第三章 第六节　共点力的平衡条件及其应用.docxVIP

第三章第六节共点力的平衡条件及其应用

学习目标

1．知道共点力的平衡条件，并会分析生产生活中的相关问题．

2．能运用合成法、正交分解法对力的平衡问题进行分析计算．

思维导图,

知识点一共点力的平衡和平衡条件

【知识梳理】

1．共点力：如果几个力作用在物体的________上，或者几个力的作用线相交于________，这几个力就称为共点力．

2．平衡状态：物体处于________或者保持________________的状态叫作平衡状态．

状元随笔静止状态与速度为0不是一回事，物体处于静止状态必须同时满足两个条件：v＝0、a＝0.

3．共点力的平衡：物体如果受到共点力的作用且处于________状态，就叫作共点力的平衡．

4．共点力的平衡条件：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，叫作共点力的平衡条件．

【重难突破】

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)F

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．

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.

例1(多选)体育运动比赛项目中，下列运动员处于平衡状态的是()

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

D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时

[解题心得]

总结提能

对静止状态的理解

“静止”要满足两个条件：v＝0，a＝0，缺一不可．“保持”某状态与某“瞬时”状态有区别．例如，竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬时速度为零，但这一状态不可能保持，因而竖直上抛的物体在最高点不能称为静止，即速度为零不等同于静止．

【变式训练1】在第十一届全运会男子举重56公斤级比赛中，龙清泉以302公斤的总成绩获得冠军，并以169公斤超该级别挺举世界纪录．如图所示，设龙清泉所举杠铃的总重为G，杠铃平衡时每只手臂与竖直线所成的夹角为30°，则他每只手臂承受的张力为()

A．G2 B．3

C．3G2 D．

知识点二共点力平衡条件的应用

【知识梳理】

1．平衡条件：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，叫作共点力的平衡条件．

2．二力平衡：物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，其平衡条件是这两个力的大小________、方向________，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力为________．

状元随笔处于平衡状态的物体，其中任何一个力与其余所受力的合力大小相等、方向相反．

【重难突破】

1．合成法：物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，将其中的任意两个力合成，其合力一定与第三个力平衡，从而把三力平衡问题转化为二力平衡问题．

2．分解法：物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，将其中任意一个力沿其他两个力的反方向分解，则每个方向上的一对力大小相等、方向相反，从而把三力平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题．

3．正交分解法：物体在三个或三个以上的共点力作用下处于平衡状态时，将物体所受的各个力均向两个互相垂直的方向上分解，然后分别在这两个方向上列平衡方程．此时平衡条件可表示为：Fx合＝0，Fy合＝0.

例2

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上悬挂着一个金属球．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θ之间有什么样的关系呢？

[试答]

总结提能

(1)处理平衡问题的“四步骤”

(2)正交分解法