高中物理第三章相互作用微型专题力的合成与分解简单的共点力的平衡问题学案新人教版必修1

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1、微型专题力的合成与分解简单的共点力的平衡问题［学习目标］1.进一步理解力的效果分解法和正交分解法.2.理解什么是平衡状态，掌握共点力的平衡条件.3.会用合成法或正交分解法求解平衡问题.启迪思维探究重点重点探究一、共点力平衡的条件及三力平衡问题1.平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态.2.平衡条件：合外力等于0,即F合=0.3.推论(1)二力平衡：若物体在两个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，则任意两个力的合力与第三个力等大、反向.(3)多力平衡：若物体在刀个

2、共点力作用下处于平衡状态，则其屮任意刀一1个力的合力必定与第刀个力等大、反向.【例1】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1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•那么风力大小厂跟金属球的质量刃、偏角〃之间有什么样的关系呢？答案F=/ngtan()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.可用以下两种方法求解.解法一力的合成法如图乙所示，风力尸和拉力用的

3、合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得F=ingtan解法二正交分解法以金属球为坐标原点，取水平方向为/轴，竖直方向为y轴，建立直角坐标系，如图丙所示.由水平方向的合力E合和竖直方向的合力禺合分别等于零，即E合=*sinB_F=0Fy合=/Sc()s0—mg=^解得F=/ngtan0,【考点】静态平衡问题分析【题点】三力平衡问题方法归纳■)物体在三个力或多个力作用下的平衡问题，一般会用到力的合成法、效果分解法或正交分解法，选用的原则和处理方法如下：1.力的合成法一一一般用于受力个数为三个时(1)确定要合成的两个力；⑵根据平行四边

4、形定则作出这两个力的合力；(3)根据平衡条件确定两个力的合力与第三力的关系(等大反向)；(4)根据三角函数或勾股定理解三角形.2.力的效果分解法般用于受力个数为三个吋(1)确定要分解的力；(2)按实际作用效果确定两分力的方向；(3)沿两分力方向作平行四边形；(4)根据平衡条件确定分力及合力的大小关系；(5)用三角函数或勾股定理解直角三角形.3.正交分解法般用于受力个数为三个或三个以上时(1)建立直角坐标系；(2)正交分解各力；(3)沿坐标轴方向根据平衡条件列式求解.针对训练1如图2所示，重物的质量为加轻细绳的〃与〃端是固定的，平衡

5、时水平，旳与竖直方向的夹角为(),绳力0的拉力大小是()UC.0D.?—■.*sin0答案B解析对重物进行受力分析，如图，将力月、尺合成，由平衡条件得兀cos（）=mg,几sin（）=几,可知初的拉力几=/ngtan（）,B正确，A、C>D错误.【考点】静态平衡问题分析【题点】三力平衡问题二、利用正交分解法分析多力平衡问题1•将各个力分解到;v轴和y轴上，根据共点力平衡的条件：尺=0,尺=0.2.对/、y轴方向的选择原则是：使尽可能多的力落在儿y轴上，需要分解的力尽可能少，被分解的力尽可能是已知力.3.此方法多用于三个或三个以上共

6、点力作用下的物体平衡，三个以上共点力平衡一般要釆用正交分解法.【例2】如图3所示，物体的质量刃=4.4kg,用与竖直方向成〃=37°的斜向右上方的推力把该物体压在竖直墙壁上，并使它沿墙壁在竖直方向上做匀速直线运动.物体与墙壁间的动摩擦因数"=0.5,取重力加速度g=10N/kg,求推力尸的大小.（sin37°=0.6,cos37°=0.8）答案88N或40N解析若物体向上做匀速直线运动，则受力如图甲所示.FnV?cos0=/ng+F(Esin()=RFt=uR故推力Fmg4<4X100—〃sin&=0・8—0・5X0.6N=88N

7、若物体向下做匀速直线运动，受力如图乙所示./*cos〃+斤‘—mg斥in0=氏FJ=収mg4・4X10〃+〃sin厂0.8+0.5X0.6N=40N【考点】静态平衡问题分析【题点】多力平衡问题针对训练2（多选）如图4所示，建筑装修中，工人用质量为/〃的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石加竖直向上、大小为尸的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为"，则磨石受到的摩擦力是（）A.{F—mg)coseB.p{F—mg)sin0C.p(F—mg)cos()D.p{F—mg)答案AB【考点】共点力及平衡【题点】多力平

8、衡问题三、利用解析法或图解法分析动态平衡问题L动态平衡：是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化,所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题.2.基本方法：解析法、图解法和相似三角形法.3.处理动态平衡问题的一般步骤（1