第4章 1. 共點(diǎn)力作用下物體的平衡

1、.1. 共點(diǎn)力作用下物體的平衡學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道平衡狀態(tài)和平衡力的概念.2.掌握共點(diǎn)力的平衡條件. 重點(diǎn)3.會(huì)用共點(diǎn)力的平衡條件解決有關(guān)平衡問(wèn)題.難點(diǎn)共 點(diǎn) 力 作 用 下 物 體 的 平 衡 狀 態(tài)平衡狀態(tài)：物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài).1.直道上以很大的速度勻速跑過(guò)的賽車處于平衡狀態(tài).2.百米競(jìng)賽中，運(yùn)發(fā)動(dòng)在起跑的瞬間，速度為零，處于平衡狀態(tài).×3.平衡木上體操運(yùn)發(fā)動(dòng)做翻轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)處于平衡狀態(tài).×如何判斷物體是否處于平衡狀態(tài)？【提示】物體處于平衡狀態(tài)的本質(zhì)是F合0a0物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們就說(shuō)物體處于平衡狀態(tài).討論：速度等于零時(shí)，物

2、體一定處于平衡狀態(tài)嗎？【提示】不一定.平衡狀態(tài)表現(xiàn)為速度始終不變，當(dāng)物體某一瞬間的速度為零時(shí)，但速度要發(fā)生變化，即加速度不為零時(shí)，就不是平衡狀態(tài).1.從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度理解平衡狀態(tài)的物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，此種狀態(tài)其加速度為零.即處于平衡狀態(tài)的物體加速度為零，反過(guò)來(lái)加速度為零的物體一定處于平衡狀態(tài).2.從動(dòng)力學(xué)的角度理解處于平衡狀態(tài)的物體所受的合外力為零，反過(guò)來(lái)物體受到的合外力為零，它一定處于平衡狀態(tài).3.靜態(tài)平衡與動(dòng)態(tài)平衡1靜態(tài)平衡是處于靜止?fàn)顟B(tài)的平衡，合力為零.2動(dòng)態(tài)平衡是勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的平衡，合力為零.物體在共點(diǎn)力作用下，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A.物體的速度在某一時(shí)刻等于零時(shí)，物體

3、一定處于平衡狀態(tài)B.物體相對(duì)于另一物體保持靜止時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài)C.物體所受合力為零時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài)D.物體做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài)【解析】物體在某時(shí)刻的速度為零，所受合力不一定為零，故不一定處于平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；物體相對(duì)于另一物體靜止，那么說(shuō)明該物體與另一物體具有一樣的速度和加速度，也不一定處于平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；物體做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度不為零，一定不是平衡狀態(tài)，D錯(cuò)誤；只有C滿足平衡條件，C正確.【答案】C遷移1假設(shè)一個(gè)物體處于平衡狀態(tài)，那么此物體一定是A.靜止的B.勻速直線運(yùn)動(dòng)C.速度為零 D.所受合力為零【解析】平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，A

4、、B、C錯(cuò)誤；處于平衡狀態(tài)時(shí)物體所受的合力為零，根據(jù)牛頓第二定律知，物體的加速度為零，D正確.【答案】D遷移2關(guān)于平衡狀態(tài)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，在最高點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)B.木塊放在斜面體的斜面上，隨斜面體一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，木塊處于平衡狀態(tài)C.木塊放在斜面體的斜面上，隨斜面體一起向右勻加速運(yùn)動(dòng)，木塊處于平衡狀態(tài)D.靜止在勻加速運(yùn)動(dòng)的列車內(nèi)的程度桌面上的杯子，處于平衡狀態(tài)【解析】做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在最高點(diǎn)時(shí)，速度雖為零，但所受合力不為零，不是平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；木塊與斜面體相對(duì)靜止，假設(shè)整體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么木塊處于平衡狀態(tài)，假設(shè)整體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，那么木塊也具有加速度

5、，不是處于平衡狀態(tài)，B正確，C錯(cuò)誤；列車、桌子與杯子整體做勻加速運(yùn)動(dòng)，杯子也具有加速度，不是處于平衡狀態(tài)，D錯(cuò)誤.【答案】B“靜止與“v0的區(qū)別1物體保持靜止?fàn)顟B(tài)：說(shuō)明v0，a0，物體受合外力為零，物體處于平衡狀態(tài).2物體運(yùn)動(dòng)速度v0那么有兩種可能：v0，a0，物體受合外力不等于零，物體并不保持靜止，處于非平衡狀態(tài)，如上拋到最高點(diǎn)的物體.v0，a0，這種情況與1中的靜止?fàn)顟B(tài)一致.共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件1.共點(diǎn)力的平衡條件：合力為零，即F合0.2.力的平衡：作用在物體上的幾個(gè)力的合力為零，這種情況叫做力的平衡.1.物體處于平衡狀態(tài)時(shí)合外為零，加速度也為零.2.假設(shè)物體只受兩個(gè)力且處于平衡狀態(tài)

6、，那么這兩個(gè)力必定等大反向.如圖4­1­1所示，剛剛啟動(dòng)的汽車速度為零，汽車所受的合力也為零嗎？圖4­1­1【提示】汽車剛剛啟運(yùn)的瞬間，其速度為零，但加速度不為零，所受合外力也不零.1.對(duì)共點(diǎn)力作用下物體平衡條件的理解兩種表達(dá)式.1F合0.2 分別是將所受的力進(jìn)展正交分解后，物體在x軸和y軸方向上所受的合力.2.由平衡條件得出的結(jié)論如圖4­1­2所示，輕繩OA一端系于天花板上，與豎直方向的夾角為30°，程度輕繩OB的一端系在一物體Q上，Q相對(duì)于程度桌面靜止，OC繩掛一重為300 N的物體P.試求繩子OA的拉力與物體Q受到的摩

7、擦力的大小.圖4­1­2【解析】對(duì)結(jié)點(diǎn)O和物體Q受力分析，如下圖：對(duì)結(jié)點(diǎn)O，由平衡條件可得，在x方向：FAOsin 30°FBO在y方向：FAOcos 30°FCO其中，F(xiàn)COGP300 N對(duì)物體Q，由平衡條件可得，F(xiàn)OBfFBO，解得：FAO200 N346 Nf100 N173 N.【答案】346 N或200 N173 N或100 N遷移3多項(xiàng)選擇下面關(guān)于共點(diǎn)力的平衡與平衡條件的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 A.假如物體的運(yùn)動(dòng)速度為零，那么必處于平衡狀態(tài)B.假如物體的運(yùn)動(dòng)速度大小不變，那么必處于平衡狀態(tài)C.假如物體處于平衡狀態(tài)，那么物體沿任意方向的合力都必為零D

8、.假如物體受到三個(gè)共點(diǎn)力的作用而處于平衡狀態(tài)，那么任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等、方向相反【解析】物體運(yùn)動(dòng)速度為零時(shí)不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)，A錯(cuò)誤.物體運(yùn)動(dòng)速度大小不變、方向變化時(shí)，不是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，一定不是處于平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤.物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，合力為零，物體沿任意方向的合力都必為零，C正確.任意兩個(gè)共點(diǎn)力的合力與第三個(gè)力等大反向、合力為零，物體處于平衡狀態(tài)，D正確.【答案】CD遷移4一個(gè)物體受到三個(gè)共點(diǎn)力的作用，假如三個(gè)力的大小為如下各組情況，那么有可能使物體處于平衡狀態(tài)的是A.1 N4 N7 NB.2 N6 N9 NC.2 N5 N8 N D.6 N8 N6 N【解析】能否使物體處于平衡狀態(tài)，要看三個(gè)力的合力是否可能為零，方法是兩個(gè)較小力加起來(lái)是否大于或等于最大的那個(gè)力，假如是就可能.因?yàn)閮蓚€(gè)力的合力范圍是|F1F2|