2019年(沪科版)物理必修一学案 第4章 怎样求合力与分力 学案4 含解析

学案4 共点力的平衡及其应用

[学习目标定位] 1.理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件.2.会用共点力平衡条件解决有关共点力的平衡问题.3.掌握解决共点力平衡的几种常用方法．

一、平衡状态

如果物体保持静止或匀速直线运动状态，就说物体处于平衡状态．

二、平衡状态的条件

1．受二力作用的物体处于平衡状态，物体所受合力为零，即F合＝0.

2．物体受三个共点力平衡时，其中两个力F1、F2的合力F′与第三个力F3等大反向，则F′与F3的合力也为零，即三个力F1、F2、F3的合力为零．

3．物体在多个共点力作用下平衡时，合力总等于零.

一、生活离不开平衡

[问题设计]

桌子上放着的杯子、天花板上吊着的吊灯、在平直铁轨上匀速行驶的火车中的乘客等都处于平衡状态，你能总结“平衡状态”的含义吗？

答案如果物体保持静止或匀速直线运动状态，就说物体处于平衡状态．这里包括速度恒为零的静止状态，它是一种静态的平衡；也包括运动的平衡，即速度不为零，但大小、方向都不变的匀速直线运动状态．

[要点提炼]

1．平衡状态：(1)保持静止状态；(2)保持匀速直线运动状态．

2．对平衡状态的理解

(1)共点力作用下物体处于平衡状态的运动学特征：加速度为零．

(2)“保持”某状态与“瞬时”某状态的区别，例如：做自由落体运动的物体开始运动时，这一瞬间的速度为零，但这一状态不能“保持”，因而不属于平衡状态．二、从二力平衡到共点力平衡

[问题设计]

二至三人合作，用三个测力计拉住小环O，使小环保持静止，如图1所示，记下三个测力计的拉力的方向及大小，用力的图示法在纸上表示出各个力，请先研究其中某两个力的合力跟第三个力的关系，然后找出三个共点力平衡时满足的条件．

图1

答案用平行四边形定则作出F1、F2的合力F，如图所示，F3与F等大反向．

同理可发现：F2与F3的合力与F1等大反向，F1与F3的合力也与F2等大反向．

所以一个物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，这三个力的合力为零．

[要点提炼]

1．平衡条件：(1)F 合＝0(或加速度a ＝0)

(2)⎩⎪⎨⎪⎧ F x 合＝0

F y 合＝0

2．平衡条件的四个常用结论

(1)二力作用平衡时，二力等大、反向．

(2)三力作用平衡时，任意两个力的合力与第三个力等大、反向．

(3)多力作用平衡时，任一个力与其他所有力的合力等大、反向．

(4)物体处于平衡状态时，沿任意方向上分力之和均为零．

[延伸思考]

物体速度为0时，一定处于静止状态吗？

答案 不一定．静止状态是v ＝0，F 合＝0，两者应同时成立．若v ＝0，F 合≠0，处于非平衡状态，不是静止状态．

一、对平衡状态的理解

例1 物体在共点力作用下，下列说法中正确的是( )

A ．物体的速度在某一时刻等于零，物体就一定处于平衡状态

B ．物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态

C ．物体所受合力为零，就一定处于平衡状态

D ．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态