1、5.3力的平衡学案【学习目标】1、知道共点力作用下的平衡状态2、通过理论分析和实验探究掌握共点力的平衡条件3、用实例了解平衡的种类以及稳度问题.【学习重点】1共点力作用下物体的平衡状态。2共点力的平衡条件。【知识要点】1什么是共点力：几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力就叫做共点力。2物体在共点力作用下的平衡状态。一个物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。3在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。推论：若物体在共点力作用下而平衡，则其中的某个力一定与其余的力的合力等值反向。4平衡状态的二个特征是： 加速度a = 0；
2、速度恒定；5物体所受的合力为零，在正交分解时常采用：Fx合=0； Fy合=06平衡的种类和稳度（1）不稳定平衡：如A球，当物体稍微偏离平衡位置一点，重心位置下降，就会失去平衡，且不能自动回到原来的平衡位置，这样的平衡叫不稳定平衡。（2）稳定平衡：如B球，当物体稍微偏离平衡位置一点，重心位置上升，就会失去平衡，但能自动回到原来的平衡位置，继续保持平衡，这样的平衡叫稳定平衡。（3）随遇平衡：如C球，当物体稍微偏离平衡位置一点，重心位置既不降低也不上升，物体始终保持平衡状态，这样的平衡叫随遇平衡。【问题探究】【问题1】物体的瞬时速度为零时物体一定处于平衡状态吗？物体的瞬时速度为零时与静止是不等价的，
3、这时物体不一定处于平衡状态。例如，将物体竖直上抛，物体上升到最高点时，其瞬时速度为0，但物体并不能保持静止状态，物体在重力作用下将向下运动。【问题2】缓慢移动的物体能否视为平衡状态？物理中的缓慢移动可认为物体的移动速度很小，即要多小有多小，故可认为其移动速度趋于零，因此，习题中出现“缓慢移动”都可理解为物体处于动态平衡状态【典型例题】 例1 质量为m的木块，被水平力F紧压在倾角=60的固定木板上，如图1a所示，木板对木块的作用力为多大？图1amF图1bmgFNN析与解块受力如图1b所示，首先要明确“木板对木块的作用力”指的应是木板对木块的摩擦力和弹力的合力N；“紧压”说明了木块处于静止状态.这
4、样就可以认为木块在重力mg、F、N的作用下而平衡，N=N，由“勾股定理”可得，N=即N=答案： F图2a例2 如图2a，质量为m的物体，在沿斜面向上的恒力F的作用下，沿倾角为的斜面匀速向上运动。已知斜面与物体间的动摩擦因数为，求外力F的大小。析与解物体受力如图2b所示，则 GG1G2FfN图2b沿斜面方向 mgsin + f = F垂直于斜面方向 N = mgcos又 f= N联立解得F = mgsin + mgcos答案： mgsin + mgcos（图3a）FBA NT1T2 ATFGA（图3b）例3 如图3a所示，重为GB的物体B放在水平地面上，轻细线通过滑轮将物体A、B连在一起，若用水
5、平力F重为GA的物体A使物体A、B均静止于图示位置，斜线与水平成角，F GB，不计滑轮的摩擦，则水平地面对A的支持力N、绳子对A的拉力T、地面对A的摩擦力f各为多大？ 析与解以B为研究对象，由平衡条件得T = GB，故绳的拉力大小恒定。对A，其受力如图3b所示， A在水平方向上合力为零，有f = F Tcos = F GBcos；A竖直方向合力为零，有N + Tsin = GA，所以N = GA Tsin = GA GBsin。答案： GB，F GBcos，GA GBsin【规律总结】（1）分析物体在多个不在一条直线上的共点力作用下平衡的问题时常用正交分解法，本题中A受的力除F外均在x轴和y轴
6、方向上，题目要求x轴方向的拉力F的取值，所以需要将F分解到x轴和y轴方向，便可列Fx合 = 0，Fy合 = 0的平衡方程。（2）求解这类物理量取值范围的问题，关键是确定其临界值。（3）静摩擦力是一种被动力，在物体受力情况发生变化时，它可以改变方向，并在一定范围内改变大小。另外，静摩擦力大小不能用f = N计算，只能通过物体受力情况的变化去判断静摩擦力大小的改变。【反思】收获疑问【达标训练】1 下列各组的三个点力，可能平衡的有 （ D ）A3N，4N，8N B8N，9N，20NC6N，7N，18ND7N，6N，11N2 如图所示，马踏飞燕是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技
7、巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝，飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上是因为（ D ）A马跑得快的缘故B马蹄大的缘故C马的重心在飞燕上D马的重心位置和飞燕在一条竖直线上3 如图所示，人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，则以下说法正确的是（ A ）A人受到重力和支持力的作用B人受到重力、支持力和摩擦力的作用C人受到的合外力不为零D人受到的合外力方向与速度方向相同ABO4 如图，把一个质量分布均匀的光滑球放在竖直墙OA与挡板OB之间静止，OA与OB间夹角为，把球受的重力G分解为垂直于OA的分力G1和垂直于挡板OB的G2若把挡板的B端向上移一点，使夹角减小一些则G1与G2的
8、大小的变化情况是（ A ）AG1变大，G2变大 BG1变大，G2变小CG1变小，G2变小 DG1变小，G2变大F5 如图，重力为G的物体受到与水平成 角的恒力F的作用，物体沿水平面做匀速直线运动，则（ ACD ）A地面对物体的支持力大小等于F FsinB物体对地面的压力大小等于GC物体所受摩擦力大小等于FcosD物体与地面之间的动摩擦因数等于 A6 物体A置于倾斜的传送带上(如图所示)，当传送带向上匀速运动或向下匀速运动时，物体A均与传送带保持相对静止，则以下关于物体A在上述两种情况下受力的描述，正确的是（ D ）A只有当A随传送带一起向上运动时，A所受的摩擦力才沿斜面向下B只有当A随传送带一
9、起向下运动时，A所受的摩擦力才沿斜面向上C当A随传送带一起向下运动时，A不受摩擦力作用D无论传送带向上或向下运动，传送带对A的作用力均相同7 在倾角为的斜面上，放一个光滑的质量为m的小球，球被竖直的木板挡住，如图，如果斜面与木板间都是光滑的，则球对斜面的压力大小为（ B ）Amgcos B Cmgtan Dmg8 如图，用细线悬挂一个均质小球靠在光滑竖直墙上，如把线的长度缩短，则球对线的拉力F、对墙的压力N的变化情况正确的是（ D ）AF、N都不变 BF减小，N增大CF增大，N减小 DF、N都增大9 如图，物体M静止于水平放置的木板上，在木板的倾角缓慢增大直到M开始滑动之前的过程中，物体对木板的压力N和M所受的摩擦力f的变化是（ C ）AN、f都增大 BN、f都减小CN减小，f增大 DN增大，f减小10 如图所示，匀速吊起重为G的水泥梁，如果绳子的最大拉力不大于G，则绳子与水泥梁间的夹角应不小于多大？解析：以水泥梁为研究对象，由平衡条件得2Fsin = G，得sin = ，假设F = G，则sin = ，即 = 30所以绳子与水泥梁间的夹角应不小于30。