物理必修 第一册第三章 相互作用——力5 共点力的平衡学案设计

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2.理解共点力作用下物体的平衡条件。
【学习重点】共点力平衡问题的求解方法。
【学习难点】知道共点力的概念，会求解平衡问题。
【学习流程】
【自主先学】
知识点1：共点力的平衡条件
1：共点力：_______________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________。
2：平衡状态：物体在力的作用下保持__________或_______________状态，物体就处于平衡状态。
3：平衡条件：合外力为_______。
例1：若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是 （ ）
A．静止B．匀速直线运动C．速度为零D．各共点力的合力为零
例2：大小不同的三个力同时作用在一个小球上，以下各组中可使小球平衡的是 （ ）
A．2 N，3 N，6 N B．1 N，4 N，6 N
C．35 N，15 N，25 N D．5 N，15 N，25 N
【组内研学】
知识点2：平衡问题的解决方法
1：物体受二力作用时，利用_____________________求解．
2：物体受三力作用时，可用力的_____________、_______________等方法结合直角三角形、相似三角形等知识求解．
例3：如图在水平力F的作用下，重为G的物体沿竖直墙壁匀速下滑，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，物体所受摩擦力大小为( )
A．μFB．μ（F＋Ｇ） C．μ（F－Ｇ） D．Ｇ
例4：如图所示，在倾角为θ的斜面上，放一重力为G的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：球对斜面和挡板的弹力大小。
例5：如图所示，物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块所受的摩擦力Ff与拉力F的合力方向应该是 ( )
A．水平向右 B．竖直向上 C．向右偏上 D．向左偏上
知识点3：正交分解法
正交分解法．将处于平衡状态的物体所受的力，都分解为相互正交的两组 ，每一组的力都满足力的平衡条件．即Fx＝0，Fy＝0.这种方法常用于所受的力为三个力以上．
例6：如图所示，一个重为G的木箱放在水平地面上，木箱与水平面间的动摩擦因数为μ，用一个与水平方向成θ角的推力F推动木箱沿地面做匀速直线运动，则推力的等于
A．Fcsθ B．μＧ/（csθ－μsinθ）
C．μＧ/（1－μtanθ） D．Fsinθ
【交流促学】
知识点4：用图解法分析力的动态变化
用图解法分析力的动态变化，具有直观、便于比较的特点，它一般适用于研究对象受三个力作用的情况，且其中一个力大小、方向不变，另一个力方向不变，第三个力大小、方向均变化．应用时应注意以下几点： ①明确哪个力的_______、_________均不变的；②明确哪个力的_______是不变的；③明确哪个力的_____、______变化，以及变化的范围如何．
F1
F2
G
例7：重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？
【反馈评学】
1. 在下列图中，能表示物体处于平衡状态的是 ( )

2．如图所示，质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上．已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为30°，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为 ( )
A.eq \f(\r(3),2)mg和eq \f(1,2)mg B.eq \f(1,2)mg和eq \f(\r(3),2)mg
C.eq \f(1,2)mg和eq \f(1,2)μmg D.eq \f(\r(3),2)mg和eq \f(\r(3),2)μmg
3．如图所示，A、B两球完全相同，质量为m，用两根等长的细线悬挂在O点，两球之间夹着一根劲度系数为k的轻弹簧，静止不动时，弹簧位于水平方向，两根细线之间的夹角为θ，则弹簧的长度被压缩了 ( )
A.eq \f(mgtan θ,k) B.eq \f(2mgtan θ,k)
C.eq \f(mgtan \f(θ,2),k) D.eq \f(2mgtan \f(θ,2),k)
4．如图所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角都为45°，日光灯保持水平，所受重力为G，左右两绳的拉力大小分别为 ( )
A．G和G B. eq \r(2)/2G和eq \r(2)/2G
C.G/2和eq \r(3)/2G D.G/2和G/2
5．大小不同的三个力同时作用在一个小球上，以下各组中可使小球平衡的是 （ ）
A．2 N，3 N，6 NB．1 N，4 N，6 N
C．35 N，15 N，25 ND．5 N，15 N，25 N ( )
6．如图所示，物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块所受的摩擦力Ff与拉力F的合力方向应该是 ( )
A．水平向右 B．竖直向上
C．向右偏上 D．向左偏上
7：所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在 F1、F2和 F3三力作用下保持静止．下列判断正确的是 ( )
A．F1>F2>F3
B．F3>F1>F2
C．F2>F3>F1
D．F3>F2>F1
8: 光滑小球放在两板间，如图8所示，当OA绕O点转动使θ变小时，两板对球的压力FA和FB的变化为 （ ）
A．FA变大，FB不变 B．FA和FB都变大
C．FA变大，FB变小 D．FA变小，FB变大
9: 在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态．现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中
A．F1保持不变，F3缓慢增大 B．F1缓慢增大，F3保持不变
C．F2缓慢增大，F3缓慢增大 D．F2缓慢增大，F3保持不变
10: 质量为5.5kg的物体，受到斜向右上方与水平方向成370角的拉力F=25N作用，在水平地面上匀速运动，求物体与地面间的动摩擦因数(g=10m/s2)。
11：城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三解形的结构悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量为G，角AOB等于θ，钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大？
12：如图所示，重为500 N的人用跨过定滑轮的轻绳牵引重200 N的物体，当绳与水平面成60°角时，物体静止．不计滑轮与绳的摩擦．求地面对人的支持力和摩擦力．
13：在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示．仪器中一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球．无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度．风力越大，偏角越大，通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力的大小，那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？
14：如图所示，质量为m的物体，在水平力F的作用下，沿倾角为α的粗糙斜面向上做匀速运动，试求水平力的大小。已知动摩擦因数为μ
15： 如图所示，滑块A与小球B用一根不可伸长的轻绳相连，且滑块A套在水平直杆上．现用大小为10 N、与水平方向成30°角的力F拉B，使A、B一起向右匀速运动，运动过程中A、B保持相对静止．已知A、B的质量分别为2 kg、1 kg，重力加速度为10 m/s2，求：轻绳与水平方向的夹角θ；滑块A与水平直杆之间的动摩擦因数μ
16：如图所示，两个完全相同的球，重力大小均为G，两球与水平地面间的动摩擦因数都为μ，且假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，一根轻绳两端固定在两个球上，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力F，当绳被拉直后，两段绳间的夹角为α，问当F至少为多大时两球将会发生滑动？