第5章 第3、4節(jié) 平衡條件的應(yīng)用

1、.第3節(jié)力的平衡第4節(jié)平衡條件的應(yīng)用學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.知道平衡狀態(tài)和力的平衡的概念2理解共點(diǎn)力作用下物體平衡的概念3知道共點(diǎn)力的平衡條件重點(diǎn)4理解平衡的種類及影響穩(wěn)度的因素5會用共點(diǎn)力的平衡條件解答實際問題難點(diǎn)6理解靜態(tài)平衡及物體在某一方向的動態(tài)平衡.力 的 平 衡先填空1共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件1平衡狀態(tài)：物體在不受任何外力作用時，將保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，也就是平衡狀態(tài)2共點(diǎn)力的平衡條件：合力為零，即F合0.3力的平衡：作用在物體上的幾個力的合力為零，這種情況叫做力的平衡2平衡的種類1不穩(wěn)定平衡：假如物體略微偏離平衡位置一點(diǎn)，它的重心就會降低，且不能自動回到原平衡位置2

2、穩(wěn)定平衡：假如物體略微偏離平衡位置一點(diǎn)，它的重心就會升高，并在重力作用下自動回到原來的位置，繼續(xù)保持平衡狀態(tài)3隨遇平衡：稍偏離平衡位置后，它的重心既不降低也不升高，始終保持平衡狀態(tài)3穩(wěn)度及影響穩(wěn)度的因素1穩(wěn)度：物體的穩(wěn)定程度2影響因素重心的上下：重心越低，穩(wěn)度越大支持面的大?。褐С置嬖酱?，穩(wěn)度越大再判斷1假設(shè)一個物體處于平衡狀態(tài)，那么此物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)×2物體的速度等于零時，物體一定處于平衡狀態(tài)×3“伸臂橋以增大支持面的形式增加了橋的穩(wěn)定性后考慮如圖5­3­1所示，剛剛啟動的汽車速度為零，汽車是否處于平衡狀態(tài)？圖5­3­1【提示】

3、汽車不處于平衡狀態(tài)速度為零，但加速度不為零，不滿足平衡狀態(tài)的條件合作討論如圖5­3­2所示：將一小球豎直上拋，當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時，小球的速度為零圖5­3­2討論1：小球是否處于平衡狀態(tài)？【提示】不是在最高點(diǎn)時受重力作用，合外力不為零討論2：如何判斷物體是否處于平衡狀態(tài)？【提示】看物體受到的合外力是否為零核心點(diǎn)擊1從運(yùn)動學(xué)的角度理解平衡狀態(tài)：平衡的物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，此種狀態(tài)其加速度為零，即處于平衡狀態(tài)的物體加速度為零；反過來加速度為零的物體一定處于平衡狀態(tài)2從動力學(xué)的角度理解平衡狀態(tài)：處于平衡狀態(tài)的物體所受的合外力為零，反過來物體受到的合外力

4、為零，它一定處于平衡狀態(tài)3靜態(tài)平衡與動態(tài)平衡：1靜態(tài)平衡是處于靜止?fàn)顟B(tài)的平衡，合力為零2動態(tài)平衡是勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的平衡，合力為零4平衡狀態(tài)與力的平衡：1物體受到共點(diǎn)力的作用，以下說法中正確的選項是A速度在某一時刻等于0的物體一定處于平衡狀態(tài)B相對于另一物體保持靜止的物體一定處于平衡狀態(tài)C物體所受合力為0，就一定處于平衡狀態(tài)D物體做勻加速運(yùn)動時，一定處于平衡狀態(tài)【解析】處于平衡狀態(tài)的物體，在運(yùn)動形式上是處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，從受力上來看，物體所受合力為零，C正確；某一時刻速度為零的物體，受力不一定為零，故不一定處于平衡狀態(tài)，A錯誤；物體相對于另一物體靜止時，該物體不一定靜止，如當(dāng)另一物體

5、做變速運(yùn)動時，該物體也做變速運(yùn)動，此物體處于非平衡狀態(tài)，故B錯誤；物體做勻加速運(yùn)動，所受合力不為零，故不是平衡狀態(tài)，D錯誤【答案】C2下面有關(guān)穩(wěn)度的說法中錯誤的選項是 A平放的磚的穩(wěn)度大于豎放的磚的穩(wěn)度B實驗室的天平、鐵架臺都安裝在面積較大且較重的底座上，其做法是為了增大穩(wěn)度C裝載車船，要把輕貨放在下面，重貨放在上面，以增大穩(wěn)度D照相機(jī)架、高壓電線鐵塔有相當(dāng)大的支撐面以增大穩(wěn)度【解析】降低重心、增大支持面面積可以增大穩(wěn)度，故A、B、D正確；C中的做法只會使重心升高，故C錯誤【答案】C3關(guān)于平衡狀態(tài)，以下說法正確的選項是 【導(dǎo)學(xué)號：21862030】A做自由落體運(yùn)動的物體，在最高點(diǎn)時處于平衡狀態(tài)

6、B木塊放在斜面體的斜面上，隨斜面體一起向右勻速運(yùn)動，木塊處于平衡狀態(tài)C木塊放在斜面體的斜面上，隨斜面體一起向右勻加速運(yùn)動，木塊處于平衡狀態(tài)D靜止在勻加速運(yùn)動的列車內(nèi)的程度桌面上的杯子，處于平衡狀態(tài)【解析】做自由落體運(yùn)動的物體在最高點(diǎn)時，速度雖為零，但所受合力不為零，不是平衡狀態(tài)，A錯誤；木塊與斜面體相對靜止，假設(shè)整體做勻速直線運(yùn)動，那么木塊處于平衡狀態(tài)，假設(shè)整體做勻加速直線運(yùn)動，那么木塊也具有加速度，不處于平衡狀態(tài)，B正確，C錯誤；列車、桌子與杯子整體做勻加速運(yùn)動，杯子也具有加速度，不處于平衡狀態(tài)，D錯誤【答案】B“靜止與“v0的區(qū)別1物體保持靜止?fàn)顟B(tài)：說明v0，a0，物體受合外力為零，物體處

7、于平衡狀態(tài)2物體運(yùn)動速度v0那么有兩種可能：v0，a0，物體受合外力不等于零，物體并不保持靜止，處于非平衡狀態(tài)，如上拋到最高點(diǎn)的物體v0，a0，這種情況與1中的靜止?fàn)顟B(tài)一致平衡條件的應(yīng)用先填空1物體的靜態(tài)平衡：物體所受力的合力為零，處于靜止的平衡狀態(tài)2物體在某方向的平衡：運(yùn)動的物體在某一方向上合力為零時，在該方向上處于平衡狀態(tài)3在共點(diǎn)力作用下的物體平衡的條件是F合0表達(dá)式，用正交分解法解決共點(diǎn)力作用下的物體平衡問題時，平衡條件可表達(dá)為Fx合0、Fy合0表達(dá)式再判斷1高空中沿直線勻速飛行的飛機(jī)處于平衡狀態(tài)2百米賽跑時，運(yùn)發(fā)動在起跑的瞬時處于平衡狀態(tài)×3所受合外力保持恒定的物體處于平衡狀

8、態(tài)×后考慮靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡的共同點(diǎn)是什么？【提示】所受合外力為零合作討論如圖5­3­3所示，兩個彈簧測力計通過小鋼絲環(huán)質(zhì)量忽略不計吊起三個鉤碼，保持靜止不動圖5­3­3討論1: 試分析兩個測力計拉力的合力與所掛鉤碼的重力有什么關(guān)系？物體鋼絲環(huán)受三個力作用下的平衡條件是什么？【提示】等大反向、物體所受三個力的合力為零討論2：物體所受的三個力中的任意兩個力的合力與第三個力有什么關(guān)系？【提示】等大反向核心點(diǎn)擊1共點(diǎn)力的平衡條件：假如共點(diǎn)力的合力為零，那么在兩個互相垂直的方向上的合力也必然為零，即Fx合0，F(xiàn)y合0.2平衡條件的四個常用推論1二力平衡

9、條件：這兩個共點(diǎn)力大小相等、方向相反2三個力平衡條件：三個共點(diǎn)力平衡時，其中任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等、方向相反，而且在同一條直線上3物體在n個共點(diǎn)力同時作用下處于平衡狀態(tài)時，這些力在任何一個方向上的合力均為零其中任意n1個力的合力必定與第n個力等值反向，作用在同一直線上4物體在多個共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時，各力首尾相接必構(gòu)成一個封閉的多邊形3應(yīng)用平衡條件解題的步驟1明確研究對象物體、質(zhì)點(diǎn)或繩的結(jié)點(diǎn)等2分析研究對象所處的運(yùn)動狀態(tài)，斷定物體是否處于平衡狀態(tài)3對研究對象進(jìn)展受力分析并畫出受力示意圖4建立適宜的坐標(biāo)系，應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件，選擇恰當(dāng)?shù)姆椒谐銎胶夥匠?求解方程，并討論結(jié)

10、果4處理平衡問題的兩點(diǎn)說明1物體受三個力平衡時，利用力的分解法或合成法比較簡單2解平衡問題建立坐標(biāo)系時應(yīng)使盡可能多的力與坐標(biāo)軸重合，需要分解的力盡可能少物體受四個以上的力作用時一般要采用正交分解法4一個物體受到三個共點(diǎn)力的作用，假如三個力的大小為如下各組情況，那么有可能使物體處于平衡狀態(tài)的是A1 N4 N7 NB2 N6 N9 NC2 N5 N8 N D6 N8 N6 N【解析】能否使物體處于平衡狀態(tài)，要看三個力的合力是否可能為零，方法是兩個較小力加起來是否大于或等于最大的那個力，假如是就可能因為兩個力的合力范圍是|F1F2|FF1F2，假設(shè)F3在此范圍內(nèi)，就可能與F平衡，故D正確【答案】D5

11、如圖5­3­4所示，一個半球形的碗放在桌面上，碗口程度，O點(diǎn)為其球心，碗的內(nèi)外表及碗口是光滑的一根細(xì)線跨在碗口上，線的兩端分別系有質(zhì)量為m1和m2的小球，當(dāng)它們處于平衡狀態(tài)時，質(zhì)量為m1的小球與O點(diǎn)的連線和程度線的夾角為60°.兩小球的質(zhì)量比為多少？ 【導(dǎo)學(xué)號：21862031】圖5­3­4【解析】法一：正交分解法小球m2受重力和細(xì)線的拉力處于平衡狀態(tài)，那么由二力平衡條件得Tm2g.以小球m1為研究對象，受力分析如下圖，以N的方向為y軸，以垂直于N的方向為x軸建立坐標(biāo)系N與T的夾角為60°，m1g與y軸成30°角在x軸方向上，由物體的平衡條件有m1gsin 30°Tsin 60°0，解得.法二：合成法以小球m1為研究對象，受力分析如下圖，小球m1受到重力m1g、碗對小球的支持力N和細(xì)線的拉力T三力作用而處于平衡狀態(tài)那么N與T的合力Fm1g，根據(jù)幾何關(guān)系可知m1g2Tsin 60°m2g，所以 .【答案】共點(diǎn)力平衡問題的解題方法1合成法：物體受三個共點(diǎn)力的作用而平衡，那么任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等