高中物理最新-共点力的平衡条件学案7 精品

3.5 共点力的平衡条件学案（粤教版必修1）
新知预习
几个力作用在物体的同一点上，或者几个力的作用线交于一点，这几个力就称为_____.
物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态叫做__________，物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态，就叫__________，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，叫做共点力的平衡条件.
物体在共点力作用下的平衡条件是_____________.
知识回顾
物体静止和匀速运动时，它的受力情况怎样呢？我们学习了力的合成与分解，对于处于静止或匀速运动的物体来说，合成与分解后的结果是怎样呢？通过这节的学习就会明白.
疏导引导
1.共点力平衡条件
（1）一个物体在共点力的作用下保持静止或者匀速直线运动的状态. （2）在共点力作用下物体处于平衡状态时,物体所受外力的合力为零. 案例1 一木块放在水平面上,在水平方向上共受三个力,即F1、F2和摩擦力作用,物体处于静止，如图3-5-1,其中F1=10 N,F2=2 N,若撤去F1,则物体在水平方向上合外力为（）
图3-5-1
A.10 N,方向向右
B.6 N,方向向右
C.2 N,方向向左
D.0
【剖析】由题可知未撤去F1前物体静止,则依平衡条件得:在水平方向上F1=F2+F摩，即F摩=F1-F2=8 N，方向与F2相同，并由此可确定物体与接触面间的最大静摩擦力应大于或等于8 N.当撤掉F1后,F2小于8 N,则物体会受到与F2等大、反向的静摩擦力而处于静止状态,则应选D.
【答案】D
【借题发挥】如上题所述，若其中F1=10 N，F2=6 N，若撤去F1,则物体在水平方向上合外力可能为（）
A.10 N,方向向右
B.6 N,方向向右
C.2 N,方向向左
D.0
【剖析】与上题相同，可确定物体与接触面间的最大静摩擦力应大于或等于4 N.当撤掉F1后,F2大于4 N,则物体会受到与F2反向的静摩擦力作用,所以合力为F2-f静，f静在0与最大静摩擦力之间，则应选CD.
【答案】CD
2.平衡条件推论
（1）物体在几个共点力作用下平衡,则在任一方向上物体所受的合外力也为零.如果把物体所受的各个力进行正交分解，则共点力作用下物体的平衡可以表示为：
∑F x=0
∑F y=0
（2）物体受三个力作用而平衡,则三个力不平行必共点.
（4）物体在几个共点力作用下平衡,则其中任意一个力与剩余力的合力总是等大、反向、作用在一条直线上.
案例2 如图3-5-2,水平面上质量为m的物体在恒力F作用下(F与水平成θ角)沿水平面匀速滑行,已知物体与水平面间动摩擦因数为μ,则物体所受摩擦力大小为（）
图3-5-2
A.μmg
B.μ(mg-Fcosθ)
C.Fcosθ
D.μ(mg-Fsinθ)
【剖析】解此题的关键是进行准确的受力分析，再利用平衡条件处理.
物体受力如图3-5-2
把力F分解在水平方向和竖直方向
由平衡条件得:
在水平方向:F f=Fcosθ
在竖直方向:F N+Fsinθ=mg
则选出C.由于F f=μF N,则有F f=μ(mg-Fsinθ).
【答案】CD
【规律小结】当物体在多个力作用下处于平衡时,一般采用把作用在
物体上的各力分解在两相互垂直方向上(一方向为运动方向,另一方向为与运动方向垂直)再列平衡方程求解.
活学巧用
1.一个物体受到三个共点力的作用而做匀速直线运动,则这三个力可能选取的数值为（）
A.5 N、9 N、13 N
B.7 N、8 N、10 N
C.7 N、20 N、30 N
D.10 N、11 N、22 N 思路解析：物体做匀速直线运动，所受三力的合力应为零.任意两力F1、F2合力范围为|F1-F2|≤F合≤|F1+F2|，第三个力F3在此范围内则三力合力就可能为零.
答案：AB
2.一个质量为m的物体静止于粗糙的水平面上,现对物体施加一沿水平方向的力F,如果F由零逐渐增加,但物体始终保持静止,则此过程中物体所受合外力将____________，物体所受摩擦力将____________.(填“增大”“减小”或“不变”)
图3-5-3
思路解析：由于物体始终处于静止状态，所以合力一直为零.物体受力情况如图3-5-3所示，由平衡条件可知f=F.
答案：不变增大
3.如图3-5-4两物体A、B,质量分别为2 kg、1 kg,用跨过定滑轮的轻绳相连.A静止于水平地面上,不计摩擦,绳对A的拉力大小为__________N,地面对A作用力的大小为__________N.(g取10 m/s2)
图3-5-4
思路解析：受力分析如图3-5-5所示，由于A、B都处于平衡状态，所以T+N=G T′=G′又因为T= T′，所以绳对A的拉力T等于B的重力，地面对A的作用力N=G-T.
图3-5-5
答案：10 10
4.如图3-5-6,一个物体静止放在倾斜的木板上，在木板的倾角逐渐增大到某一角度的过程中，物体一直静止在木板上，则下列说法中正确的有（）
A.物体所受的支持力逐渐增大
B.物体所受的支持力和摩擦力的合力逐渐增大
C.物体所受的重力、支持力和摩擦力这三个力的合力逐渐增大
D.物体所受的重力、支持力和摩擦力这三个力的合力不变
图3-5-6 图3-5-7
思路解析：受力分析如图3-5-7所示，由平衡条件推论可知：mgsinθ=f，mgcosθ=N，随着θ角的增大，摩擦力f增大，支持力N减小，由于物体一直处于平衡状态，所以合力始终为零.
答案：D。