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第1节 共点力作用下物体的平衡学案


第四章 第 1 节《共点力作用下物体的平衡》学案
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学习目标: 1.知道物体的平衡状态. 2.掌握共点力作用下的物体的平衡条件. 3.会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题. 知识探究 1: 一、共点力作用下物体的平衡状态 问题设计 桌子上放着的杯子、 天花板上的吊灯、 在平直铁轨上匀速行驶的火车中的乘客等都处于平衡状态, 你能总结 “平 衡状态”的含义吗?

知识要点 1.平衡状态:物体在共点力的作用下,保持 或 的状态. 2.共点力作用下物体平衡状态的运动学特征: 。 3.“保持”某状态与“瞬时”某状态有区别,例如:竖直上抛的物体运动到最高点时,这一瞬间的速度为零, 但这一状态不能“保持” ,因而不属于平衡状态. 4.若通过控制某一物理量,使物体的状态(速度)发生“缓慢”变化,这一变化过程在物理学中称为动态平衡, 在动态平衡过程中每个状态也称为平衡状态。 典例精析 例 1 下列物体中处于平衡状态的是( ) A.静止在粗糙斜面上的物体 B.做匀加速直线运动的物体 C.在平直路面上匀速行驶的汽车 D.做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间 知识探究 2: 二、共点力作用下物体的平衡条件 问题设计 1.物体在两个力的作用下处于平衡状态,这两个力存在什么关系?

实验设计 2.二至三人合作,用三个测力计拉住小环 O,使小环保持静止,如图 1 所示.记 下三个测力计的拉力的方向及大小, 用力的图示法在纸上表示出各个力.请先研究其 中某两个力的合力跟第三个力的关系,然后找出三个共点力平衡时满足的条件. 知识要点 ? 1.平衡条件 ?Fx合= (2)? (1)F 合= (或加速度 a= ). ? ?Fy合= . 2.平衡条件的四个推论 (1)二力作用平衡时,二力 、 . (2)三力作用平衡时,任意两力的合力与第三个力 、 (3)多力作用平衡时,任意一个力与其他所有力的合力 (4)物体处于平衡状态时,沿任意方向上分力之和 延伸思考 物体速度为 0 时,一定处于静止状态吗?

. 、 . .

图1

典例精析 二、共点力平衡条件的简单应用 例 2 如图 2 所示,某个物体在 F1、F2、F3、F4 四个力的作用下处于静止状态,若 F4 的方向沿 逆时针转过 60°而保持其大小不变,其余三个力的大小和方向均不变,则此时物体所受到的合力 大小为( )

图2
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典例精析 三、利用正交分解法求解共点力的平衡问题 例 3 拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图 3 所示).设拖把头的质量为 m,拖杆质量可忽略;拖把头与 地板之间的动摩擦因数为 μ,重力加速度为 g.某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖 直方向的夹角为 θ.若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小.

图3 针对训练 如图 4 所示,质量为 m 的物体在恒力 F 作用下,沿水平天花板向右做匀速直线运动.力 F 与水平方 向的夹角为 θ,重力加速度为 g.则物体与天花板间的动摩擦因数 μ= .

图4 课堂要点小结

【课后练习】 知识点一 共点力作用下物体的平衡 1.物体在共点力作用下,下列说法中正确的是( ) A.物体的速度在某一时刻等于零,物体就一定处于平衡状态 B.一物体相对另一物体保持静止时,物体一定处于平衡状态 C.物体所受合力为零,就一定处于平衡状态 D.物体做匀加速直线运动时,物体处于平衡状态 2.如图 5 所示,物块在力 F 作用下向右沿水平方向匀速运动,则物块所受的摩擦力 f 与拉力 F 的合力方向应该是( ) A.水平向右 B.竖直向上 C.向右偏上 D.向左偏上 知识点二 利用平衡条件求解物体受力 图5 3.某物体处于平衡状态时受到四个力的作用,保持其中三个力大小和方向均不变,将另一个力 F 保持其大小 不变,方向转过 90° 角,则欲使物体仍保持静止状态,必须再加上一个大小为多大的力才行( ) A.F B. 2F C.2F D.3F 4.物体受到三个共点力 F1=7 N、F2=9 N 及未知力 F 作用而平衡,试讨论 F 的取值范围;若物体受到四个共 点力 F1=7 N、F2=9 N、F3=3 N 及未知力 F4 作用而平衡,则 F4 的取值范围如何呢? 知识点三 利用正交分解法分析平衡问题 5. 如图 6 所示,重力为 500 N 的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重 200 N 的物体,当绳与水平面成 60° 角时,物 体静止.不计滑轮与绳的摩擦.求地面对人的支持力和摩擦力.

图6
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