高中物理 第三章 研究物体间的相互作用 第五节 共点力的平衡条件教案2 粤教版必修1-粤教版高一必修1物理教案VIP专享VIP免费

第五节共点力的平衡条件在日常生活中我们所见的有些物体将保持着原来静止或匀速直线运动状态（例：放在桌面上的物体，匀速运动的汽车等）由牛顿运动定律可知，物体的运动状态在力的作用下发生改变，因此，从物体受力的角度去寻找物体保持原状态的条件是解决问题的关键所在。（一）平衡状态1.共点力（复习回顾）：几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。2.平衡状态：一个问题在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个外同处于平衡状态。⑴共点力作用下物体平衡状态的运动学特征：加速度为零。⑵“保持”某状态与“瞬时”某状态有区别：竖直上抛的物体运动到最该点时，这一瞬间的速度为零。但这一状态不能保持，因而这一不能保持静止状态不属于平衡状态。（二）共点力作用下物体的平衡条件1.平衡条件：使物体处于平衡状态必须满足的条件2.平衡条件的理论推导物体处于平衡状态→物体的运动状态不变→加速度为零→根据牛顿第二定律F=ma有物体所受的合外力F合=0反之亦然。3.共点力作用下的物体平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零F合=0⑴力的平衡：作用在物体上的几个力的合力为零，这种情形叫做力的平衡。⑵F合=0则在任一方向上物体所受合力也为零。将物体所受的共点力正交分解，则平衡条件可表示为下列方程组：Fx=0，Fy=0。⑶特例：①物体受两个共点力作用：若两个力组成平衡力，F合=0，则物体处于平衡状态。②物体受三个共点力作用：若任两个力的合力与第三力组成平衡力，F合=0，则物体处于平衡状态。4.平衡条件的实验验证⑴用一个弹簧秤和钩码演示验证两力平衡的条件⑵用两个弹簧秤和一个钩码演示验证三力平衡的条件。如图4-1-1，结点O平衡时，记下两弹簧秤的示数F1、F2及方向，并按F1、F2的大小和方向做出力的图示，根据平行四边形定则，做出力F1、F2的合力跟砝码对O的拉力大小F3（大小等于砝码重力G）存在大小相等方向相反的关系。如图4-1-2所示。【例1】下列物体中处于平衡状态的是（）A.静止在粗糙斜面上的物体B.沿光滑斜面下滑的物体C.在平直路面上匀速行驶的汽车D.做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间【解析】在共点力的作用下，物体如果处于平衡状态，则该物体必同时具有以下两个特点：从运动状态来说，物体保持静止或者匀速直线运动，加速度为零；从受力情况来说，OF2F1G图4-1-1图4-1-2合力为零。物体在某一时刻的速度为零，并不等同这个物体保持静止，如果物体所受的合外力不为零，它的运动状态就要发生变化，在下一个瞬间就不能静止的了，所以物体是否处于平衡状态要由物体所受的合外力合加速度判断，而不能认为物体某一时刻速度为零，就是处于平衡状态，本题的正确选项应为A、C。物体在某一时刻的速度为零与物体保持静止是两个不同的概念。物体在某一时刻速度为零，并不能说明物体处于静止状态；物体处于平衡状态，也不一定速度为零。【例2】如图4-1-3所示，某个物体在F1、F2、F3、F4四个力的作用下处于静止状态，若F4的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变化，其余三个力的大小和方向不变，则此时物体所受到的合力大小为（）A.B.C.D.【解析】由共点力的平衡条件可知，F1、F2、F3、F4的合力应与等值反向。当的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变时，F1、F2、F3的合力的的大小仍为F4。但方向与F4成120°，由平行四边形法则可得，此时物体所受的合力大小为F4。所以本题正确的选项应为C。【总结】共点力作用下物体平衡的运动学特征是保持静止或匀速直线运动状态。动力学特征是合力为零。【作业】略板书设计：平衡状态共点力（复习回顾）：几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。平衡状态：一个问题在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我F2F1F3F4图4-1-3们就说这个外同处于平衡状态。⑴共点力作用下物体平衡状态的运动学特征：加速度为零。⑵“保持”某状态与“瞬时”某状态有区别：共点力作用下物体的平衡条件1.平衡条件：使物体处于平衡状态必须满足的条件2.平衡条件的理论推导物体处于...