高中物理必修一第三章相互作用——力共点力的平衡

高中物理必修一第三章相互作用(思维导图)

高中物理必修一第三章相互作用力力是物体之间的相互作用，有力必有施力物体和受力物体力的大小、方向、作用点叫力的三要素用一条有向线段把力的三要素表示出来的方法叫力的图示力的类别按性质命名的力重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等按效果命名的力拉力、压力、支持力、动力、阻力等力的作用效果形变改变运动状态重力　基本相互作用由于地球的吸引而使物体受到的力重力的大小G=mg，方向竖直向下重心作用点叫物体的重心重心的位置与物体的质量分布和形状有关质量均匀分布，形状规则的物体的重心在其几何中心处薄板类物体的重心可用悬挂法确定备注重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引力弹力内容发生形变的物体，由于要恢复原状，会对跟它接触的且使其发生形变的物体产生力的作用，这种力叫弹力条件接触形变物体的形变不能超过弹性限度方向弹力的方向和产生弹力的那个形变方向相反大小弹簧的弹力大小由F=kx计算一般情况弹力的大小与物体同时所受的其他力及物体的运动状态有关，应结合平衡条件或牛顿定律确定

摩擦力产生的条件接触面粗糙有弹力作用有相对运动(或相对运动趋势)缺一不可方向跟接触面相切，与相对运动或相对运动趋势方向相反摩擦力的方向和物体运动方向可能相同，也可能相反，还可能成任意角度大小滑动摩擦力：f=μNFN为接触面间的弹力，可以大于G；也可以等于G；也可以小于G为滑动摩擦系数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力FN无关静摩擦由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解，与正压力无关大小范围0

受力分析受力分析确定研究对象，并隔离出来先画重力，然后弹力、摩擦力，再画电、磁场力检查受力图，找出所画力的施力物体，分析结果能否使物体处于题设的运动状态(静止或加速)，否则必然是多力或漏力合力或分力不能重复列为物体所受的力整体法和隔离体法整体法把几个物体视为一个整体，受力分析时，只分析这一整体之外的物体对整体的作用力，不考虑整体内部之间的相互作用力隔离法把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来，只分析该物体以外的物体对该物体的作用力，不考虑物体对其它物体的作用力方法选择涉及的问题是整体与外界作用时，应用整体分析法可使问题简单明了，而不必考虑内力的作用涉及的问题是物体间的作用时，要应用隔离分析法这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力注意点弹力和摩擦力都是产生于相互接触的两个物体之间，因此要从接触点处判断弹力和摩擦力是否存在，如果存在，则根据弹力和摩擦力的方向，画好这两个力画受力图时要逐一检查各个力，找不到施力物体的力一定是无中生有的.同时应只画物体的受力，不能把对象对其它物体的施力也画进去

_新教材高中物理第三章相互作用共点力作用下物体的平衡学案教科版必修第一册

1 6.共点力作用下物体的平衡

课标要求思维导图

1.知道平衡状态，掌握共点力的平衡条件，并会分析生产生活中的相关问题．

2．会对物体的受力进行分析．

3．会利用合成法或正交分解法分析计算平衡问题．

必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基

一、共点力作用下物体的平衡状态与平衡条件

1．如果物体保持静止或________运动状态，我们就说，这个物体处于平衡状态．

2．要使物体保持________状态，作用在物体上的力必须满足一定的条件，这个条件叫作平衡条件．

3．在共点力作用下物体的平衡条件是：物体受到的合力为________．如果用F合表示合力，那么这个平衡条件可以写成F合＝0.

二、平衡条件的应用

当物体受到多个共点力(在同一平面内)的作用时，也可用________的方法，将各个力沿选定的直角坐标分解，如果沿x轴方向的合力为零，沿着y轴方向的合力也为零，则物体处于平衡状态．平衡条件可写成{𝐹𝑥合=0𝐹𝑦合=0

这种分解方法，在解决多个共点力问题时经常会用到．

[举例] 共点力的平衡书、小球均处于平衡状态

2

[导学] 静止状态与速度为0不是一回事．物体保持静止状态，说明v＝0、a＝0两者同时成立．若仅是v＝0，而a≠0，物体处于非平衡状态．如上抛到最高点的物体，此时v＝0，但由于重力的作用，它的加速度a＝g，方向竖直向下，物体不可能停在空中，它会向下运动，所以物体并不能处于平衡状态．

关键能力·合作探究——突出综合性素养形成

探究点一共点力作用下物体的平衡条件及应用

1．平衡状态

平衡状态 ①静止；②匀速直线运动

静止 v＝0、a＝0同时具备的情形

匀速直线运动速度的大小、方向皆不变化

2.平衡条件

(1)F合＝0，物体所受到的合外力为零．

(2){𝐹𝑥合=0𝐹𝑦合=0，其中Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力．

3．由平衡条件得出的三个结论

2019-2020年新人教版高一物理必修一第三章第5节共点力平衡练习题(含答案及详解)

2019-2020年新人教版高一物理必修一第三章第5节共点力平衡练习题（含答案及详解）

1 / 10 共点力平衡

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 如图所示，走钢丝是一项传统的杂技项目，常常给观众带来惊险、刺激．走钢丝的过程中，演员往往手拿一根很长的木棍，关于木棍的作用，下列说法正确的是( )

A. 为了增大演员与钢丝间的压力 B. 为了增大演员与钢丝间的摩擦力

C. 为了调节演员自身重心的位置 D. 为了增加观众的观赏性

2. 如图所示，细绳AO与OB所能承受的最大拉力相同，则在不断增加重物G的重力过程中(吊重物的绳不会断) （）

A. OA绳先被拉断

B. OB绳先被拉断

C. OA绳和OB绳同时被拉断

D. 条件不足,无法判断

3. 如图所示，两小球A、B固定在轻杆的两端，并通过轻绳挂在光滑的定滑轮上，系统处于平衡状态。若A、B的质量之比为1:2，则OA、OB段的绳长之比为

A. B. C. D.

4. 跳伞运动员在空中打开降落伞一段时间后，保持匀速下降．已知运动员的重量为G1，圆顶形伞面的重量为G2，在伞面边缘有24条均匀分布的相同轻细拉线与运动员相连，每根拉线和竖直方向都成30°角．设运动员所受空气阻力不计，则每根拉线上的张力大小为（）

A.

B.

C.

D.

5. 如图所示，为运动员立定跳远脚蹬地起跳瞬间的受力示意图，正确的是（）

A. B. C. D.

6. 如图所示,两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后靠在墙上处于平衡状态,已知墙面光滑,水平地面粗糙,现将A球向上移动一小段距离,两球再次达到平衡,那么将移动后平衡状态和原来的平衡状态比较,地面对B球的支持力和摩擦力的大小变化情况是( )

A. 不变, 增大 B. 不变, 减小

C. 增大, 增大 D. 增大, 减小 7. 如图甲、乙所示，倾角为的固定斜面上分别有一个滑块M，图甲中滑块上表面水平，图乙中滑块的上表面平行斜面，在滑块M上分别有一个质量为m的物块，现在M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是（）

高中物理第三章相互作用共点力作用下的平衡状态

- 1 - 第三章 3.7共点力作用下的平衡状态

【学习目标】

1．知道什么是共点力作用下的平衡状态，理解共点力作用下物体的平衡条件。

2．能用牛顿运动定律解决平衡问题。

【学习任务】

一、平衡状态的理解

例1．下列事例中处于平衡状态的是( )

A．“神舟”号飞船匀速落到地面的过程 B．汽车在水平路面上启动或刹车的过程

C．汽车停在斜坡上 D．竖直上抛的物体在到达最高点的那一瞬间

共点力作用下物体的平衡状态

1．对静止状态的理解

静止与速度v＝0不是一回事，物体保持静止状态，说明v＝0，a＝0，两者同时成立．若仅是v＝0，a≠0，如上抛到最高点的物体，自由下落开始时刻的物体等，它们并非处于平衡状态．

2．平衡状态和运动状态的关系

平衡状态⇔ 静止状态匀速直线运动状态

我们在此所说的平衡主要是“平动”意义上的平衡，而非“转动”平衡，如水平光滑地面上高速旋转的陀螺就是一种转动平衡，高中阶段主要研究“平动”平衡．

3．共点力平衡的条件：物体所受合力为零

数学表达式有两种：(1)F合＝0，(2) Fx合＝0Fy合＝0

Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力．

二、共点力平衡问题

例2．如图所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡状态，若将F4＝5 N的力沿逆时针方向转动90°，其余三个力的大小和方向不变，则此时物体所受合力的大小为多少？

4．共点力作用下物体的平衡条件的常用推论 - 2 - (1)由F合＝0可知，每一方向上的合力均为零，则平衡条件又可表述为ΣFx＝0、ΣFy＝0(此推论一般应用于正交分解法求解平衡问题)．

(2)当物体处于平衡状态时，它所受的某一个力与它所受的其余力的合力大小相等、方向相反，作用在同一直线上(等效于二力平衡)．

(3)当物体受到三个互成角度的力(非平行力)作用而平衡时，这三个力必在同一平面内，且三个力的作用线或作用线的延长线必相交于一点(三力汇交原理)．

高中物理必修一第三章共点力平衡问题归纳

共点力平衡问题归纳

一知识要点：

1、平衡状态：静止或匀速直线运动，“缓慢”意味着每个过程可以看作平衡状态。

2、规律：0合F。

3、推论：

①两个力处于平衡状态则这两个力等大反向。

②三个力处于平衡状态则其中任意两个力的合力与第三个力等大反向。

③N个力处于平衡状态则其中任意一个力与剩余）（1N个力的合力等大反向。

4、解法：

①力的合成法

②力的正交分解法

③正弦定理（拉米定理）法

④相似三角形法

⑤矢量三角形图解法

二三力静态平衡题型分类

1、三个力中，有两个力互相垂直，第三个力角度（方向）已知。方法：力的合成与分解。

【例题】如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m 的小滑块，在水平力F的作用下静止P点。设滑块所受支持力为NF。OF与水平方向的夹角为。下列关系正确的是

A．tanmgF B．tanmgF

C． tanmgFN D．tanmgFN

2、三个力互相不垂直，但夹角（方向）已知方法：正交分解法或正弦定理

【例题】如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的．一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球．当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=60°两小球的质量比为2m：1m为（）

A．33 B．32 C．23 D．22

3、三个力互相不垂直，且夹角（方向）未知但存在几何边长的变化关系。方法：相似三角形法

【例题】如图所示，表面光滑为R的半球固定在水平地面上，球心O的正上方Oˊ处有一个

无摩擦定滑轮，轻质细绳两端各系一个小球挂在定滑轮上，两小球平衡时，若滑轮两侧

细绳的长度分别为Rl4.22，Rl5.21.则这两个小球的质量之比1m∶2m为

(不计小球大小)

A．24∶1 B．25∶1

_新教材高中物理第3章相互作用6共点力作用下物体的平衡学案教科版必修第一册

1 共点力作用下物体的平衡

学习目标：1.[物理观念]知道什么是平衡状态，理解共点力平衡的条件． 2.[科学思维]会利用合成法，分解法，图解法解决平衡及动态平衡问题． 3.[科学思维]会利用正交分解法处理平衡及动态平衡问题．

一、共点力作用下物体的平衡状态

1．平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态． 2．举例：光滑水平面上匀速滑动的物块；沿斜面匀速下滑的木箱；天花板上悬挂的吊灯等．

二、共点力作用下物体的平衡条件

1．共点力的平衡条件：合力为零，即F合＝0.

2．共点力平衡条件的另一种表达式

 Fx合＝0Fy合＝0

其中Fx合和Fy合分别是将所受的力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所受的合力．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)某时刻物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态． (×)

(2)物体只有在不受力作用时才能保持平衡状态． (×)

(3)所受合力保持不变的物体处于平衡状态． (×)

(4)物体处于平衡状态时加速度一定为零． (√)

(5)物体处于平衡状态时任意方向的合力均为零． (√)

2．若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是( )

A．静止的 B．匀速直线运动

C．速度为零 D．所受合力为零

D [平衡状态是指物体处于静止或做匀速直线运动的状态，A、B、C错误；处于平衡状态时物体所受的合力为零，D正确．]

3．(多选)下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是( )

A．如果物体的运动速度为零，则必处于平衡状态

B．如果物体的运动速度大小不变，则必处于平衡状态

C．如果物体处于平衡状态，则物体沿任意方向的合力都必为零 2 D．如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反

CD [物体运动速度为零时不一定处于平衡状态，A错误；物体运动速度大小不变、方向变化时，不是做匀速直线运动，一定不是处于平衡状态，B错误；物体处于平衡状态时，合力为零，物体沿任意方向的合力都必为零，C正确；任意两个共点力的合力与第三个力等大反向、合力为零，物体处于平衡状态，D正确．]

高中物理高一物理第三章《相互作用与力的平衡》单元教学设计

1.

1

2.

3.

编号核心内容物理观念科学思维科学探究科学态度与责任

1 生活中常见的力 ● ◎ ◎ ◎

2

力的合成 ● ●

● ◎

3

力的分解 ◎ ◎

○ ○

4 共点力的平衡

● ● ◎

●

单元学习价值

本单元以生活中常见的桥为背景，通过重力、重心的学

习，体会“等效替代”的思维方式。通过弹力和胡克定律的

学习，掌握探究实验的方法，经历用图像法处理数据，体会

推理、论证的科学思维。通过观察“微小形变”，体会“转

化放大”的思维方式。通过摩擦力的学习，领悟摩擦力在实

际生活和生产中的应用价值，培养实践意识。通过力的合成

与分解的学习，感悟“等效替代”的思维方法，通过实验探

究力的合成遵循的规律，尝试合作交流，培养推理、论证的

思维能力。通过共点力平衡的学习，能从物体平衡的普遍性

体会平衡条件的价值。通过本单元的学习，进一步形成相互

作用的物理观念，通过完成核心任务，提升模型建构的能力，

认识物理模型在探索自然规律中的作用，理解科学、技术、

社会、环境的关系。

1.

单元核心任

务单元核心任务分解教学内容课时安排

认识生活中

常见桥梁结

构，探究其中

所涉及的力

学原理

认识桥梁中常见

的三种力认识桥梁的重力、重心，认

识桥梁具体独立部分的弹

力

重力、弹力

胡克定律

摩擦力

3 通过实验理解胡克定律

认识滑动摩擦力和静摩擦

力，通过实验，探究摩擦力

的大小的规律

研究斜拉索桥相比于普通大桥是通过何种方式

减少桥墩数量的力的合成 2

研究赵州桥的拱形结构是如何承受巨大压力的力的分解

1

研究桥梁受力平

衡的条件共点力的概念及探究共点

力平衡的条件

共点力的平

衡

2 应用平衡条件制作测风力

装置

2.

单元核心任务分解

重点活动

教学内容课

时

安

排

认识桥梁中常见的

三种力 1. 演示实验，一个彩色塑料球高处松

第三章相互作用—力知识点高一上学期物理人教版

第三章相互作用——力

第1节重力与弹力

第2节摩擦力

第3节牛顿第三定律

第4节力的合成和分解

第5节共点力平衡

第三章相互作用——力

第1节重力与弹力

力：物体对物体的作用

力的三要素：大小、方向、作用点

力的示意图：大小、方向、作用点

力的图示：大小、方向、作用点、标度

力的作用效果：〔1〕使物体发生形变〔2〕转变物体运动状态

力的分类〔高中阶段主要依据以下三个角度划分〕：

①按性质〔产生本质〕分类：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等；

②按作用效果分类：拉力、推力、支持力、压力、动力、阻力等；

③按讨论对象分类：内力、外力等。

对物体受力分析步骤：〔1〕重力〔2〕弹力：推力、拉力、支持力、压力〔3〕摩擦力

重力:由于地球的吸引而使物体受到的力〔方向：竖直向下或垂直于水平面对下〕

G=mg(g随高度变大而变小、g随纬度变大而变大)

地球对地球外表物体的吸引力是万有引力〔方向：指向地心〕

重力是万有引力的一个分力，另一个分力是向心力，供应人跟随地球一起自传

弹力：发生弹性形变的物体由于要恢复原状而产生的力

弹性形变：撤去外力后能恢复原状的形变

弹力方向：与施力物体形变方向相反

弹力产生的条件：〔1〕接触〔2〕发生弹性形变

胡克定律:F=kx(x为伸长量或压缩量,k为劲度系数或倔强系数，与材料和匝数等有关)

第2节摩擦力

摩擦力：两个相互接触的物体发生相对运动或具有相对运动趋势时，接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力

静摩擦力：两个相互接触的物体具有相对运动趋势时，接触面上产生阻碍相对运动趋势的力

产生条件：〔1〕接触且发生弹性形变〔2〕接触面粗糙〔3〕有相对运动趋势

大小：max0静静ff

方向：与物体相对运动趋势方向相反

滑动摩擦力：两个相互接触的物体发生相对运动时，接触面上产生阻碍相对运动的力

产生条件：〔1〕接触且发生弹性形变〔2〕接触面粗糙〔3〕有相对运动

高中物理(新人教版)必修第一册同步习题：共点力的平衡(同步习题)【含答案及解析】

第三章相互作用——力

5 共点力的平衡

基础过关练

题组一平衡状态

1.(多选)下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是( )

A.如果物体的运动速度为零,则必处于平衡状态

B.如果物体的运动速度大小不变,则必处于平衡状态

C.如果物体处于平衡状态,则物体沿任意方向的合力都必为零

D.如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,则任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反

2.物体受到共点力的作用,下列说法中正确的是( )

A.在某一时刻速度等于0的物体一定处于平衡状态

B.相对于另一物体保持静止的物体一定处于平衡状态

C.物体所受合力为0,就一定处于平衡状态

D.物体做匀加速运动时,一定处于平衡状态

题组二共点力平衡的条件

3.一个物体受到三个共点力的作用,如果三个力的大小为如下各组中的情况,那么有可能使物体处于平衡状态的是 ( )

A.1 N 4 N 7 N B.2 N 6 N 9 N

C.2 N 5 N 8 N D.6 N 8 N 6 N

4.如图所示,有一只重为G的蜻蜓在空中沿虚线方向匀速直线飞行,在此过程中,蜻蜓受到空气对它作用力的方向是( )

A.a方向 B.b方向

C.c方向 D.d方向

5.一个质量为3 kg的物体被放置在倾角为α=30°的固定、光滑斜面上,在如图所示的甲、乙、丙三种情况下,物体处于平衡状态的是(g取10 N/kg)( )

A.仅甲图 B.仅丙图 C.仅乙图 D.甲、乙、丙图

题组三受力分析整体法和隔离法

6.(多选)如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈B上,现用大小均为F、方向相反的水平力分别推A和B,它们均静止不动(重力加速度大小为g),则( )

A.A与B之间一定存在摩擦力

B.B与地面之间可能存在摩擦力

C.B对A的支持力可能小于mg

D.地面对B的支持力的大小一定等于(M+m)g

7.(多选)如图所示,质量为m、顶角为α的直角劈和质量为M的正方体放在两竖直墙和一水平面间,处于静止状态。若不计一切摩擦,重力加速度大小为g,则( )

高中物理必修一第三章 相互作用——力 共点力的平衡

高中物理必修一第三章相互作用(思维导图)

_新教材高中物理第三章相互作用共点力作用下物体的平衡学案教科版必修第一册

2019-2020年新人教版高一物理必修一 第三章第5节共点力平衡练习题(含答案及详解)

高中物理第三章相互作用共点力作用下的平衡状态

高中物理必修一第三章共点力平衡问题归纳

_新教材高中物理第3章相互作用6共点力作用下物体的平衡学案教科版必修第一册

高中物理 高一物理 第三章《相互作用与力的平衡》单元教学设计

第三章相互作用—力知识点高一上学期物理人教版

高中物理(新人教版)必修第一册同步习题：共点力的平衡(同步习题)【含答案及解析】

最新人教版高中物理必修第一册第三章相互作用——力同步强化训练5.共点力的平衡

高中物理必修一第三章相互作用——力共点力的平衡

2019-2020年新人教版高一物理必修一第三章第5节共点力平衡练习题(含答案及详解)

高中物理高一物理第三章《相互作用与力的平衡》单元教学设计