3.7共点力的平衡及其应用 学案(含答案)
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1、3.7 共点力的平衡及其应用共点力的平衡及其应用 学习目标 1.理解平衡状态, 掌握共点力平衡的条件.2.会利用合成法或正交分解法分析计算 平衡问题 共点力的平衡 1平衡状态 如果物体保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这个物体处于平衡状态 2平衡条件 物体在多个共点力作用下平衡时,合力总等于零 3 当作用在一个物体上的多个共点力的合力等于零时, 它们在水平方向上的分力的合力等于 零,在竖直方向上的分力的合力也等于零 1判断下列说法的正误 (1)作用在一个物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,这两个力一定平衡( ) (2)某时刻物体的速度为零,物体一定处于平衡状态( ) (3)物体处于平衡状
2、态时加速度一定为零( ) (4)如果一个物体受到三个力作用而保持静止状态,则其中任意两个力的合力与第三个力等大、 反向( ) 2.如图 1 所示,静止于倾角为 30 的斜面上的物体,重力为 10 N,则它受到的支持力为 _ N,摩擦力为_ N. 图 1 答案 5 3 5 一、共点力平衡的条件 导学探究 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
3、匀速直线运动状态 知识深化 1平衡状态 (1)物体处于静止或匀速直线运动的状态 (2)对“平衡状态”的理解 不管是静止还是匀速直线运动,速度保持不变, 所以 v0, 又 av t , 对应加速度也为零, 速度为零不代表 a0. 例如,竖直上抛的物体运动到最高点时,这一瞬间速度为零,但这一状态不可能保持,因而 上抛物体在最高点不能称为静止,即速度为零不等同于静止 2共点力平衡的条件 (1)共点力平衡的条件是合力为 0. (2)表示为:F合0;或将各力分解到 x 轴和 y 轴上,满足 Fx合0,且 Fy合0. 二力平衡:若物体在两个共点力作用下处于平衡状态,则这两个力一定等大、反向 三力平衡:若物
4、体在三个共点力作用下处于平衡状态,则其中任意两个力的合力与第三个 力等大、反向 多力平衡:若物体在多个共点力作用下处于平衡状态,则其中任意一个力与其余所有力的 合力等大、反向 (3)当物体受三个力平衡,将表示这三个力的有向线段依次首尾相连,则会构成一个矢量三角 形,表示合力为 0. 物体在五个共点力的作用下保持平衡,如图 2 所示,其中 F1大小为 10 N,方向水平 向右,求: 图 2 (1)若撤去力 F1,而保持其余四个力不变,其余四个力的合力的大小和方向; (2)若将 F1转过 90 ,物体所受的合力大小 答案 (1)10 N 水平向左 (2)10 2 N 解析 (1)五个共点力平衡时合
5、力为零,则其余四个力的合力与 F1等大、反向,故其余四个 力的合力大小为 10 N,方向水平向左 (2)若将 F1转过 90 ,则 F1与其余四个力的合力垂直,F合 F12F2 102102 N 10 2 N. 针对训练 1 人站在自动扶梯上随扶梯匀速上升,如图 3 所示,下列说法正确的是( ) 图 3 A人所受合力方向同图中速度的方向 B人在水平方向受到向右的摩擦力的作用 C人只在竖直方向受力且合力为零 D人在竖直方向所受合力不为零 答案 C 二、共点力平衡条件的应用 处理平衡问题的常用方法 方法 内容 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三 个力大小相等,方向相
6、反 正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互 垂直的两组,每组力都满足平衡条件 矢量三角形法 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 (多选)(2019 玉门一中高一上期中)如图 4所示, 是一种测定风作用力的仪器的原理图, 它能自动随着风的转向而转向,使风总从图示方向吹向小球 P.P 是质量为 m 的金属球,固定 在一细长刚性金属丝下端,能绕悬挂点 O 在竖直平面内摆动,无风时金属丝自然下垂,有风 时金属丝将偏离竖直方向一定角度 ,角 大小与风力大小有关,下列关
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