高中物理 3.5 共点力的平衡教案 新人教版必修第一册-新人教版高一第一册物理教案VIP专享VIP免费

5.共点力的平衡知识纲要导引,核心素养目标,物理观念平衡状态、平衡条件科学探究探究共点力作用下物体的平衡条件科学思维合成法、正交分解法科学态度与责任利用平衡条件解决实际生活中的实际问题基础导学共点力平衡的条件(自学教材第76页“共点力平衡的条件”部分)1．平衡状态物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态．2．共点力平衡的条件在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0.【思考】(1)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0.()(3)物体受两个力作用处于平衡状态，这两个力的合力一定为0.()(4)速度为0的物体一定处于平衡状态．()(5)在多个共点力作用下的物体一定不会处于平衡状态．()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×课堂探究主题共点力平衡条件的应用【问题探究】探究点仔细观图探究下列问题．(1)这只鸟保持静止不动，这种状态是什么状态？(2)若鸟静止不动，受几个力作用？(3)鸟为什么能处于平衡？提示：(1)这只鸟处于静止状态属于平衡状态．(2)重力、支持力、摩擦力．(3)所受到的合外力为零．书、小球均处于平衡状态．(1)静止的物体一定处于平衡状态，但处于平衡状态的物体不一定静止．(2)如图，小球静止不动，物块匀速运动．则：小球F合＝F－mg＝0.物块Fx＝F1－Ff＝0，Fy＝F2＋FN－mg＝0.【探究总结】1．平衡状态平衡状态①静止；②匀速直线运动静止v＝0、a＝0同时具备的情形匀速直线运动速度的大小、方向皆不变化2.共点力的平衡条件(1)F合＝0，物体所受到的合外力为零．(2)，其中Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力．3．由平衡条件得出的三个结论【典例示范】例1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θ之间有什么样的关系呢？解析：取金属球为研究对象，有风时，它受到3个力的作用：重力mg、水平方向的风力F和金属丝的拉力FT，如右图所示．方法一(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F＝mgtanθ.方法二(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，如图乙所示．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x＝FTsinθ－F＝0，F合y＝FTcosθ－mg＝0.解得F＝mgtanθ.由所得结果可见，当金属球的质量m一定时，风力F只与偏角θ有关．因此，偏角θ的大小就可以指示出风力的大小．静态平衡问题的解题步骤例2如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为a，重力加速度为g.若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为()A.B.C.mgtanαD.mgcotα解析：以楔形石块为研究对象，它受到竖直向下的重力和垂直侧面斜向上的两个支持力，如图所示．根据力的对称性和平衡条件可知，两支持力的大小相等，且合力与重力等大、反向．根据几何关系可得：F合＝mg＝2Fsinα，即F＝.答案：A训练1[2019·深圳联考](多选)一个大人拉着载有两个小孩的小车(其拉杆可自由转动)沿水平地面匀速前进(如图所示)，则对小孩和车下列说法正确的是()A．拉力的水平分力等于小孩和车所受的合力B．拉力与摩擦力的合力大小等于车和小孩重力大小C．拉力与摩擦力的合力方向竖直向上D．小孩和车所受的合力为零解析：小孩和车整体受重力、支持力、拉力和摩擦力，根据共点力平衡条件，拉力的水平分力等于小孩和车所受的摩擦力，故选项A错误；小孩和车整体受重力、支持力、拉力和摩擦力，根据共点力平衡条件，拉力、摩擦力的合力与重力、支持力的合力平衡，重力、支持力的合力竖直向下，故拉力与摩擦力的合力方向竖直向上，故选项B错误、C正确；小孩和车做匀速直线运动，故所受的合力为零，故选项D正确．答案：CD根据对称性可知，石块两侧面受到的弹力大小相等．训练2(多选)如图所示，光滑半球形容器固定在水...