共点力平衡教案.docx
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共点力平衡教案
共点力平衡教案
共点力作用下物体的平衡
知识点复习
一、物体的平衡
物体的平衡有两种情况：
一是质点静止或做匀速直线运动，物体的加速度为零；二是物体不转动或匀速转动（此时的物体不能看作质点）。
点评：
对于共点力作用下物体的平衡，不要认为只有静止才是平衡状态，匀速直线运动也是物体的平衡状态．因此，静止的物体一定平衡，但平衡的物体不一定静止．还需注意，不要把速度为零和静止状态相混淆，静止状态是物体在一段时间内保持速度为零不变，其加速度为零，而物体速度为零可能是物体静止，也可能是物体做变速运动中的一个状态，加速度不为零。
由此可见，静止的物体速度一定为零，但速度为零的物体不一定静止．因此，静止的物体一定处于平衡状态，但速度为零的物体不一定处于静止状态。
总之，共点力作用下的物体只要物体的加速度为零，它一定处于平衡状态，只要物体的加速度不为零，它一定处于非平衡状态。
二、共点力作用下物体的平衡
1．共点力
几个力作用于物体的同一点，或它们的作用线交于同一点（该点不一定在物体上），这几个力叫共点力。
2．共点力的平衡条件
在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即F合＝0或Fx合＝0，Fy合＝0
3．判定定理
物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡，则这三个力必为共点力。
（表示这三个力的矢量首尾相接，恰能组成一个封闭三角形）
4．解题方法
当物体在两个共点力作用下平衡时，这两个力一定等值反向；当物体在三个共点力作用下平衡时，往往采用平行四边形定则或三角形定则；当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时，往往采用正交分解法。
【例1】
（1）下列哪组力作用在物体上，有可能使物体处于平衡状态（）
A．3N，4N，8NB．3N，5N，1N
C．4N，7N，8ND．7N，9N，6N
（2）用手施水平力将物体压在竖直墙壁上，在物体始终保持静止的情况下（）
A．压力加大，物体受的静摩擦力也加大B．压力减小，物体受的静摩擦力也减小
C．物体所受静摩擦力为定值，与压力大小无关D．不论物体的压力改变与否，它受到的静摩擦力总等于重力
（3）如下图所示，木块在水平桌面上，受水平力F1=10N，F2=3N而静止，当撤去F1后，木块仍静止，则此时木块受的合力为（）
A．0B．水平向右，3N
C．水平向左，7ND．水平向右，7N
【例2】氢气球重10N，空气对它的浮力为16N，用绳拴住，由于受水平风力作用，
质量均为m，所带电量分别为q和-q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧．
（1）平衡时可能位置是图1中的（）
（2）1、2两根绝缘细线的拉力大小分别为（）
A．
，
B．
，
C．
，
D．
，
点评：
若研究对象由多个物体组成，首先考虑运用整体法，这样受力情况比较简单，在本题中，马上可以判断绳子1是竖直的；但整体法并不能求出系统内物体间的相互作用力，故此时需要使用隔离法，所以整体法和隔离法常常交替使用．
5．“稳态速度”类问题中的平衡
【例10】（2003年江苏）当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的稳态速度。
已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力f=krv，k是比例系数。
对于常温下的空气，比例系数k=3.4×10-4Ns/m2。
已知水的密度
kg/m3，重力加速度为
m/s2。
求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的稳态速度。
（结果保留两位有效数字）
点评：
此题的关键就是雨滴达到“稳态速度”时，处于平衡状态。
找到此条件，题目就可以迎刃而解了。
6．绳中张力问题的求解
α
F1
AB
G/2
F1
F2
α
G/2
C
P
O
O
【例11】重G的均匀绳两端悬于水平天花板上的A、B两点。
静止时绳两端的切线方向与天花板成α角。
求绳的A端所受拉力F1和绳中点C处的张力F2。
F2
附：
知识点梳理
阅读课本理解和完善下列知识要点
1．共点力
物体同时受几个力的作用，如果这几个力都作用于物体的或者它们的作用线交于，这几个力叫共点力。
2．平衡状态：
一个物体在共点力作用下，如果保持或运动，则该物体处于平衡状态．
3．平衡条件：
物体所受合外力．其数学表达式为：
F合＝或Fx合=Fy合=，其中Fx合为物体在x轴方向上所受的合外力，Fy合为物体在y轴方向上所受的合外力．
4．力的平衡：
作用在物体上的几个力的合力为零，这种情形叫做。
若物体受到两个力的作用处于平衡状态，则这两个力．
若物体受到三个力的作用处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力．
针对训练
1．把重20N的物体放在倾角为30°的粗糙斜面上，物体右端与固定在斜面上的轻弹簧相连接，如图所示，若物体与斜面间的最大静摩擦力为12N，则弹簧的弹力为（）
A．可以是22N，方向沿斜面向上B．可以是2N．方向沿斜面向上
C．可以是2N，方向沿斜面向下D．可能为零
2两个物体A和B，质量分别为M和m，用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止于水平地面上，如图所示，不计摩擦力，A对绳的作用力的大小与地面对A的作用力的大小分别为（）
A．mg，（M－m）g
B．mg，Mg
C．（M－m）g，Mg
D．（M+m）g，（M－m）g
3如图所示，当倾角为45°时物体m处于静止状态，当倾角θ再增大一些，物体m仍然静止（绳子质量、滑轮摩擦不计）下列说法正确的是（）
A．绳子受的拉力增大B．物林m对斜面的正压力减小
C．物体m受到的静摩擦力可能增大D．物体m受到的静摩擦力可能减小
4．如图所示，两光滑硬杆AOB成θ角，在两杆上各套上轻环P、Q，两环用细绳相连，现用恒力F沿OB方向拉环Q，当两环稳定时细绳拉力为（）
A．FsinθB．F/sinθ
C．FcosθD．F/cosθ
5．如图所示，一个本块A放在长木板B上，长木板B放在水平地面上．在恒力F作用下，长木板B以速度v匀速运动，水平弹簧秤的示数为T．下列关于摩擦力的说法正确的是（）
A．木块A受到的滑动摩擦力的大小等于T
B．木块A受到的静摩擦力的大小等于T
C．若长木板B以2v的速度匀速运动时，木块A受到的摩擦力大小等于2T
D．若用2F的力作用在长木板上，木块A受到的摩擦力的大小等于T
6．如图所示，玻璃管内活塞P下方封闭着空气，P上有细线系住，线上端悬于O点，P的上方有高h的水银柱，如不计水银、活塞P与玻璃管的摩擦，大气压强为p0保持不变，则当气体温度升高时（水银不溢出）（）
A．管内空气压强恒为（p0十ρgh）（ρ为水银密度）
B．管内空气压强将升高
C．细线上的拉力将减小
D．玻璃管位置降低
7．如图（甲）所示，将一条轻而柔软的细绳一端拴在天花板上的A点．另一端拴在竖直墙上的B点，A和B到O点的距离相等，绳的长度是OA的两倍。
图（乙）所示为一质量可忽略的动滑轮K，滑轮下悬挂一质量为m的重物，设摩擦力可忽略，现将动滑轮和重物一起挂到细绳上，在达到平衡时，绳所受的拉力是多大？
8．长L的绳子，一端拴着半径为r，重为G的球，另一端固定在倾角为θ的光滑斜面的A点上，如图所示，试求绳子中的张力
参考答案：
1．ABCD2．A3．BCD4．B5．AD6．D7．
8．
教学随感
从学生反应情况看，熟练应用正交分解法、图解法、合成与分解法等常用方法解决平衡类问题是学生复习中遇到的最大困难，受力分析也是学生的一大难题，在复习中应该让学生进一步熟悉受力分析的基本方法，培养学生处理力学问题的基本技能。
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