《创新课堂》第三章 相互作用——力5.共点力的平衡 高中物理必修第一册（人教版）同步讲练测（教师版+学生版）

5.共点力的平衡 1.理解平衡状态，掌握共点力平衡的条件。 2.会根据平衡条件，利用合成法和正交分解法解决共点力的平衡问题。 知识点一　共点力平衡的条件 　情境：如图甲所示，小球被竖直向上抛出，运动到最高点时的速度等于0；一灯泡吊在天花板下，现用另一细绳将灯泡拉到图乙所示的位置，灯泡静止，此时灯泡受重力和两根细绳的拉力共三个力的作用。 问题：（1）图甲中，小球在最高点时是处于平衡状态吗？为什么？ （2）结合图乙，试根据二力平衡的条件，推导说明：若一个物体受三个力作用而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力满足什么关系？ （3）上述问题（2）的结论是否可以推广到物体在多个共点力作用下的平衡？ 1.平衡状态：保持　　　　或　　　　的状态。 2.共点力的平衡条件：物体所受到的　　　　。 【易错辨析】 1.只有静止的物体才受力平衡。（　　） 2.加速度始终为零时，物体一定处于平衡状态。（　　） 1.“静止”和“v＝0”的区别 静止是物体相对于地面的速度为0、加速度也为0的状态。 v＝0且a＝0→平衡状态（静止）。 v＝0但a≠0→非平衡状态（非静止）。 2.平衡条件的三个推论 （1）二力平衡：二力等大、反向，且为一对平衡力。 （2）三力平衡：任意两力的合力与第三个力等大、反向。 （3）多个力平衡：任意一个力与其他所有力的合力等大、反向。 【例1】　（对平衡状态的理解）下列物体处于平衡状态的是（　　） A.静止在水平地面上的杯子 B.做竖直上抛运动的小球在最高点 C.做自由落体运动的石块 D.沿斜面加速下滑的木块 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【例2】　（平衡条件的推论）如图所示，某个物体在F1、F2、F3和F4四个共点力作用下处于静止状态，若F4的方向沿逆时针转过120°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（　　） A. B.0 C.F4 D.F4 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识点二　共点力平衡条件的应用 解决共点力平衡的常用方法 合成法 物体在三个共点力作用下处于平衡时，将其中的任意两个力合成，其合力一定与第三个力平衡，从而把三力平衡问题转化为二力平衡问题 正交分解法 物体在三个或三个以上的共点力作用下处于平衡时，将物体所受的各个力均向两个互相垂直的方向上分解，然后分别在这两个方向上列平衡方程，此时平衡条件可表示为：＝0，＝0 【例3】　（合成法）（2023·浙江6月选考6题）如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G的光滑圆柱体静置其上，a、b为相切点，∠aOb＝90°，半径Ob与重力的夹角为37°。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为（　　） A.Fa＝0.6G，Fb＝0.4G B.Fa＝0.4G，Fb＝0.6G C.Fa＝0.8G，Fb＝0.6G D.Fa＝0.6G，Fb＝0.8G 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.风洞（如图甲）是测试飞机性能、研究流体力学的一种重要设备。某次飞行实验中，处于平衡状态的飞机机身水平，简化模型如图乙所示。其中发动机产生的牵引力F1沿水平方向，与机身所在平面（图中ab方向）平行；气流产生的升力F2的方向与机翼所在平面（图中cd方向）垂直，ab与cd之间的夹角为α＝30°。飞机的质量为m，重力加速度为g。下列关系式正确的是（　　） A.F1＝mg B.F1＝mg C.F2＝mg D.F2＝2mg 【例4】　（正交分解法）质量为m＝1 kg的风筝在牵线和恒定风力的作用下处于平衡状态。如图是此模型的截面图，已知风筝平面与水平面的夹角为37°，牵线与风筝平面的夹角为53°，风力与风筝平 ... ...