种平平衡衡情情形形：静静平平衡衡：物物体体在在共共点点力力作作用用下下处处于于静静止止状状态态。动平衡：物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。动平衡：物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。(2)“静止静止”和和“v0”的区别与联系的区别与联系：2对共点力作用下物体平衡条件的理解对共点力作用下物体平衡条件的理解(1)共点力作用下物体的平衡条件有两种表达式共点力作用下物体的平衡条件有两种表达式：典例剖析典例剖析 (2023广广
6、东东广广州州高高一一期期末末)如如图图所所示示，A、B为为同同一一水水平平线线上上的的两两个个绕绕绳绳装装置置，转转动动A、B改改变变绳绳的的长长度度，使使光光滑滑挂挂钩钩下下的的重重物物C缓缓慢慢竖竖直直下下降降。关关于于此此过过程程中中绳绳上上拉拉力力大大小小的的变变化化，下下列列说说法法中中正正确确的的是是()A不变不变 B逐渐减小逐渐减小C逐渐增大逐渐增大 D先增大后先增大后减小减小典题典题 1B解解析析：物物体体C受受三三个个力力，重重力力和和两两个个拉拉力力，两两个个拉拉力力的的合合力力与与重重力力平平衡衡。根根据据平平衡衡条条件件可可知知两两个个拉拉力力合合力力大大小小等等于于物
7、物体体C的的重重力力大大小小，为为定值，如图所定值，如图所示示重重物物C缓缓慢慢下下降降的的过过程程中中，两两根根绳绳子子之之间间的的夹夹角角不不断断减减小小，根根据据平平行四边形定则可知拉力不断减小。故选行四边形定则可知拉力不断减小。故选B。如如图所示为体操男子吊环比赛图所示为体操男子吊环比赛中中某个某个时刻的模拟图，此时运动员静止不动，两根吊带时刻的模拟图，此时运动员静止不动，两根吊带对对称称并与竖直方向有一定的夹角，左、右两吊环对并与竖直方向有一定的夹角，左、右两吊环对运动员运动员的的作用力大小分别为作用力大小分别为F1、F2。则下列判断中正确的。则下列判断中正确的是是()AF1、F2是
8、一对平衡力是一对平衡力BF1、F2的合力一定竖直向上的合力一定竖直向上C每根吊带受到吊环的拉力大小都等于运动员重力的一半每根吊带受到吊环的拉力大小都等于运动员重力的一半D在在运运动动员员将将两两吊吊带带由由图图示示状状态态缓缓慢慢向向两两边边撑撑开开的的过过程程中中，吊吊带带上的拉力缓慢上的拉力缓慢增大增大对点训练对点训练B探究探究共点力平衡问题的解题方法共点力平衡问题的解题方法要点提炼要点提炼处理静态平衡问题的处理静态平衡问题的方法方法方法方法内容内容合成法合成法物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反
9、定与第三个力大小相等，方向相反效果效果分解法分解法物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件方法方法内容内容正交分正交分解法解法物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件，即力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件，即Fx合合0，Fy合合0矢量三矢量三角形法角形法对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三
10、力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理等数学知识求解未知力定理等数学知识求解未知力典例剖析典例剖析 沿沿光光滑滑的的墙墙壁壁用用网网兜兜把把一一个个足足球球挂挂在在A点点(如如图图)，足足球球的的质质量量为为m，网网兜兜的的质质量量不不计计，足足球球与与墙墙壁壁的的接接触触点点为为B，悬悬绳绳与与墙墙壁壁的的夹夹角为角为，求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力，求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。思思路路引引导导：足足球球处处于于三三力力平平衡衡状状态态，可可以以应应用用分分解解法法、合合成成法法或或正正交分解法等方法求解交分解
11、法等方法求解。典典题题 2解解析析：取取足足球球作作为为研研究究对对象象，它它共共受受到到三三个个力力的的作作用用。重重力力Gmg，方方向向竖竖直直向向下下；墙墙壁壁的的支支持持力力F1，方方向向水水平平向向右右；悬悬绳绳的的拉拉力力F2，方方向沿绳的方向。向沿绳的方向。这这三三个个力力一一定定是是共共点点力力，重重力力的的作作用用点点在在球球心心O点点，支支持持力力F1水水平平向向右右。G和和F1的的作作用用线线必必交交于于球球心心O点点，则则F2的的作作用用线线必必过过O点点。既既然然是是三三力力平平衡衡，可可以以根根据据任任意意两两力力的的合合力力与与第第三三力力等等大大、反反向向求求解
12、解，可可以以据据力三角形求解，也可用正交分解法求解力三角形求解，也可用正交分解法求解。解法解法1：用合成法用合成法取取足足球球作作为为研研究究对对象象，它它受受重重力力Gmg、墙墙壁壁的的支支持持力力F1和和悬悬绳绳的的拉拉力力F2三三个个共共点点力力作作用用而而平平衡衡，由由共共点点力力平平衡衡的的条条件件可可知知，F1和和F2的的合合力力F与与G大小相等、方向相反，即大小相等、方向相反，即FG，从图中力的平行四边形可求得，从图中力的平行四边形可求得：解法解法2：用分解法用分解法取取足足球球为为研研究究对对象象，其其受受重重力力G、墙墙壁壁支支持持力力F1、悬悬绳绳的的拉拉力力F2，如如图图
13、所所示示。将将重重力力G分分解解为为F1和和F2，由由共共点点力力平平衡衡条条件件可可知知，F1与与F1的的合合力力必必为为零零，F2与与F2的的合合力力也也必必为为零零，所所以以F1F1 mgtan 解法解法3：用相似三角形求解用相似三角形求解取足球作为研究对象，其受重力取足球作为研究对象，其受重力G、墙壁的支持力、墙壁的支持力F1、解法解法4：用正交分解法求解用正交分解法求解取取足足球球作作为为研研究究对对象象，受受三三个个力力作作用用，重重力力G、墙墙壁壁的的支支持持力力F1、悬悬绳绳拉拉力力F2，如如图图所所示示，取取水水平平方方向向为为x轴轴，竖竖直直方方向向为为y轴轴，将将F2分分
14、别别沿沿x轴轴和和y轴轴方方向向进进行行分分解解。由由平平衡衡条条件件可可知知，在在x轴轴和和y轴轴方方向向上上的的合合力力Fx合合和和Fy合合应分别等于零。应分别等于零。即即点评：点评：比较各种解法的优缺点，分析一下解决此类问题的方法步骤比较各种解法的优缺点，分析一下解决此类问题的方法步骤。思维升华：思维升华：分析平衡问题的基本思路分析平衡问题的基本思路(1)明确平衡状态明确平衡状态(合力为零合力为零)。(2)巧选研究对象。巧选研究对象。(3)受力分析受力分析(画出规范的受力分析图画出规范的受力分析图)。(4)列列平平衡衡方方程程(灵灵活活运运用用力力的的合合成成法法、效效果果分分解解法法、
15、正正交交分分解解法法、矢量三角形法及数学解析法矢量三角形法及数学解析法)。(5)求解或讨论求解或讨论(解的结果及物理意义解的结果及物理意义)。(多多选选)(2023山山东东泰泰安安高高一一期期末末)如如图图所所示示，质质量量为为m的的物物体体在在恒恒力力F的的作作用用下下，沿沿天天花花板板做做匀匀速速直直线线运运动动，物物体体与与天天花花板板间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为，则物体受到的摩擦力大小为，则物体受到的摩擦力大小为()AFfFcos BFtan C(Fsin mg)D(mgFsin)对点训练对点训练AC解析：解析：对物体受力分析，如图所对物体受力分析，如图所示示由力的平衡条件可得，在
16、水平方向则有由力的平衡条件可得，在水平方向则有Fcos Ff0所以所以FfFcos 在竖直方向则有在竖直方向则有Fsin mgFN0则有物体受到的摩擦力大小为则有物体受到的摩擦力大小为FfFN(Fsin mg)故选故选AC。课堂达标检测课堂达标检测一、平衡条件的理解一、平衡条件的理解1如如图图所所示示，物物体体在在四四个个共共点点力力作作用用下下保保持持平平衡衡，撤撤去去F1而而保保持持其其他三个力不变，则此时物体的合力他三个力不变，则此时物体的合力F()A等于等于F1，方向与，方向与F1相同相同B等于等于F1，方向与，方向与F1相反相反C大于大于F1，方向与，方向与F1相同相同D大于大于F1，方向与，方向与F1相反相反B解解析析：物物体体在在四四个个共共点点力力作作用用下下保保持持平平衡衡，故故四四个个力力的的合合力力为为0，任任意意三三个个力力的的合合力力和和第第四四个个力力大大小小相相等等，方方向向相相反反，故故撤撤去去F1而而保保持持其其他他三三个个力力不不变变，则则其其他他三三个个力力的的合合力力等等于于F1，方方向向与与F1相相反反，B项项正正确确，故选故选B项项。二、合成
