第3節(jié)　共點力的平衡

共點力的平衡第3節(jié)(賦能課—精細(xì)培優(yōu)科學(xué)思維)課標(biāo)要求層級達(dá)標(biāo)能用共點力的平衡條件分析生產(chǎn)生活中的問題。學(xué)考層級1.能對物體進(jìn)行簡單的受力分析。2.形成初步的平衡狀態(tài)的概念，解決簡單的實際問題。3.通過對簡單的平衡問題分析推理的過程，獲得一定的結(jié)論。4.形成與力平衡相關(guān)的初步的相互作用觀念。選考層級1.會運用共點力的平衡概念解決實際問題。2.能將實際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)換成所學(xué)的物理模型。3.通過三角函數(shù)、幾何關(guān)系等對力與平衡問題的分析和推理過程，能從不同角度解決力與平衡問題。0102目錄課前預(yù)知教材落實主干基礎(chǔ)課堂精析重難深度發(fā)掘知能課前預(yù)知教材落實主干基礎(chǔ)一、物體的平衡狀態(tài)1．平衡狀態(tài)：物體_____或做_________運動時所處的狀態(tài)。2．高中物理研究的兩種平衡(1)靜態(tài)平衡：物體處于靜止的狀態(tài)。其特征是物體的速度為零(v＝0)，加速度為零(a＝0)，所受合外力為零(F合＝0)。(2)動態(tài)平衡：物體處于勻速直線運動的狀態(tài)。其特征是物體的速度為恒定值(v≠0)，加速度為零(a＝0)，所受合外力為零(F合＝0)。靜止勻速直線力學(xué)中，當(dāng)物體“緩慢運動”時，可視為速度很小，接近于0，往往認(rèn)為“緩慢運動”的物體處于平衡狀態(tài)。二、共點力的平衡條件1．物體的平衡條件：共點力作用下物體的平衡條件是合力為___，即F合＝0。2．力的平衡：若作用在物體上的幾個共點力的合力為零，這種情況叫作力的平衡。零1．F合＝0是物體處于平衡狀態(tài)的充分必要條件，即若物體處于平衡狀態(tài)，一定有F合＝0；若F合＝0，則物體一定處于平衡狀態(tài)。2．“靜止”的物體一定處于平衡狀態(tài)，但v＝0的物體不一定處于平衡狀態(tài)(如豎直上拋的物體達(dá)到最高點時)。1．如圖所示，斧頭、瓶子均處于靜止?fàn)顟B(tài)，請對以下結(jié)論作出判斷：(1)斧頭、瓶子的加速度均為零。

()(2)斧頭、瓶子均處于平衡狀態(tài)。

()(3)斧頭、瓶子所受的合力不一定為零。

()[微情境·大道理]√√×2．圖中的巨石、扶梯上的人分別受到兩個力作用而處于平衡狀態(tài)，這兩個力滿足什么條件？提示：大小相等，方向相反，即合力為零。強化點(一)物體的受力分析[要點釋解明]1．受力分析的意義在力學(xué)中，決定物體運動狀態(tài)變化與否的唯一因素是物體的受力情況，正確的受力分析是解決平衡或不平衡問題的前提。課堂精析重難深度發(fā)掘知能2．受力分析常用的兩種方法項目整體法隔離法概念將加速度相同的幾個物體作為一個整體來分析的方法將研究對象與周圍物體分隔開分析的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的加速度研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用注意問題受力分析時不再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用一般隔離受力較少的物體3．受力分析的步驟(1)明確研究對象：研究對象可以是質(zhì)點、結(jié)點、單個物體或多個物體組成的系統(tǒng)。(2)按順序分析物體所受的力：一般按照重力、彈力、摩擦力、外力的順序分析。彈力和摩擦力都屬于接觸力，看研究對象與其他接觸物體有幾個接觸面或接觸點，每個接觸面對研究對象都可能產(chǎn)生兩個接觸力，應(yīng)根據(jù)彈力和摩擦力的判斷方法逐一排查。(3)畫受力分析圖，標(biāo)明力的方向。(4)檢查每一個力能否找到施力物體。[典例]

如圖所示，物體A放在物體B上，物體B為斜面體，且放在粗糙的水平地面上，A、B均靜止不動，則物體B的受力個數(shù)為(

)A．2個

B．3個C．4個

D．5個[解析]

對物體A受力分析，如圖甲所示；由于A、B均靜止，故可將A、B視為一個整體，受力分析如圖乙所示，其水平方向無外力作用，B相對地面也就無運動趨勢，故地面對B無摩擦力；對物體B受力分析，如圖丙所示，物體B共受到四個力，選項C正確。[答案]

C/方法技巧/受力分析中如何防止“多力”或“漏力”(1)防止“多力”：對每個力都要找出其施力物體，若某個力找不到施力物體則說明該力不存在；另外合力與分力不能重復(fù)分析。

(2)防止“漏力”：按正確的順序(即重力→彈力→摩擦力→其他力)進(jìn)行受力分析是保證不“漏力”的有效措施。

1．(2023·浙江1月學(xué)考)如圖所示，在2022年北京冬奧會單板大跳臺比賽中，

一位運動員從跳臺上騰空而起。運動員和單板在空中時，受到的力有

(

)A．重力、沖力 B．重力、空氣阻力C．重力、空氣阻力、沖力

D．空氣阻力、沖力[題點全練清]答案：B

解析：運動員和單板在空中時，受到重力和空氣阻力，沒有沖力，選項B正確。2.

建筑工人用如圖所示的定滑輪裝置運送建筑材料。質(zhì)量為70.0kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0kg的建筑材料以2m/s的速度勻速拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則地面對工人的支持力大小為(g取10m/s2) (

)A．200N B．500NC．700N D．900N答案：B

解析：對建筑材料進(jìn)行受力分析，根據(jù)二力平衡的條件有F＝mg，得繩子的拉力大小F＝200N；然后對工人進(jìn)行受力分析，由平衡條件得Mg＝F＋FN，得地面對工人的支持力FN＝500N，B正確。3．如圖所示，放在粗糙水平面上的物體A上疊放著物體B。A和B之間有一根處于壓縮狀態(tài)的彈簧。A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法中正確的是

(

)A．B受到向左的摩擦力B．B對A的摩擦力向右C．地面對A的摩擦力向右D．地面對A沒有摩擦力答案：D

解析：對物體B進(jìn)行受力分析，豎直方向受重力和支持力，水平方向上受摩擦力和向左的彈力，因為B保持靜止，所以A對B有向右的摩擦力，則B對A的摩擦力向左，故A、B錯誤；A、B整體在水平方向不受其他外力作用，因此沒有向左或向右的運動趨勢，地面對A沒有摩擦力，故C錯誤，D正確。強化點(二)共點力的平衡條件任務(wù)驅(qū)動圖甲所示物體靜止于斜面上；圖乙所示物體沿斜面勻速下滑；圖丙所示物體沿斜面向上滑，剛好到達(dá)光滑斜面的最高點；圖丁所示物體與斜面一起向左加速運動。(1)甲、乙、丙、丁四個物體中誰處于平衡狀態(tài)？(2)甲、乙、丙、丁四個物體中誰的合外力為零？提示：(1)甲、乙(2)甲、乙1．共點力平衡的條件(1)從運動學(xué)的角度理解：處于平衡狀態(tài)的物體處于靜止或勻速直線運動狀態(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；反過來加速度為零的物體一定處于平衡狀態(tài)。[要點釋解明]2．平衡條件的推論(1)二力平衡：這兩個共點力大小相等、方向相反。(2)三力平衡：任意兩個力的合力必與第三個力等大、反向，作用在同一條直線上，即與第三個力相平衡，如圖所示。(3)物體在n個共點力同時作用下處于平衡狀態(tài)時，這些力在任何一個方向上的合力均為零。其中任意(n－1)個力的合力必定與第n個力等值反向，作用在同一直線上。(4)物體在多個共點力作用下處于平衡狀態(tài)時，各力首尾相接必構(gòu)成一個封閉的多邊形。1．物體受到共點力作用，下列圖像能說明物體受力平衡的是(

)[題點全練清]答案：A

解析：物體在共點力作用下處于平衡狀態(tài)時，處于勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，其加速度為零，合外力為零，故只有選項A正確。2.

徒手攀巖，屬于攀巖的一種，是指不借助任何輔助工具進(jìn)行攀登。某次徒手攀巖比賽中，一運動員沿如圖所示的路徑從A點緩慢爬至高處的B點。關(guān)于該過程中巖壁對運動員作用力的大小，下列說法正確的是

(

)A．不變

B．逐漸增大C．先增大后減小

D．先減小后增大答案：A

解析：運動員從A點緩慢爬至高處的B點過程中，始終處于平衡狀態(tài)，根據(jù)物體的平衡條件可知，巖壁對運動員的作用力與其受到的重力大小相等，方向相反，即豎直向上，作用力大小始終不變，故A項正確。3．(2023·青島高一月考)(多選)

如圖所示，粗糙的水平桌面上靜止放著一盞臺燈，該臺燈可通過支架將燈頭進(jìn)行前后調(diào)節(jié)，對于臺燈的受力，下列說法正確的是

(

)A．臺燈受到水平向右的摩擦力B．臺燈所受的合外力為零C．支架對燈頭的作用力方向豎直向上D．若將燈頭向上調(diào)節(jié)一點，則桌面對臺燈的支持力變大答案：BC解析：臺燈水平方向受力為零，不受摩擦力作用，A錯誤；臺燈處于靜止?fàn)顟B(tài)，則所受的合外力為零，B正確；支架對燈頭的作用力與燈頭的重力等大反向，則支架對燈頭的作用力方向豎直向上，C正確；對臺燈整體，若將燈頭向上調(diào)節(jié)一點，整體的重力不變，則桌面對臺燈的支持力仍等于臺燈的重力，D錯誤。強化點(三)靜態(tài)平衡問題[要點釋解明]求解靜態(tài)平衡問題常用的方法方法內(nèi)容合成法物體受三個共點力的作用而平衡，則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等，方向相反效果分解法物體受三個共點力的作用而平衡，將某一個力按力的效果分解，則其分力和其他兩個力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個或三個以上力的