2018粤教版高中物理必修一第3章研究物体间的相互作用第5节学案含答案

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1、2018粤教版高中物理必修一同步学案讲义第五节　共点力的平衡条件[学习目标]1.理解共点力作用下物体的平衡状态.2.知道共点力的平衡条件.3.掌握共点力作用下物体的平衡问题的处理方法.共点力的平衡条件1.平衡状态：物体处于静止或保持匀速直线运动的状态.2.共点力的平衡：物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态.3.平衡条件：(1)定义：为了使物体保持平衡状态，作用在物体上的力所必须满足的条件.(2)共点力作用下的平衡条件：所受合外力为零.4.二力平衡的条件：两个共点力大小相等、方向相反.判断下列说法的正误.(1)当物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态

2、.(×)(2)沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态.(×)(3)物体所受合外力为零时，就一定处于平衡状态.(√)一、共点力的平衡(1)物体在两个共点力作用下处于平衡状态，这两个力有什么关系？(2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态，这三个力有什么关系？答案　(1)两个共点力等大反向.(2)三个共点力作用下处于平衡状态，其中两个力的合力与第三个力等大反向.共点力的平衡1.平衡条件：合外力等于0，即F合＝0.2.推论(1)二力平衡：若物体在两个共点力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向.(2)三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，11201

3、8粤教版高中物理必修一同步学案讲义则任意两个力的合力与第三个力等大、反向.(3)多力平衡：若物体在n个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意n－1个力的合力必定与第n个力等大、反向.例1　如图1，用相同的弹簧秤将同一个重物m分别按甲、乙、丙三种方式悬挂起来，弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3、F3、F4，设θ＝30°，则有(　　)图1A.F4最大B.F3＝F2C.F2最大D.F1比其他各弹簧秤读数都小答案　C解析　对m分别进行受力分析，如图，根据三力平衡条件，三力中任意两个力的合力与第三个力等大反向，结合几何关系F1＝mgtan30°＝mgF2＝＝mg

4、F3＝＝mgF4＝mg因此F2最大，故选C.针对训练1　如图2所示，物体M在斜向右下方的推力F作用下，在水平地面上恰好做匀速运动，则推力F和物体M受到的摩擦力的合力方向(　　)图2A.竖直向下B.竖直向上C.斜向下偏左D.斜向下偏右答案　A112018粤教版高中物理必修一同步学案讲义解析　物体M受四个力作用(如图所示)，支持力FN和重力G的合力一定在竖直方向上，由平衡条件知，摩擦力f和推力F的合力与支持力FN和重力G的合力必定等大反向，故f与F的合力方向竖直向下.二、利用正交分解法求解共点力的平衡问题正交分解法求解共点力的平衡问题的步骤1.建立坐标轴

5、：以研究对象为坐标原点，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力落在坐标轴上.2.正交分解各力：将每一个不在坐轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小.3.将平衡条件F合＝0写成利用列方程.4.解方程.例2　如图3所示，质量为m的物体在恒力F的作用下，沿水平天花板向右做匀速直线运动.力F与水平方向的夹角为θ，重力加速度为g.则物体与天花板间的动摩擦因数μ＝________.图3答案　解析　对物体受力分析，将推力F正交分解，如图所示，根据共点力平衡条件得：水平方向：Fcosθ－f＝0竖直方向：Fsinθ－FN－mg＝0由f＝μFN，可得μ＝.11

6、2018粤教版高中物理必修一同步学案讲义针对训练2　如图4所示，放在斜面上的物体受到垂直于斜面向上的力F作用而使物体始终保持静止.当力F逐渐减小，则物体受到的斜面的摩擦力(　　)图4A.保持不变B.逐渐减小C.逐渐增大D.以上三种均有可能答案　A解析　对物体受力分析，物体受重力、支持力、静摩擦力和拉力，如图所示：因为物体始终静止，处于平衡状态，合力一直为零，根据平衡条件，有：平行斜面方向：f＝Gsinθ，G和θ保持不变，故摩擦力f保持不变.正交分解时坐标系选取的原则和方法1.原则：应使尽量多的力在坐标轴上，从而少分解力.2.方法(1)研究水平面上的物

7、体：通常沿水平方向和竖直方向建立坐标轴.(2)研究斜面上的物体：通常沿斜面方向和垂直斜面方向建立坐标轴.(3)研究物体在杆或绳的作用下转动：通常沿杆(绳)的方向和垂直杆(绳)的方向建立坐标轴.1.(共点力的平衡的理解)(多选)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答案　AC解析　112018粤教版高中物理必修一同步学案讲义在共点力的作用下，物体如果处于平衡状态，则从运动状态来说，物体保持静止或者匀速直线运动状态，加速度为零；物体在某一

8、时刻的速度为零，并不等同于这个物体保持静止，如果具有加速度，则在下一瞬间就不是静止了，由于B、D选项情景中的