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第五節(jié)共點力的平衡條件 目標導航 預習導引 目標導航 預習導引 二 一 一 平衡狀態(tài)1 平衡狀態(tài) 物體處于靜止或者保持勻速直線運動的狀態(tài) 2 共點力的平衡 物體受到共點力的作用且處于平衡狀態(tài) 目標導航 二 一 預習導引 二 平衡條件1 在共點力作用下物體處于平衡狀態(tài) 作用在物體上的力所滿足的條件就叫共點力的平衡條件 2 二力平衡條件 二力平衡是指物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài) 這兩個力的關系為大小相等 方向相反 作用在同一條直線上 即這兩個力的合力為零 3 物體在共點力作用下的平衡條件是合外力為零 如果一個物體的速度為零 則該物體一定處于平衡狀態(tài)嗎 提示 不一定 如果一個物體能維持較長時間的速度為零 則處于平衡狀態(tài) 反之 不是平衡狀態(tài) 知識精要 思考探究 遷移應用 一 二 典題例解 一 平衡狀態(tài)和平衡條件1 物體的平衡狀態(tài) 1 平衡狀態(tài) 一個物體在共點力作用下保持靜止或勻速直線運動狀態(tài) 則這個物體就處于平衡狀態(tài) 如光滑水平面上勻速滑動的物塊 沿斜面勻速下滑的木箱 天花板上懸掛的吊燈等 這些物體都處于平衡狀態(tài) 2 對靜止的理解 靜止與速度v 0并不相同 物體保持靜止狀態(tài) 說明v 0 a 0 兩者同時成立 若僅是v 0 a 0 如豎直上拋到最高點的物體 此時物體并不能保持靜止 即上拋到最高點的物體并非處于平衡狀態(tài) 知識精要 思考探究 遷移應用 一 二 典題例解 2 物體的平衡條件 1 平衡條件 為了使物體保持平衡 作用在物體上的力所必須滿足的條件 物體在共點力作用下的平衡條件是所受合外力為零 即F合 0 2 具體常見以下情況 物體在兩個共點力作用下處于平衡狀態(tài) 則這兩個力必定大小相等 方向相反 是一對平衡力 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 三力構成封閉三角形 物體受n個共點力作用處于平衡狀態(tài)時 其中任意一個力與另外 n 1 個力的合力一定大小相等 方向相反 當物體處于平衡狀態(tài)時 在任意方向上物體所受合力均為零 物體在某個方向上處于平衡狀態(tài) 在此方向上合力為零 一 二 知識精要 思考探究 遷移應用 典題例解 雜技演員在鋼絲上行走時 總是在不斷調整自己的重心位置 使之基本處于鋼絲正上方 身體處于一種不穩(wěn)定平衡狀態(tài) 還有一種看上去更加驚險的自行車走鋼絲 演員騎著自行車在鋼絲上行走 并且在自行車下方掛著一個沉重的車廂 坐在車廂里的演員還要做出各種高難度的動作 其實 這個節(jié)目是比較安全的 想一想 這是為什么 提示 在自行車的下部掛著一個沉重的車廂 這樣可以使自行車和車廂組成的整體的重心位置處在鋼絲的下方 當重心的位置偏離平衡位置時 可以自行回到平衡位置 所以自行車和車廂處于穩(wěn)定平衡狀態(tài) 因此這個節(jié)目是比較安全的 一 二 知識精要 思考探究 遷移應用 典題例解 例1 某物體受到共點力的作用 下列說法正確的是 A 該物體的速度在某一時刻等于零時 一定處于平衡狀態(tài)B 該物體相對另一物體保持靜止時 一定處于平衡狀態(tài)C 該物體所受合力為零時 就一定處于平衡狀態(tài)D 該物體處于平衡狀態(tài)時 所受共點力的個數一定是偶數思路分析 1 理解如何選取參照物描述物體的運動 2 理解物體平衡狀態(tài)的條件 一 二 知識精要 思考探究 遷移應用 典題例解 解析 處于平衡狀態(tài)的物體 從運動形式上看 是處于靜止或保持勻速直線運動的狀態(tài) 從受力上看 物體所受合力為零 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項錯誤 物體相對于另一物體靜止時 該物體不一定處于平衡狀態(tài) 如當另一物體做變速運動時 該物體也做相同的變速運動 此物體處于非平衡狀態(tài) 故B項錯誤 C項正確 物體處于平衡狀態(tài)時 指各個方向上的合力為零 與所受力的個數無關 D項錯誤 答案 C 一 二 知識精要 思考探究 遷移應用 典題例解 一 二 知識精要 思考探究 遷移應用 典題例解 若一個物體處于平衡狀態(tài) 則此物體一定是 A 靜止的B 做勻速直線運動C 速度為零D 合外力為零答案 D解析 物體處于平衡狀態(tài)既可能靜止 也可能做勻速直線運動 無論處于什么狀態(tài) 物體所受合外力一定為零 D選項正確 一 二 知識精要 典題例解 遷移應用 二 解決共點力作用下物體平衡的方法1 常用方法處理共點力的平衡問題 正確進行受力分析是關鍵 當物體受三個力 不平行 而平衡時 這三個力一定是共點力 常用以下兩種方法處理問題 1 三角形法 根據共點力的平衡條件 在這三個力中 任兩個力的合力與第三個力大小相等 方向相反 把這三個力放于同一個三角形中 三條邊對應三個力 再利用幾何知識求解 2 正交分解法 利用三角形法解題時 構成的三角形一般為直角三角形才能解出結果 若三個力不能構成直角三角形 或物體受力較多時 一般采用正交分解法求解 即物體處于平衡狀態(tài)時 平衡條件為 一 二 知識精要 典題例解 遷移應用 2 用平衡條件求解平衡問題的基本思路和步驟 1 選取研究對象 2 對所選取的研究對象進行受力分析 并畫出受力圖 3 對研究對象所受的力進行處理 根據物體受力的具體情況 選用適當的解題方法 三角形法或正交分解法 4 建立平衡方程 若各力作用在同一直線上 可直接用F合 0列方程 若幾個力不在同一直線上 可用Fx 0 Fy 0聯立列出方程組 或根據特殊三角形求解 5 對方程求解 必要時需對結果進行討論 一 二 知識精要 典題例解 遷移應用 例2 右圖是一個在細繩的結點O上懸掛重物的裝置 細繩AO和BO的A B端都是固定的 該裝置平衡時AO是水平的 BO與豎直方向的夾角為 若已知重物的重力為mg 求 1 細繩AO對結點O的拉力F1的大小 2 細繩BO對結點O的拉力F2的大小 思路分析 一 二 知識精要 典題例解 遷移應用 解析 對物體受力分析如圖所示 根據共點力的平衡條件 則F合 G mgF1 mgtan 一 二 知識精要 典題例解 遷移應用 多選 如圖所示 豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上 另一端與斜面體P連接 P的斜面與固定擋板MN接觸且處于靜止狀態(tài) 則斜面體P此刻所受的外力個數有可能為 A 2B 3C 4D 5答案 AC解析 由于P與MN接觸 且處于平衡狀態(tài) 如果P MN間有相互作用的彈力 則它們之間就一定存在相互作用的摩擦力 即P可能只受重力和彈簧的彈力 也可能除這兩個力外 還要受到MN對它的彈力和摩擦力 A C選項正確