2025版新教材高中物理第4章力与平衡第3节共点力的平衡学案鲁科版必修第一册.docxVIP

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第3节共点力的平衡

课标解读

课标要求

素养要求

1.知道共点力的平衡条件。

2.会用正交分解法求解平衡问题。

3.会用作图法和直角三角形的学问探讨实际的共点力平衡问题。

1.物理观念:形成清楚的相互作用的物理观念。

2.科学思维:能通过受力分析,确定平衡条件,在物理情境中建立平衡模型。

3.科学探究:探究生活中共点力的平衡现象,培育一题多解的实力。

4.科学看法与责任:相识科学本质,体会物理学学问的实际应用价值。

要点一物体的平衡状态

物理学中,把物体静止?或做匀速直线运动时所处的状态称为平衡状态?。

要点二共点力的平衡条件

若作用在物体上的几个共点力的合力为0,就达到了力的平衡?。

?静止状态指速度为0的状态,那么速度为零时确定处于静止状态吗?

提示不确定,例如自由落体运动释放的一瞬间速度为零,但不是静止状态。

?物体速度处于大小不变的状态是不是平衡状态?

提示不是,速度方向可能改变。

?只有共点力才能使物体达到力的平衡,处于平衡状态吗?

提示不确定。

1.对静止状态的理解:静止与速度v=0不是一回事。物体保持静止状态,说明v=0,a=0,两者同时成立。若仅是v=0,a≠0,如自由下落起先时刻的物体,并非处于静止状态。

2.共点力平衡的几种常见类型

(1)物体受两个力平衡时,这两个力等大、反向、共线,是一对平衡力。

(2)物体受三个力平衡时,随意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线,三力首尾相接确定是封闭的三角形如图。

(3)物体受三个以上的力平衡时,其中随意一个力与另外几个力的合力等大、反向、共线。

探究点一物体的平衡条件

仔细视察以下三幅图片,无论是人类的精妙技艺还是大自然的鬼斧神工,这些平衡之美都令人惊羡,那么立在桌面上的鸡蛋、单脚站立的演员、顶在石块上面的大石头,受力特点有什么相同之处呢?

提示均受两个力作用,这两个力大小相等,方向相反,作用在同一条竖直直线上。

1.平衡状态:指物体保持静止状态或匀速直线运动状态。

2.共点力平衡的条件:物体所受的合力为0。

数学表达式有两种:

①F合=0;

②Fx合=0Fy合=0,Fx合和F

例(多选)如图,在粗糙水平面与竖直墙壁之间放置木块A和质量为m的光滑球B,系统处于静止状态。O为B的球心,C为A、B的接触点,CO与竖直方向夹角为θ=60°,重力加速度为g。则 ()

A.木块A对球B的支持力大小为2mg

B.地面对木块A的摩擦力大小为mg

C.若木块A右移少许,系统仍静止,地面对木块A的支持力不变

D.若木块A右移少许,系统仍静止,墙壁对球B的支持力变小

答案ACD以球B为探讨对象,受力分析如图所示,木块A对球B的支持力大小为T=mgcosθ=mgcos60°=2mg,A正确;以整体为探讨对象,水平方向的摩擦力大小等于墙与B之间的作用力F,则摩擦力f=F=mgtanθ=3mg,B错误;把木块A右移少许,系统仍静止,地面对木块A的支持力等于整体受到的重力,C正确;把木块A右移少许,系统仍静止,θ变小,墙壁对球B的支持力mgtan

解题感悟

分析平衡问题的基本思路

分析解决平衡问题,通常先确定探讨对象,再进行受力分析,然后依据平衡条件建立未知量与已知量间的关系方程求解。

若物体受到三个力的作用且处于平衡状态,则其中随意两个力的合力必定与第三个力大小相等、方向相反。这时可依据平行四边形(或三角形)的几何关系列方程求解,也可用正交分解法求解。

若物体在更多力的作用下处于平衡状态,则通常用正交分解法列方程求解,留意分析结果的物理意义。

1.如图所示,A、B两个楔形物体叠放在一起,B靠在竖直墙壁上,在水平力F的作用下,A、B静止不动,则下列说法正确的是 ()

A.A、B之间确定存在摩擦力

B.A确定受四个力

C.B可能受四个力

D.B确定受四个力

答案C对A分析,可以确定受到的三个力:A的重力GA、力F、B对A的支持力N1,可能受到B沿接触面方向的摩擦力,故A、B错误;对A、B整体进行受力分析,受到四个力作用:力F,A、B的重力G,墙壁的支持力N、墙壁的摩擦力f,如图:

对B分析,可以确定受到的四个力:B的重力GB、墙壁的支持力N、墙壁的摩擦力f、A对B的压力N1,可能受到A沿接触面方向的摩擦力,故C正确,D错误。

2.(多选)如图所示,某健身爱好者手拉着轻绳,在粗糙的水平地面上缓慢地移动,保持轻绳始终平行于地面。为了熬炼自己的臂力和腿部力气,可以在O点悬挂不同的重物C,则 ()

A.若健身爱好者缓慢向右移动,绳OA拉力变大

B.若健身爱好者缓慢向左移动,绳OB拉力变大

C.若健身爱好者缓慢向右移动,绳OA、OB拉力的合力变大

D.若健身爱好者缓慢向左移动,健身者与地面间的摩擦力变小

答案AD设OA