共點力的平衡【 高效備課精研 + 知識精講提升】 高一下學期物理人教版（2019）必修第一冊

第5節(jié)共點力的平衡第三章相互作用——力思考：什么叫平衡狀態(tài)？在日常生活中我們看過哪些平衡現(xiàn)象？新課引入物體受到幾個力作用時，如果保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。靜止的書靜止的橋梁靜止的石塊勻速運動的汽車靜止的吊燈靜止的水桶思考：下列各圖中的物體處于平衡狀態(tài)嗎？一、共點力平衡思考：根據(jù)每幅圖中各力作用線的幾何關系，可以把四種情況的受力分成兩類，判斷哪些情況屬于同一類？思考：你的判斷依據(jù)是什么？幾個力作用于同一點幾個力的作用線交于同一點定義：幾個力如果都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于一點，這幾個力叫作共點力。乙、丙非共點力二、共點力的平衡條件靜止的書二力平衡平衡條件：作用在書上的兩個力，大小相等、方向相反，并且在同一條直線上。FN=G即

F合=0GFN思考：下列圖中的物體是怎樣實現(xiàn)平衡的？GFNGFN二力的作用線必須經(jīng)過支撐點思考：如何找出三力平衡的條件呢？F1F2GFGF三力平衡二力平衡力的合成三力平衡條件：F合=0等效思考：若是四個共點力、五個共點力……其平衡條件又是怎樣的呢？F1F2F3F4F14F23四力平衡三力平衡二力平衡等效等效平衡條件：F合=0共點力平衡的條件在共點力作用下物體平衡的條件是合力為0。由平衡條件得出的三個結論【例1】

光滑水平面上，某物體在水平方向兩個力的作用下處于靜止狀態(tài)，將其中一個力F在大小不變的情況下，將方向在水平面內逆時針轉過90°，保持另一個力的大小、方向都不變，則欲使物體仍能保持靜止狀態(tài)，必須再施加力的大小為(

)B【訓練1】

(多選)下面關于共點力的平衡與平衡條件的說法正確的是(

)A．如果物體的運動速度為零，則必處于平衡狀態(tài)B．如果物體的運動速度大小不變，則必處于平衡狀態(tài)C．如果物體處于平衡狀態(tài)，則物體沿任意方向所受的合力都必為零D．如果物體受到三個共點力的作用而處于平衡狀態(tài)，則任意兩個力的合力與第三個力大小相等、方向相反CD三、靜態(tài)平衡的分析方法1．常用方法合成法物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài)時，任意兩個力的合力與第三個力大小相等、方向相反分解法物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài)時，將某個力按作用效果分解，則其分力與其他兩個力分別平衡正交分解法物體在多個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，應用正交分解法，則有∑Fx＝F1x＋F2x＋F3x＋…＋Fnx＝0，∑Fy＝F1y＋F2y＋F3y＋…＋Fny＝0矢量三角形法如果三個力首尾相接恰好構成三角形，則這三個力的合力為零。矢量三角形法可以充分利用幾何邊角關系求解平衡問題2.解題步驟(1)明確研究對象(物體、質點或繩的結點等)。(2)分析研究對象所處的運動狀態(tài)，判定其是否處于平衡狀態(tài)。(3)對研究對象進行受力分析，并畫出受力示意圖。(4)建立合適的坐標系，應用共點力平衡的條件，選擇恰當?shù)姆椒谐銎胶夥匠獭?5)求解方程，并討論結果。【例2】

在科學研究中，可以用風力儀直接測量風力的大小，其原理如圖所示。儀器中一根輕質金屬絲懸掛著一個金屬球。無風時，金屬絲豎直下垂；當受到沿水平方向吹來的風時，金屬絲偏離豎直方向一個角度。風力越大，偏角越大。通過傳感器，就可以根據(jù)偏角的大小指示出風力。那么風力大小F跟金屬球的質量m、偏角θ之間有什么樣的關系呢？(重力加速度為g)【訓練2】

(多選)如圖所示，重物的質量為m，輕細繩AO和BO的A端、B端是固定的，平衡時AO是水平的，BO與水平方向的夾角為θ，重力加速度為g，AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小分別是(

)BD四、“定桿”與“動桿”、“活結”與“死結”問題1．“動桿”和“定桿”的比較(1)“動桿”：對于一端有轉軸或有鉸鏈的輕桿，其提供的彈力方向一定是沿著輕桿的方向。(2)“定桿”：一端固定的輕桿(如一端“插入”墻壁或固定于地面)，其提供的彈力不一定沿著輕桿的方向，力的方向只能根據(jù)具體情況進行受力分析。根據(jù)平衡條件確定桿中的彈力的大小和方向?！纠?】

如圖甲所示，輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質量為10kg的物體，∠ACB＝30°；圖乙中輕桿HP一端用鉸鏈固定在豎直墻上，另一端P通過輕繩EP拉住，EP與水平方向也成30°角，輕桿的P點用輕繩PQ拉住一個質量也為10kg的物體。g取10m/s2，求：(1)輕繩AC段的張力FAC與輕繩EP的張力FEP之比；(2)橫梁BC對C端的支持力；(3)輕桿HP對P端的支持力?！居柧?】

如圖所示，水平橫梁一端插在墻壁內，另一端裝一小滑輪B。一輕繩的一端C固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質量m＝20kg的重物，∠CBA＝30°，則滑輪受到繩子的作用力大小為(g取10N/kg)(

)C小結共點力的平衡合力為0共點力平衡狀態(tài)共點力作用下物體平衡條件“定桿”與“動桿”、“活結”與“死結”問題隨堂自測1．(共點力平衡的條件理解)(多選)下列運動項目中的運動員處于平衡狀態(tài)的是(

)A．體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時B．蹦床運動員在空中上升到最高點時C．舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內D．游泳運動員仰臥在水面靜止不動時ACD2．(靜態(tài)平衡問題的分析)(2022·浙江蕭山中學高一檢測)如圖示，一本質量為m的書放置在傾角為θ的傾斜桌面上，此書有三分之一部分伸出桌面外，桌面與書本間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。下列說法正確的是(

)C3．(“定桿”與“動桿”、“活結”與“死結”問題)甲圖中，輕桿AB一端與墻上的光滑的鉸鏈連接，另一端用輕繩系住，繩、桿之間夾角為30°，在B點下方懸掛質量為m的重物。乙圖中，輕桿CD一端插入墻內，另一端裝有小滑輪