高中物理课件《力的平衡 平衡条件的应用》
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(2)运动员起跑瞬间虽然速度为零，但具有加速度，不处于平衡状态。 (3)当合力恒定且不为零时，物体的速度会发生变化，物体不处于平衡 状态。
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
提示
02课堂探究评价
提升训练
对点训练
课堂任务 共点力作用下物体的平衡条件
1．平衡状态 平衡状态指物体保持静止状态或匀速直线运动状态。
(1)平衡的种类
① □05 不稳定 平衡。② □06 稳定 平衡。③ □07 随遇 平衡。
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02课堂探究评价
03课后课时作业
(2)稳度及影响稳度的因素
①稳度：物体的 □08 稳定程度 。
②影响因素
a．重心的高低。重心越低，稳度 □09 越大 。 b．支持面的大小。支持面越大，稳度 □10 越大 。
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
提示
判一判 (1)平直道路上高速匀速行驶的赛车处于平衡状态。( √ ) (2)百米竞赛中，运动员在起跑时速度为零的瞬间处于平衡状态。( × ) (3)合力保持恒定的物体处于平衡状态。( × )
提示：(1)赛车沿平直道路高速匀速行驶，合力为零，故赛车处于平衡 状态。
提示：不一定，如物体做自由落体运动的初始时刻速度为零，但合外力 不为零，物体没有处于平衡状态。
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03课后课时作业
提示
2. 我们都玩过垒积木，且积木垒得越高时，难度越大，积木倾倒的可 能性越大，你能用力学原理解释吗？
提示：积木垒得越高时，重心越高，稳度越低，积木倾倒的可能性越 大。
力的平衡 平衡条件的应用
1．知道平衡状态和力的平衡的概念。 2．了解共点力作用下物体平衡的条件。 3．了解平衡的种类及影响稳度的因素。 4．知道静态平衡、物体在某一方向的平衡及动态平衡。 5．会用共点力的平衡条件解决实际问题。
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01课前自主学习
1.共点力作用下物体的平衡条件
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5．共点力平衡问题的常见处理方法
方法
内容
物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合
合成法 力一定与第三个力大小相等，方向相反，作用线在同
一直线上
物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的 分解法
效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件
物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所 正交
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3．共点力平衡的几种常见类型 (1)物体受两个力平衡时，这两个力等大反向共线，是一对平衡力。 (2)物体受三个力平衡时，任意两个力的合力与第三个力等大反向共 线。 (3)物体受三个以上的力平衡时，其中任意一个力与另外几个力的合力 等大反向共线。 4．物体在某方向上的平衡 做变速直线运动的物体，物体所受的一切外力在垂直运动方向上分力的 矢量和为零，则物体在垂直运动方向上处于平衡状态。
受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条 分解法
件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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力的三 角形法
对受三力作用而平衡的物体，将力 的矢量图平移使三力组成一个首尾 依次相接的矢量三角形，根据正弦 定理、余弦定理或相似三角形等数 学知识求解未知力
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3．平衡条件的应用
(1)物体的静态平衡
物体所受力的□11 合力 为零，处于□12 静止 的平衡状态。
(2)物体在某方向的平衡
运动的物体在某一方向上 □13 合力 为零时，在该方向上处于平衡状态。
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想一想 1.当物体的速度为零时，是否一定处于平衡状态？
(1)平衡状态
如果一个物体保持 □01 静止 或 □02 做匀速直线运动 ，我们就说这个
物体是处于平衡状态。
(2)共点力的平衡条件
□03 合力 为零，即F合＝0。
(3)力的平衡
作用在物体上的几个力的 □04 合力 为零，这种情况叫做力的平衡。
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2．平衡的种类和稳度
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 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。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力。那么，风 力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？
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提示
(3)重力产生的作用效果是什么？
提示：一是沿着金属丝向左下方拉金属丝，二是沿着水平方向向右拉小 球。
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提示
[规范解答] 取金属球为研究对象，它受到三个力的作用：重力mg、水 平方向的风力F和金属丝的拉力FT，如图所示。这三个力是共点力，在这三 个共点力的作用下金属球处于平衡状态，则这三个力的合力为零。可以根据 合成法、分解法、正交分解法求解。
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(1)有风时金属球受哪几个力的作用？
提示：有风时，它受到三个力的作用：重力mg、水平方向的风力F和金 属丝的拉力FT。
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提示
(2)小球受到的风力F和拉力FT的合力与重力是什么关系？ 提示：是平衡力，满足大小相等，方向相反且共线。
对静止状态的理解：静止与速度v＝0不是一回事。物体保 持静止状态，说明v＝0，a＝0，两者同时成立。若仅是 v＝0，a≠0，如自 由下落开始时刻的物体，并非处于静止状态。
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2．共点力平衡的条件：合力为0。 数学表达式有两种：①F合＝0；②FFyx合合＝＝00。， 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。
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答案
解法一：(合成法) 根据任意两力的合力与第三个力等大反向，如图甲所示，风力F和拉力 FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得F＝mgtanθ。 解法二：(分解法) 重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，所以可 以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图乙所示，由几何关系可 得F＝F′＝mgtanθ。
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课堂任务 共点力作用下物体的平衡条件
1．平衡状态 平衡状态指物体保持静止状态或匀速直线运动状态。
(1)平衡的种类
① □05 不稳定 平衡。② □06 稳定 平衡。③ □07 随遇 平衡。
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(2)稳度及影响稳度的因素
①稳度：物体的 □08 稳定程度 。
②影响因素
a．重心的高低。重心越低，稳度 □09 越大 。 b．支持面的大小。支持面越大，稳度 □10 越大 。
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提示
判一判 (1)平直道路上高速匀速行驶的赛车处于平衡状态。( √ ) (2)百米竞赛中，运动员在起跑时速度为零的瞬间处于平衡状态。( × ) (3)合力保持恒定的物体处于平衡状态。( × )
提示：(1)赛车沿平直道路高速匀速行驶，合力为零，故赛车处于平衡 状态。
提示：不一定，如物体做自由落体运动的初始时刻速度为零，但合外力 不为零，物体没有处于平衡状态。
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提示
2. 我们都玩过垒积木，且积木垒得越高时，难度越大，积木倾倒的可 能性越大，你能用力学原理解释吗？
提示：积木垒得越高时，重心越高，稳度越低，积木倾倒的可能性越 大。
力的平衡 平衡条件的应用
1．知道平衡状态和力的平衡的概念。 2．了解共点力作用下物体平衡的条件。 3．了解平衡的种类及影响稳度的因素。 4．知道静态平衡、物体在某一方向的平衡及动态平衡。 5．会用共点力的平衡条件解决实际问题。
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1.共点力作用下物体的平衡条件
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5．共点力平衡问题的常见处理方法
方法
内容
物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合
合成法 力一定与第三个力大小相等，方向相反，作用线在同
一直线上
物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的 分解法
效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件
物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所 正交
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3．共点力平衡的几种常见类型 (1)物体受两个力平衡时，这两个力等大反向共线，是一对平衡力。 (2)物体受三个力平衡时，任意两个力的合力与第三个力等大反向共 线。 (3)物体受三个以上的力平衡时，其中任意一个力与另外几个力的合力 等大反向共线。 4．物体在某方向上的平衡 做变速直线运动的物体，物体所受的一切外力在垂直运动方向上分力的 矢量和为零，则物体在垂直运动方向上处于平衡状态。
受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条 分解法
件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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力的三 角形法
对受三力作用而平衡的物体，将力 的矢量图平移使三力组成一个首尾 依次相接的矢量三角形，根据正弦 定理、余弦定理或相似三角形等数 学知识求解未知力
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3．平衡条件的应用
(1)物体的静态平衡
物体所受力的□11 合力 为零，处于□12 静止 的平衡状态。
(2)物体在某方向的平衡
运动的物体在某一方向上 □13 合力 为零时，在该方向上处于平衡状态。
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想一想 1.当物体的速度为零时，是否一定处于平衡状态？
(1)平衡状态
如果一个物体保持 □01 静止 或 □02 做匀速直线运动 ，我们就说这个
物体是处于平衡状态。
(2)共点力的平衡条件
□03 合力 为零，即F合＝0。
(3)力的平衡
作用在物体上的几个力的 □04 合力 为零，这种情况叫做力的平衡。
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2．平衡的种类和稳度
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 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。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力。那么，风 力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？
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提示
(3)重力产生的作用效果是什么？
提示：一是沿着金属丝向左下方拉金属丝，二是沿着水平方向向右拉小 球。
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提示
[规范解答] 取金属球为研究对象，它受到三个力的作用：重力mg、水 平方向的风力F和金属丝的拉力FT，如图所示。这三个力是共点力，在这三 个共点力的作用下金属球处于平衡状态，则这三个力的合力为零。可以根据 合成法、分解法、正交分解法求解。
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(1)有风时金属球受哪几个力的作用？
提示：有风时，它受到三个力的作用：重力mg、水平方向的风力F和金 属丝的拉力FT。
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提示
(2)小球受到的风力F和拉力FT的合力与重力是什么关系？ 提示：是平衡力，满足大小相等，方向相反且共线。
对静止状态的理解：静止与速度v＝0不是一回事。物体保 持静止状态，说明v＝0，a＝0，两者同时成立。若仅是 v＝0，a≠0，如自 由下落开始时刻的物体，并非处于静止状态。
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2．共点力平衡的条件：合力为0。 数学表达式有两种：①F合＝0；②FFyx合合＝＝00。， 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。
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答案
解法一：(合成法) 根据任意两力的合力与第三个力等大反向，如图甲所示，风力F和拉力 FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得F＝mgtanθ。 解法二：(分解法) 重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，所以可 以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图乙所示，由几何关系可 得F＝F′＝mgtanθ。