2025人教版高中物理必修一知识点-第三章 5.共点力的平衡.docx

2025人教版高中物理必修一知识点

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5.共点力的平衡

【课程标准】

1.知道平衡状态和平衡力的概念。

2.知道共点力的平衡条件,并能利用平衡条件解决生活、生产中的实际问题。

3.会分析动态平衡问题。

【知识导图】

情境引入

如图1、图2中体现的是平衡艺术的美,给我们的视觉带来了冲击,他们做到了我们认为很难实现的事情。在生活中,举例我们看到的现象中有哪些是平衡状态,哪些不是平衡状态?思考不平衡的原因是什么。

必备知识·认知导学

一、共点力

定义:共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点,但是作用线延长线相交于同一点的一组力。

力的合成的平行四边形定则,只适用于共点力。

二、平衡状态

1.平衡状态:物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态。

2.平衡状态的特征:

(1)运动学特征:物体处于静止或匀速直线运动状态。

运动学特征与动力学特征可以切换

(2)动力学特征:物体所受的合外力为零。

三、共点力作用下物体的平衡

1.要使物体保持平衡状态必须满足F合=0,即Fx合=0,

2.(1)物体受两个力时,这两个力的关系是等大反向(选填“大小相等”或“等大反向”),即合力为零。

(2)物体受三个力时,这三个力中的任意两个力的合力与第三个力等大反向(选填“等大同向”或“等大反向”),即合力为零。

探索求真

“同心击鼓”为教职工趣味比赛项目,请你自己动手做一个游戏道具,并和同学们完成该游戏。结合自身游戏体验,谈谈成功秘诀。

提示:几个人拉绳子的力要合适,保证鼓面平整。最好是同样的角度,同样大小的力。

明辨是非

(1)只有静止的物体才受力平衡。(×)

提示:运动的物体也可能受力平衡

(2)某时刻物体的速度不为零,也可能处于平衡状态。(√)

(3)作用在一个物体上的两个力如果是一对平衡力,则这两个力是共点力。(√)

(4)“复兴”号列车在平直铁路上以350km/h匀速行驶时处于平衡状态。(√)

关键能力·探究导思

学习任务一共点力的平衡条件

探锚——情境创设启发设问

如图所示,著名景点——黄山飞来石独自静止于悬崖之上,它受哪些力作用?这些力的大小、方向有何关系?它们的合力有何特点?

提示:受重力和悬崖对它的作用力。重力方向竖直向下、悬崖对它的作用力方向竖直向上,二力等大、反向,合力为零。

解锚——要点归纳规律概括

1.对共点力作用下物体的平衡的理解

(1)两种平衡情形:

①静平衡:物体在共点力作用下处于静止状态。

②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”和“v=0”的区别与联系:

v=0a

2.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:

①F合=0,②Fx合=0Fy合=0,其中F

(2)由平衡条件得出的三个结论:

(3)共点力的平衡

①二力作用:二力等大、反向、共线,是一对平衡力。

②三力作用:任意两力的合力与第三个力等大、反向、共线。

③N个力作用:任意一个力与其他所有力的合力等大、反向、共线。

起锚——典题突破学以致用

角度1对共点力平衡条件的理解

【典例1】(2024·南阳高一检测)物体在共点力作用下,下列说法正确的是()

A.物体的速度在某一时刻等于零,物体就一定处于平衡状态

B.物体相对另一物体保持静止时,物体一定处于平衡状态

C.物体处于平衡状态时,所受合力一定为零

D.物体处于平衡状态时,物体一定做匀速直线运动

【解析】选C。处于平衡状态的物体,从运动形式上来看是处于静止或匀速直线运动状态,从受力上来看,物体所受合力为零,某一时刻速度为零的物体,所受合力不一定为零,故不一定处于平衡状态,选项A、D错误;物体相对于另一物体保持静止时,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,此物体处于非平衡状态,故选项B错误;由共点力的平衡条件可知选项C正确。

[思维升华]判断物体是否处于平衡状态的依据

(1)看物体是否处于静止或匀速直线运动状态,物体某一瞬间的速度为零并不表示物体静止,只有长时间速度为零才是静止;

(2)看物体所受的合外力是否为零,或者看物体运动状态是否变化,若运动状态改变,即物体的加速度不为零,物体就不处于平衡状态。

角度2对共点力平衡条件的应用

【典例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10N,方向水平向右,求:

(1)若撤去力F1,而保持其余四个力不变,其余四个力的合力的大小和方向;

(2)若将F1转过90°,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10N,方向水平向左。

(2)若将F1转过90°得到F1,

则其余四个力的合力F与F1垂直,F合=F12+F

答案:(1)10