4.1共点力作用下物体的平衡

高一必修14.1共点力作用下物体的平衡●课标要求1．知识与技能(1)知道共点力作用下物体的平衡状态．(2)掌握共点力作用下的物体的平衡条件．(3)能利用共点力的平衡条件处理实际问题．2．过程与方法(1)通过简单的物理现象，认识共点力作用下物体的平衡状态．(2)能从简单的二力平衡设计实验，得出三力的平衡，总结推理得出共点力的平衡条件．3．情感态度与价值观培养学生能从简单的问题出发，善于思考，从中发现规律性的知识的能力，认识生活中的平衡也是一种美．●课标解读1．知道什么是共点力，知道什么是平衡状态．2．能将多个力的平衡转化为二力平衡进行分析问题．3．会用正交分解法处理多力平衡的问题．课标解读重点难点1.知道平衡状态和平衡力的概念．2.掌握共点力的平衡条件．3.会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题.1.共点力平衡条件的理解．(重点)2.共点力平衡条件的应用．(重点)3.平衡状态的理解．(难点)4.平衡问题的计算．(难点)1.基本知识(1))平衡状态：物体保持或运动的状态．(2)共点力的平衡条件：为零，即F合＝0.(3)力的平衡：作用在物体上的几个力的的现象．静止匀速直线合力合力为零知识1：共点力作用下物体的平衡2．思考判断(1)只要物体做直线运动，物体就处于平衡状态．(×)(2)物体处于平衡状态时，加速度一定等于零．(√)(3)物体所受的几个力为共点力，则物体一定处于平衡状态．(×)3．探究交流物体保持静止与物体在某一时刻的速度为零是一回事吗？都处于平衡状态吗？例1物体在共点力作用下，下列说法中正确的是()A．物体的速度在某一时刻等于零时，物体一定处于平衡状态B．物体相对于另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态C．物体所受合力为零时，物体一定处于平衡状态D．物体做匀加速运动时，物体一定处于平衡状态【审题指导】解决此类问题应注意两点：(1)F合＝0或a＝0，物体处于平衡状态．(2)v＝0时，物体不一定处于平衡状态．【答案】C迁移应用1．下列物体中处于平衡状态的是()A．静止在粗糙平面上的物体B．沿光滑斜面自由下滑的物体C．在不光滑的水平面上匀速直线运动的木块D．“神舟”七号的返回舱打开降落伞后减速下降【解析】A、C项中物体静止或匀速直线运动是平衡状态，B、D项中物体具有加速度不是平衡状态，故选A、C.【答案】AC1．共点力作用下物体平衡的条件两种表达式．(1)（合成式）F合＝0.(2)（分解式）Fx合＝0Fy合＝0其中Fx合和Fy合分别是将所受的力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所受的合力．知识2：共点力平衡的表达式及推论2．由平衡条件得出的推论例2如图所示，某个物体在F1、F2、F3、F4四个力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，其余三个力的大小和方向均保持不变，则此时物体受到的合外力大小为()A.F42B.32F4C．F4D.3F4【解析】由共点力的平衡条件可知，F1、F2、F3、F4的合力应为零，F1、F2、F3的合力应与F4等值反向，当F4的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变时，F1、F2、F3的合力的大小仍为F4，但方向与F4成120°，依平行四边形定则可得，物体所受的合力大小仍为F4，所以本题的正确选项应为C.【答案】C2．一物体受到三个共点力的作用，如果三个力的大小为如下各组情况，那么有可能使物体处于平衡状态的是()A．1N4N7NB．2N6N9NC．2N5N8ND．6N8N6N【解析】能否使物体处于平衡状态，要看三个力的合力是否可能为零．在四组数据中D组数据的合力可能为零，故D正确．【答案】D图4－1－2例3如图4－1－2所示，物体质量为m，靠在粗糙的竖直墙上，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，若要使物体沿墙向上匀速运动，试求外力F的大小．【审题指导】解答本题时可按以下思路分析：【规范解答】物体向上运动，受力分析如图所示，建立如图所示的坐标系．由共点力平衡条件得：Fcosα－N＝0①Fsinα－f－mg＝0②又f＝μN③又①②③得F＝mgsinα－μcosα.应用平衡条件解题的步骤1．明确研究对象(物体、质点或绳的结点等)．2．对研究对象进行受力分析．3．建立合适的坐标系，应用共点力的平衡条件，选择恰当的方法列出平衡方程．4．求解方程，并讨论结果．规律总结课堂小结1．下列物体中处于平衡状态的是()A．F1赛道上汽车刚启动的一瞬间B．物体做自由落体运动刚开始下落的一瞬间C．11届全运会上运动员撑杆跳到最高点的一瞬间D．停在斜面上的汽车【解析】A、B、C中物体的瞬时速度为零但加速度不是零，不是平衡状态，D项中物体静止处于平衡状态，故选D.【答案】D2．下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是()A．物体所受的合外力为零时不一定处于平衡状态B．物体的速度方向改变时，物体可能处于平衡状态C．物体处于平衡状态时，所受合力一定为零D．物体处于平衡状态时不一定静止【解析】共点力作用下物体的平衡状态是物体处于静止或匀速的状态，即F合＝0，a＝0的状态．故C、D正确．【答案】CD3．如图4－1－3所示，处于水平面上的物体受沿右上方的倾斜拉力F的作用处于静止．则物体受到的静摩擦力f与拉力F的合力方向必()图4－1－3A．斜向右上方B．竖直向上C．斜向左上方D．无法确定【解析】以物体为研究对象，它受到四个力作用：重力G、拉力F、地面支持力N、静摩擦力f，由平衡条件知四个力的合力为零，说明f与F的合力方向必竖直向上，方可保持与G和N的合力相平衡．【答案】B4.一种磁性吸盘，原理是利用磁极的相互作用将物体牢固地吸在铁板上，但可在铁板的平面内移动．如图4－1－4所示是用这种吸盘将电灯吸附在铁皮做的天花板上，以便灯可以移动到任何需要的地方．已知灯和吸盘共重10N，磁铁和铁皮间的动摩擦因数为0.4，磁铁对铁皮的吸引力为30N，那么在匀速移动该灯时需要对吸盘施加的水平力的大小为多少？图4－1－4【解析】对灯和吸盘整体受力分析如图所示．根据共点力的平衡条件得F吸＝N＋G，F＝f.又f＝μN，由以上三式代入数据解得F＝8N.【答案】8N祝同学们学习进步！