专题二 共点力的平衡及其应用
高一物理共点力的平衡及应用2
2.如图所示，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（ C ）
F1
F2
F4
3.若上题中逆时针转过90°又如何？（ D）
F3
2021/3/13
2021/3/13
高一物理共点力的平衡及应用2
学习目标
（1）知道在共点力作用下物体平衡 状态的概念。 （2）理解物体在共点力作用下的平 衡条件。 （3）学会应用实验方法研究物体在 共点力作用下的平衡条件，并能分析 求解有关实际问题。
2021/3/13
2021/3/13
一、平衡状态：
定义：如果物体保持 静止 或 匀速直线运动 的
2021/3/13
针对训练： 根据概念来判断下面的 物体是否处于平衡状态:
（1）静止在水平面上的木箱
是
（2）平直马路上在牵引力作用下匀速前进的汽车 是
（3）用细线悬挂在天花板上的静止小球
是
（4）刹车后停下来了的汽车
是
（5）用细线悬挂在天花板上的静止小球，在剪断 否 细线的瞬间 （6）竖直上抛达到了最高点的小球(不计空气阻 否 力)
2021/3/13
二、共点力作用下物体的平衡条件：
1.实验探究：
2.分析论证：
O
3.得出结论：
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。这三个力的合力为零。
三力平衡条件： F合= 0
推广到多个共点力平衡条件：
作用在物体上各力的合力为零，即：F合=0
2021/3/13
求多个力的合力时，可以先将各力分解为两组互相垂直的力， 再用代数运算求出每组力的代数和，最后求出要求的合力。
2023版高考物理一轮总复习专题2相互作用第3讲共点力的平衡及其应用课件
关 键 能 力·突 破 要 点
考点1 物体的受力分析 [基础考点] 1．受力分析的基本步骤
2．受力分析的常用方法 (1)整体法和隔离法． (2)假设法：在不确定某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在 的假设，然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判 断该力是否存在．
例1 (2021年武汉质检)水上飞伞是一项锻炼勇气和毅力的水上娱乐
筷子对玻璃珠的弹力
F2
不一
定比
玻璃
珠的重力大
，
F2 F1
＝cos
θ<1，故
F2<F1，故 A、B 错误．由以上分析知，θ 略微减小时，sin θ 值减小，F1
增大；tan θ 值减小，F2 增大，故 C 错误，D 正确．
2．(2021年辽宁适应性考试)如图所示，用轻绳系住
一质量为2m的匀质大球，大球和墙壁之间放置一质量为
律模拟变化
例4 (2019年全国卷Ⅰ)(多选)如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜
面顶端装有一光滑定滑轮．一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N.另一端
与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢
拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则
在此过程中
()
A．水平拉力的大小可能保持不变
考点3 动态平衡 [能力考点] 1．动态平衡：物体受力情况在缓慢变化，变化的每一刻物体都可 看作是受力平衡的状态．
2．分析动态平衡问题的常用方法
方法
步骤
(1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式
解析法 (2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况
(3)三力平衡还可列正弦定理和余弦定理分析
保持相对静止，A上表面水平．则在斜面上运动时，B
《共点力的平衡及其应用》 讲义
《共点力的平衡及其应用》讲义一、共点力的平衡概念在物理学中，共点力的平衡是一个非常重要的概念。
当一个物体受到多个力的作用，如果这些力的作用线相交于同一点，我们就称这些力为共点力。
而当物体在这些共点力的作用下保持静止或者做匀速直线运动时，我们就说这个物体处于平衡状态。
例如，放在水平桌面上静止的一本书，它受到重力和桌面给它的支持力，这两个力就是共点力，并且书处于平衡状态。
要判断一个物体是否处于共点力的平衡状态，需要满足两个条件：一是物体所受的合外力为零，二是物体的加速度为零。
二、共点力平衡的条件共点力平衡的条件可以用两种方式来表达。
第一种是从力的合成角度来看，如果物体受到多个共点力的作用，那么这些力的合力必然为零。
也就是说，将所有的力按照平行四边形定则进行合成，最终得到的合力应该是零向量。
例如，一个物体受到水平向左的力 F1 ＝ 5N，水平向右的力 F2 ＝3N，竖直向上的力 F3 ＝ 4N，竖直向下的力 F4 ＝ 4N。
那么水平方向上的合力为 F1 F2 ＝ 5N 3N ＝ 2N，竖直方向上的合力为 F3 F4 ＝ 4N4N ＝ 0N。
将这两个合力再进行合成，得到的总合力就是 2N 水平向左。
显然，物体不是处于平衡状态。
第二种是从力的分解角度来看，如果物体处于共点力平衡状态，那么将其中一个力分解为两个相互垂直的分力，这两个分力必然与其他力在相应方向上的分力大小相等、方向相反。
比如，一个斜面上静止的物体，受到重力、斜面给它的支持力和摩擦力。
将重力分解为沿斜面方向和垂直斜面方向的两个分力，这两个分力分别与摩擦力和支持力在相应方向上的分力平衡。
三、共点力平衡的应用共点力平衡在生活和工程中有着广泛的应用。
1、建筑工程在建筑施工中，起重机吊起重物时，重物所受的重力、起重机的拉力以及可能存在的风阻力等构成共点力。
为了保证重物平稳吊起，这些力必须达到平衡状态。
工程师在设计起重机的结构和参数时，需要充分考虑共点力平衡的条件，以确保施工的安全和稳定。
《共点力的平衡及其应用》 讲义
《共点力的平衡及其应用》讲义共点力的平衡及其应用讲义一、共点力的平衡概念咱们先来说说啥是共点力的平衡。
简单来讲，当几个力同时作用在一个物体上，并且这些力的作用线相交于同一点，要是这个物体处于静止状态或者做匀速直线运动，那咱们就说这个物体处于共点力的平衡状态。
想象一下，一个放在水平桌面上静止不动的木块，它受到重力、桌面给它的支持力，这两个力大小相等、方向相反，而且都作用在木块这个物体上，木块就处于平衡状态。
二、共点力平衡的条件那共点力平衡得满足啥条件呢？其实就俩：合力为零，合力矩为零。
合力为零好理解，就是所有力加起来，结果等于零。
比如说，一个物体受到水平向左的力 5N，同时又受到水平向右的力 5N，这两个力一合成，合力就是零，物体就能保持平衡。
合力矩为零可能稍微有点复杂。
咱们可以把力想象成让物体转动的“小能手”，要是这些力让物体转不动，那合力矩就是零。
比如说，一个跷跷板两端坐了两个小孩，重量一样，离中间的距离也一样，跷跷板就不会转动，这就是合力矩为零。
三、共点力平衡的常见类型1、静态平衡物体在静止状态下保持平衡，就像刚才说的放在桌上的木块。
2、动态平衡物体在运动过程中，速度的大小和方向都不变，比如在水平面上做匀速直线运动的小车。
四、共点力平衡问题的解法解决共点力平衡问题，咱们有好几种方法，下面给大家说一说。
1、合成法如果物体受到的力比较少，咱们可以把几个力合成一个力，让合力等于零，就能找到力之间的关系。
比如一个小球被两根绳子吊着，咱们可以把两根绳子的拉力合成一个力，这个力和小球的重力大小相等、方向相反。
2、分解法和合成法反过来，把一个力分解成几个力，让它们相互平衡。
比如说一个斜面上的物体，咱们可以把重力分解成沿着斜面和垂直斜面的两个分力，这两个分力分别和其他力平衡。
3、正交分解法这个方法比较常用。
咱们选两个相互垂直的方向，一般是水平和竖直方向，把所有的力都分解到这两个方向上，然后根据这两个方向上的合力都为零来列方程求解。
共点力的平衡及其应用
• • • • •
二.共点力平衡条件及应用 （一）三力以内物体的平衡 例1下列物体处于平衡状态的是( ) A．静止在粗糙斜面上的物体 B．物体在光滑斜面上由静止释放后沿斜面 自由下滑 • C．在平直公路上匀速行驶的汽车 • D．做自由落体运动的物体在刚开始下落时
• 练习1下列物体处于平衡状态的是( ) • A．静止在粗糙斜面上的物体 • B．物体在光滑斜面上由静止释放后沿斜面 自由下滑 • C．在平直公路上匀速行驶的汽车 • D．做自由落体运动的物体在刚开始下落时 • • 提示：物体速度为零，就是平衡吗？
• 例2如右图所示，长方形木块静止在斜面上， 斜面对木块的支持力和摩擦力的方向是？ • A沿斜面向下 • B 沿斜面向上 • C 垂直斜面向上 • D竖直向上
• 练习2物体在斜面上保持静止状态，下列说法 正确的是 • A 重力可分解为沿斜面向下的力和对斜面的 压力 • B 重力沿斜面向下的分力于斜面对物体的静 摩擦力是一对平衡力 • C 物体对斜面的压力与斜面对物体的支持力 是一对平衡力 • D 重力垂直于斜面方向的分力于斜面对物体 的支持力是一对平衡力
共点力的平衡及其应用
• • • •
【学习目标】 1.能对物体进行正确的受力分析 2.知道物体处于平衡状态的条件 3.掌握共点力作用下物体的平衡问题的处理 方法
• 【要点梳理】: • 1．物体在三个或三个以上力作用下处于平 衡状态时，通常应用正交分解法． • 2. 物体处于平衡状态时分为两类：一类是 共点力作用下物体的平衡；另一类是有固 定转动轴物体的平衡．在这一节我们只研 究共点力作用下物体的平衡． • 3. 共点力作用下物体的平衡又分为两种情 形，即静平衡(物体静止)和动平衡(物体做 匀速直线运动)．
• 解法2，图解法
专题二第讲共点力的平衡条件及其应用优秀课件
答案：A
图2－3－10
同类延伸：本题利用“相似三角形”求解动态平衡问题． 这类问题的特点是：物体在三力作用下动态平衡，且其中一个 力的大小和方向恒定，其他两个力的大小和方向都可变，这些 变化是由物体间距离的变化引起的，且题目还给出了有关边的 长度，这时要注意力的矢量三角形和几何三角形相似的知识运 用．
解析：M、m 整体受力如图2－3－6所示，由受力情况可 得，M相对地面有向左运动的趋势，受地面施加的向右的静摩 擦力，大小为Fcosθ，AD错误C正确；地面对M的支持力为 (M＋m)g＋Fsinθ，B错误．
答案：C
图2－3－6
1．(珠海 2012 届高三模拟)用轻弹簧竖直悬挂质量为m的 物体，静止时弹簧伸长量为L，现用该弹簧沿倾角为 30°的斜 面拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L，如图
题组1
对应考点1
1．(双选)如图 2－3－1 所示，质量分别为 m1、m2 的两个 物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速
直线运动(m1 在地面上，m2 在空中)，力 F 与水平方向成θ角． 则关于 m1 所受支持力 FN 和摩擦力 f 的大小正确的是( )
A．FN＝m1g＋m2g－Fsinθ B．FN＝m1g＋m2g－Fcosθ C．f＝Fcosθ
2 A.3tanα
图2－3－2
2 B.3cotα
C．tanα
D．cotα
解析：对于 A 和 B 物体进行受力分析，设 B 与斜面之间的 动摩擦因数为 μ，根据受力列出方程
2mgsinα＝μmgcosα＋2μmgcosα 求得 μ＝32tanα. 答案：A
题组2
对应考点2
3．如图2－3－3所示，细绳AO、BO等长，A点固定不动，
共点力的平衡及其应用
返回目录
专题2 共点力的平衡及其应用
要 点 自 主 归 纳
二、系统的平衡 1．平衡特征 零 (1)系统内每个物体的加速度均为 ______________． 静止 (2) 系 统 内 每 个 物 体 均 处 于 ____________ 或 _____________状态． 匀速直线运动 2．解题方法 一般先对整体或隔离体进行受力分析， 然后对整体或隔 离体分别应用平衡条件列方程求解， 其中重点是整体的受力 情况的分析．
专 题 考 能 突 破
F2.对木板进行受力分析，如图所示，则在竖直方向上由平 衡得 2F2cos θ＝G，轻绳剪去一段后，θ 增大，cos θ 减小， 故 F2 变大，选项 A 正确．
返回目录
专题2
共点力的平衡及其应用
专 题 考 能 突 破
[题根分析] 本题为典型的三力平衡问题， 通常处理三 力平衡问题的基本思路是将三力平衡转化为二力平衡，即 物体所受三个力中任意两个力的合力与第三个力 (一般将 已知力作为第三个力)等大、反向，并由此通过平行四边形 定则作出力的图示，然后由图示中出现的三角形应用三角 函数或几何关系求解未知力． [变式网络]
返回目录
专题2
共点力的平衡及其应用
专 题 考 能 突 破
变式题 1 如图 Z2－4 所示，一铁架台放于水平地面 上，其上有一轻质细线悬挂一个小球，开始时细线竖直， 现将水平力 F 作用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动 到虚线位置，铁架台始终保持静止，则在这一过程中( )
图 Z2－4 A．细线的拉力逐渐减小 B．铁架台对地面的压力逐渐增大 C．铁架台对地面的压力逐渐减小 D．铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大
图 Z2－3
返回目录
专题2
43 共点力的平衡及其应用 (上课用)精品PPT课件
D . 3F4
F4
例二、拱券桥的力学原理
F合＝FG
星期天依课本P 96“课外活动 ”自选 主题进行关于桥的调研或模型制作
为方便学习与使用课件内容， 课件可以在下载后自由调整
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
4.3 共点力作用下 物体的平衡
物体的静止状态
杠杆的平衡
物体的运动平衡： 珠峰跳伞 阳朔热气球观景 发光陀螺
一、共点力作用下物体的平衡状态
物体受共点力作用，保持静止或做匀速直线运动。。 注 1.运动学特征：加速度为零。
2.“保持”某状态 ≠“瞬时”某状态。
二、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用下平衡问题的 一般步骤
四、共点力的平衡条件的运用方法
参见案例1、案例2
①几何法：依“物体受三个共点力平衡时，任 意两力的合力与第三力是一对平衡力”作图求解。 ②代数法：将力正交分解，依“在任一方向上 物体所受合力为零”列方程组求解。即:
Fx 0 Fy 0
几何法的应用步骤
运 用 平 衡 条 件
代数法的应用步骤
运用平衡 条件
例一：如图所示，一物体在四个力F１、F2、F３、F４
作用下处于静止状态，若F４的方向沿顺时转过60°而保
持其大小不变，其余三个力的大小和方向均保持不变， 则此时物体所受到的合力大小为（ C ）
F合
A . F4
B . 3F4
F4
F其 它
2
2
C .F 4
14