高中物理 第三章 第5节 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

第5节共点力的平衡核心素养物理观念科学思维科学态度与责任1.物体的平衡状态及二力平衡条件。2.理解物体在共点力作用下的平衡条件。能应用“力的合成法、分解法、正交分解法”等方法解决实际的平衡问题。能用共点力的平衡条件，分析生产生活中的实际问题。知识点共点力平衡的条件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.平衡条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0，即F合＝0。[思考判断](1)共点力一定作用于物体上的同一点。(×)(2)作用于同一物体上的所有力都是共点力。(×)(3)物体的加速度a＝0，则物体一定处于静止状态。(×)(4)物体的速度很大，则F合很大。(×)(5)某时刻物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态。(×)(6)沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态。(×)物体瞬时速度为零时，不一定处于平衡状态。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，因而不能称为静止。核心要点共点力的平衡条件的理解[观察探究]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？这些力大小、方向有何关系？它们的合力有何特点？答案受重力和支持力。重力方向竖直向下、支持力方向竖直向上，二力等大、反向，合力为零。[探究归纳]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.平衡条件的表达式F合＝03.由平衡条件得出的三个结论[试题案例][例1]如图所示，质量为m的物块静止于斜面上，逐渐增大斜面的倾角θ，直到θ等于特定值φ时，物块达到“欲动未动”的临界状态，此时的摩擦力为最大静摩擦力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求物块与斜面间的动摩擦因数μ。解析物块m受力平衡，则有FN－mgcosφ＝0，Fmax－mgsinφ＝0。又Fmax＝μFN，解得μ＝tanφ。答案tanφ[针对训练1]一建筑塔吊如图所示向右上方匀速提升建筑物料，若忽略空气阻力，则下列有关物料的受力图正确的是()解析由题意可知，物料匀速运动，合力为零，对物料受力分析知，拉力T与重力mg平衡，故选项A、B、C错误，D正确。答案D核心要点静态平衡问题[要点归纳]处理静态平衡问题的方法方法内容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定与第三个力大小相等，方向相反效果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分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件，即Fx合＝0，Fy合＝0矢量三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[试题案例][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？(重力加速度为g)解析选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，如图甲所示。金属球处于平衡状态，这三个力的合力为零。可用以下四种方法求解。法一力的合成法如图乙所示，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。法二效果分解法重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的力和使金属丝拉紧，所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图丙所示，由几何关系可得F＝F′＝mgtanθ。法三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，如图丁所示。由水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即Fx合＝FTsinθ－F＝0Fy合＝FTcosθ－mg＝0解得F＝mgtanθ。法四矢量三角形法三个力首尾相连构成一个直角三角形，如图戊所示，由三角函数可求得F＝mgtanθ。由所得结果可见，当金属球的质量m一定时，风力F只跟偏角θ有关。因此，偏角θ的大小就可以指示出风力的大小。...