2019_2020学年高中物理第3章研究物体间的相互作用第5节共点力的平衡条件学案（含解析）粤教版.docx

第五节共点力的平衡条件学 习 目 标知 识 脉 络1.理解共点力作用下物体的平衡状态2.知道共点力的平衡条件3.掌握共点力作用下物体的平衡问题的处理方法.共点力的平衡1平衡状态：物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态叫作平衡状态2共点力的平衡：物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态，就叫作共点力的平衡3平衡条件：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，叫作共点力的平衡条件(1)二力平衡：物体在两个共点力作用下处于平衡状态，其平衡条件是这两个力大小相等、方向相反(2)物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外力为零1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)在平直的高速公路上匀速行驶的汽车处于平衡状态()(2)用手拿一粒钢球，刚松手的瞬间，小球仍处于平衡状态()(3)合外力保持恒定的物体处于平衡状态()2若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是()A静止B做匀加速直线运动C做匀速直线运动 D所受合外力为零D物体处于平衡状态是指物体保持匀速直线运动或静止，其合外力为零，加速度为零所以选项D正确3一个重为20 N的物体置于光滑的水平面上，当用一个F5 N的力竖直向上拉该物体时，如图所示，物体受到的合力为()A15 NB25 NC20 N D0D因竖直向上的拉力F小于物体的重力，故物体仍处于平衡状态，所受合力为零，故选项D正确共点力的平衡条件1.两种平衡情形(1)物体在共点力作用下处于静止状态(2)物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态2两种平衡条件的表达式(1)F合0.(2)其中Fx合和Fy合分别是将所受的力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所受的合力3由平衡条件得出的三个结论【例1】如图所示，物体A重400 N，A与桌面间的最大静摩擦力为120 N，AC绳水平，OC绳与竖直方向的夹角为30，当物体B重100 N时，求：A所受的摩擦力为多少？(g取10 m/s2)解析：结点C的受力如图所示，沿水平和竖直方向画出x轴和y轴，建立平面直角坐标系根据平衡条件得FCOsin 30FCA0FCOcos 30mBg0联立得FCAmBgtan 30 N57.7 N120 N物体A保持静止A水平方向受到AC的拉力和桌面的静摩擦力的作用根据二力平衡，A受到的静摩擦力为fFCAmAgtan 30100 N57.7 N.答案：57.7 N求解共点力平衡问题的一般步骤(1)选取研究对象(2)对所选取的研究对象进行受力分析，并画出受力示意图(3)对研究对象所受的力进行处理，采用合成法(或分解法)、或者正交分解法，建立合适的直角坐标系，对各个力进行正交分解(4)由平衡条件列方程，Fx合0，Fy合0.(5)应用解三角形的方法或利用方程组求解，必要时需对解进行讨论1关于躺在死海中悠闲地阅读的人处于平衡状态的说法，正确的是()A该人一定不受力的作用B该人一定没有加速度C该人一定没有速度D该人一定保持静止B该人受重力和浮力，二力平衡A错误；处于平衡状态的人的运动情况：可能静止，也可能在水中匀速漂动(直线运动)，因此选项C、D错误本题B项正确整体法和隔离法在选取研究对象时，为了弄清楚系统(连接体)内某个物体的受力情况，可采用隔离法；若只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力时，一般可采用整体法1整体法：把两个或两个以上物体组成的系统作为一个整体来研究的分析方法；当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力时，一般可采用整体法2隔离法：将所确定的研究对象从周围物体(连接体)系统中隔离出来进行分析的方法，其目的是便于进一步对该物体进行受力分析，得出与之关联的力为了研究系统(连接体)内某个物体的受力时，通常可采用隔离法【例2】质量分别为0.1 kg和0.2 kg的两物块A、B间用一根原长为L020 cm、劲度系数为k10.0 N/m的轻弹簧相连，置于粗糙的水平面上如图所示初始时弹簧处于原长状态，若两物块与水平面间的动摩擦因数均为0.2，现要使A、B一起做匀速运动，(1)则对A应施加多大的水平推力F?(2)此时A、B间的距离为多少？思路点拨：A、B两物块一起匀速运动，则A、B所受合力均为零A、B间的距离等于弹簧原长L0与弹簧压缩量之差解析：(1)A、B一起做匀速运动，由整体关系得：FFN(Mm)g代入数据得F0.6 N.(2)取B物体为研究对象，根据受力关系kxmBgx所以，A、B间的距离为LL016 cm.答案：(1)0.6 N(2)16 cm2(多选)如图所示，质量为m的物体在与斜面平行向上的拉力F作用下，沿着水平地面上质量为M的粗糙斜面匀速上滑，在此过程中斜面保持静止，则地面对斜面()A无摩擦力B支持力等于(mM)gC支持力为(Mm)gFsin D有水平向左的摩擦力，大小为Fcos CD以物体和斜面组成的整体为研究对象，分析受力情况：总重力(Mm)g、拉力F、地面的支持力N和摩擦力f，受力分析如图根据平衡条件得，水平方向：fFcos ，f的方向水平向左；竖直方向：NFsin (Mm)g解得N(Mm)gFsin ，fFcos .故选C、D.1物体在共点力作用下，下列说法正确的是()A物体的速度在某一时刻等于零，就一定处于平衡状态B物体相对另一物体保持静止时，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C某一时刻速度为零的物体，受力不一定为零，故不一定处于平衡状态，选项A错；物体相对于另一物体静止时，该物体不一定静止，如当另一物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此物体处于非平衡状态，故选项B错；C选项符合平衡条件的判断，故选项C对；物体做匀加速运动，所受合力不为零，故不是平衡状态，选项D错2如图所示，某工人正在修理草坪，推力F与水平方向成角，割草机沿水平方向做匀速直线运动，则割草机所受阻力的大小为()AFsin BFcos C. D.B割草机沿水平方向做匀速直线运动，四个力的合力为零，受力如图，则有fFcos .3(多选)如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面，m2在空中)，力F与水平方向成角则m1所受支持力FN和摩擦力f正确的是()AFNm1gm2gFsin BFNm1gm2gFcos CfFcos DfFsin AC把质量为m1、m2的两个物体看成一个整体进行研究，进行受力分析，水平方向上：fFcos ，C正确；竖直方向上：FNFsin m1gm2g，所以FNm1gm2g