共点力作用下物体的平衡

§共点力作用下物体的平衡（两课时）

【教学目标】

知识与技能

●知道共点力作用下物体的平衡概念，掌握在共点力作用下物体的平衡条件

●知道如何用实验探索共点力作用下的物体的平衡条件

●应用共点力的平衡条件解决具体问题

过程与方法

●用实验探索共点力作用下的物体的平衡条件

●进一步培养学生分析物体受力的能力和应用平衡条件解决实际问题的能力

情感态度与价值观

●通过对处于平衡状态的物体的观察和实验，总结出力的平衡条件，再用这个理论来解决和

处理实际问题，使学生树立正确的认识观

【重点难点】

重点：

●用实验探索共点力作用下的物体的平衡条件

●共点力平衡的特点及一般解法

难点：

●选用合适的解题方法求解共点力作用下的物体的平衡问题

●学会正确受力分析、正交分解及综合应用

【教学内容】

第一课时

【复习引入】

1．初中我们学习过两个力的平衡，请同学回答：二力平衡的条件是什么？（两力大小相等、方向相反，而且作用在同一物体、同一直线上）

2．平衡状态是一种常见的运动状态，请同学观察、思考，我们周围哪些物体是处于平衡状态？

这一节课就是在初中二力平衡的基础上，进一步学习在共点力作用下物体的平衡条件，并运用平衡条件解决具体的实际问题。

【新课教学】

一、平衡状态

1．共点力（复习回顾）：几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。

2．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。

⑴共点力作用下物体平衡状态的运动学特征：加速度为零。

⑵“保持”某状态与“瞬时”某状态有区别：

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，因而这一不能保持的静止状态不属于平衡状态。

二、共点力作用下物体的平衡条件

1．二力平衡条件：两力大小相等、方向相反，而且作用在同一物体、同一直线上。高中阶段我们学习了力的合成知识后，可以说成是：两力的合力为零。

物体受到两个以上力的共点力作用时，又遵循怎样的平衡条件呢？

〔实验探究〕三力平衡条件

⑴设计实验方案

方案1：弹簧秤两只，200g钩码两只，木板、白纸、图钉等，在竖直面内完成；

方案2：弹簧秤三只，细线三根，木板、白纸、图钉等，在水平面内完成；

方案3……

⑵比较上述方案的优缺点，学生任选一种完成实验。

点明：经过物理工作者多次精确实验证实：

2．三个共点力作用下的物体平衡条件：F合=0 或表述为：

任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。 再由此推广到：

3．多力作用下物体的平衡条件：F 合=0 4．在共点力作用下物体的平衡条件：

在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即： F 合=0

⑴ 力的平衡：作用在物体上的几个力的合力为零，这种情形叫做力的平衡。

⑵ F 合=0则在任一方向上物体所受合力也为零。将物体所受的共点力正交分解，则平衡条件可表示为下列方程组：F x =0，F y =0。

【例题剖析】

例题1：如图所示，一个半径为R ，重为G 的圆球，被长度为L 的细绳挂在竖直光滑墙上，则绳子的拉

力和墙壁对球的弹力各是多少？ 请学生分析解题方法并板演

本题可用：分解法、合成法、正交分解法、相似三角形法分别求解

拓展：若减小L ，上述二力大小将如何变化。

小结：解决共点力平衡问题的基本步骤：

①选取研究对象；

②对研究对象进行受力分析：

③建立适当的坐标，对力进行合成或分解； ④根据平衡条件列方程求解。

例题2：物体A 在水平力F 1=400N 的作用下，沿倾角θ=60°的斜面匀速下滑，

如图所示。物体A 受的重力G =400N ，求斜面对物体A 的支持力和A 与斜面间的动摩擦因数μ。 解析：采用正交分解法求解。

例题3：如图所示，细绳AO 、BO 能承受的最大拉力相同，其中绳长AO >BO .在O 点连接一段能承

受足够拉力的细绳OC ，逐渐增大C 端悬挂的重物的重力，问细绳AO 、BO 中哪一根先断？ 解析：用图解法或正交分解法求解，再用实验验证

拓展：若已知细绳AO 、BO 能承受的最大拉力分别为100N 和150N ，

α＝30°，β＝60°。若要绳不断，C 端下方悬挂的重物的最大重力为多少？

解析：用临界法比较哪根绳先断。 注意解题规范化。

【巩固练习】

1．下列物体中处于平衡状态的是（ ） A. 站在自动扶梯上匀速上升的人 B. 沿光滑斜面下滑的物体

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

2．如图所示，某个物体在F 1、F 2、F 3、F 4四个力的作用下处于静止状态，若F 4的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变化，其余三个力的大小和方向不变，则此时物体所受到的合力大小为（ ）

A.

24

F B. 2

34

F C. 4F D. 43F

3．三段不可伸长的细绳子OA 、OB 、OC 能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图所示，其中OA 是水平的，A 、B 端固定。若逐渐增加C 端所挂物体的质量，则最先断的绳（ ） A. 必定是OA B. 必定是OB

A

2

F 3

C. 必定是OC

D. 可能是OB，也可能是OC