2019-2020年高中物理第四章物体的平衡第1节共点力作用下物体的平衡教学案教科版必修1

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1、2019-2020年高中物理第四章物体的平衡第1节共点力作用下物体的平衡教学案教科版必修11．物体在共点力作用下保持静止或做匀速直线运动的状态称为平衡状态。2．在共点力作用下物体的平衡条件是共点力的合力为零。3．作用在物体上的几个力的合力为零，这种情形叫力的平衡。一、共点力作用下物体的平衡状态物体在共点力的作用下，保持静止或做匀速直线运动的状态。二、共点力作用下物体的平衡条件1．平衡条件要使物体保持平衡状态，作用在物体上的力必须满足的条件。2．共点力平衡条件的实验探究(1)实验探究如图411甲所示，将三个弹

2、簧测力计放在一个平面内，并将三个弹簧测力计的挂钩挂在同一物体上。先将其中的两个成某一角度θ固定起来，然后用手拉第三个弹簧测力计。平衡时分别记下三个弹簧测力计的示数及作用力的方向，并按各力的大小、方向作出力的图示，根据力的平行四边形定则，看看这三个力有什么关系。(注意θ不宜过大或过小)图411由图411乙可以看出，其中两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反。(2)实验结论物体在三个共点力作用下的平衡条件：任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反，且在同一条直线上。(即这三个共点力的合力为零)3．共点力作

3、用下物体的平衡条件F合＝0或，其中Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力。4．力的平衡作用在物体上的几个力的合力为零。1．自主思考——判一判(1)静止的物体一定处于平衡状态。(√)(2)物体只有在不受力作用时才能保持平衡状态。(×)(3)所受合力保持不变的物体处于平衡状态。(×)(4)物体处于平衡状态时加速度一定为零。(√)(5)物体处于平衡状态时任意方向的合力均为零。(√)2．合作探究——议一议(1)物体的速度为零，物体就处于平衡状态吗？[提示]　不一定，如果物体静止时v＝0

4、且a＝0，则处于平衡状态，如果v＝0但a≠0，则不处于平衡状态，当然也不处于静止状态。(2)飞机从起飞到以一定的速度平稳飞行，再到降落，最后停留在机场的停机坪上。讨论并分析飞机在全过程中的哪些阶段是处于平衡状态的？[提示]　飞机在起飞过程中需要加速，降落过程中需要减速，不是处于平衡状态。中间过程以一定的速度平稳飞行，保持匀速直线运动状态，处于平衡状态。最后停留在机场的停机坪上，保持静止状态，处于平衡状态。对平衡状态和平衡条件的理解1．静态平衡与动态平衡(1)静态平衡即静止状态，a＝0，v＝0。(2)动态平衡

5、即匀速直线运动状态，a＝0，v≠0。2．由平衡条件得出的三个结论1．在下图中，能表示物体处于平衡状态的是(　　)解析：选C　物体处于平衡状态是指物体保持静止(F合＝0，v＝0)或匀速直线运动状态(F合＝0，a＝0，v不变)，可判断只有C正确。2．已知一个物体受到100个力的作用处于静止状态，现把其中一个大小为8N的力转过90度，其余的力不变，求此时物体所受合力的大小。解析：物体受到100个力的作用而处于静止状态时，合力为零，其中一个大小为8N的力与其余99个力的合力大小相等，方向相反，即99个力的合力大小为

6、8N，方向与8N的力相反。将8N的力的方向转过90°时，与其余99个力的合力的夹角为90°，根据平行四边形定则得到，物体所受合力的大小为F合＝8N。答案：8N共点力平衡问题的求解[典例]　物体A在水平力F1＝400N的作用下，沿倾角θ＝60°的斜面匀速下滑(如图412所示)。物体A受到的重力mg＝400N，求物体A与斜面间的动摩擦因数μ。图412[解析]　取物体A为研究对象，它在四个力的作用下处于平衡状态，根据受力情况，建立直角坐标系如图所示。根据平衡条件可得：f＋F1cosθ－mgsinθ＝0，N－F1s

7、inθ－mgcosθ＝0。又f＝μN，联立以上各式，代入数据解得：μ＝0.27。[答案]　0.27运用共点力平衡条件解题的步骤(1)选取研究对象。(2)对所选取的研究对象进行受力分析并画出受力分析图。(3)对研究对象所受的力进行处理，或合成或分解或正交分解。(4)根据F合＝0或Fx合＝0，Fy合＝0列方程求解。　　　　1.如图413所示，在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块，各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接，正好组成一个菱形，∠ADC＝120°。整个系统保持静止状态。已知A物块所受的摩擦力大

8、小为f。则D物块所受的摩擦力大小为(　　)图413A．2f　　　　　　　　　B.fC．fD.f解析：选B　由题图知，四个弹簧弹力大小相等，以A为研究对象，A受两弹簧弹力和摩擦力的作用，根据平衡条件知，两弹簧弹力的合力与摩擦力等大反向为f，由几何关系可求弹簧弹力F＝f，以D为研究对象，受摩擦力与弹簧弹力的合力等大反向，根据几何关系可求D受摩擦力f′＝f，所以B正确。2.如图414所示，与水平面夹角为30°的固定斜面