课件34张PPT。第四章第1
节理解
教材新知把握
热点考向知识点一知识点二考向一考向二 应用
创新演练随堂基础巩固课时跟踪训练1．物体在共点力作用下保持静止或做
匀速直线运动的状态称为平衡状态。
2．在共点力作用下物体的平衡条件是
共点力的合力为零。
3．作用在物体上的几个力的合力为零，
这种情形叫力的平衡。共点力作用下物体的平衡状态[自学教材] 1．平衡状态
物体在共点力的作用下，保持 或做 运动的状态。
2．平衡状态与运动状态的关系
物体处于平衡状态时，加速度一定为零，速度不一定为零。 静止匀速直线[重点诠释] 1．从运动学的角度理解
处于平衡状态的物体处于静止或匀速直线运动状态，此种状态其加速度为零。即处于平衡状态的物体加速度为零，反过来加速度为零的物体一定处于平衡状态。
2．从力学的角度理解
处于平衡状态的物体所受的合外力为零，反过来物体受到的合外力为零，它一定处于平衡状态。 3．静态平衡与动态平衡
(1)静态平衡是处于静止状态的平衡，合力为零。
(2)动态平衡是匀速直线运动状态的平衡，合力为零。
4．平衡状态与力的平衡
平衡状态指物体的匀速直线运动或静止状态。力的平衡是作用在同一处于平衡状态的物体上的几个力所满足的一种关系。力的平衡是物体平衡的条件，物体处于平衡状态是力的平衡的结果。1．下列物体中处于平衡状态的是 ( )
A．F1赛道上汽车刚启动的一瞬间
B．物体做自由落体运动刚开始下落的一瞬间
C．第11届全运会上运动员撑杆跳到最高点的一瞬间
D．停在斜面上的汽车解析：A、B、C中物体的瞬时速度为零但加速度不是零，不是平衡状态，D项中物体静止处于平衡状态，故选D。
答案：D共点力作用下物体的平衡条件[自学教材] 1．平衡条件
要使物体保持平衡状态，作用在物体上的力必须满足的条件。 2．共点力平衡条件的实验探究
(1)实验探究：
如图4－1－1甲所示，将三个弹簧测力计放在一个平面内，并将三个弹簧测力计的挂钩挂在同一物体上。先将其中的两个成某一角度θ固定起来，然后用手拉第三个弹簧测力计。平衡时分别记下三个弹簧测力计的示数及作用力的方向，并按各力的大小、方向作出力的图示，根据力的平行四边形定则，看看这三个力有什么关系。(注意θ不宜过大或过小)
图4－1－1 由图4－1－1乙可以看出，其中两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反。 (2)实验结论：
物体在三个共点力作用下的平衡条件：任意两个力的合力与第三个力大小 、方向 ，且在同一条直线上。(即这三个共点力的合力为零)相等相反0004．力的平衡
作用在物体上的几个力的合力为 。零[重点诠释] 1．平衡条件的几个推论
(1)二力平衡条件：两个共点力大小相等、方向相反。
(2)三个力平衡条件：三个共点力平衡时，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反，而且在同一条直线上。 (3)物体在n个共点力同时作用下处于平衡状态时，这些力在任何一个方向上的合力均为零。其中任意(n－1)个力的合力必定与第n个力等值反向，作用在同一直线上。
(4)物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，各力首尾相接必构成一个封闭的多边形。 2．应用平衡条件解题的步骤
(1)明确研究对象(物体、质点或绳的结点等)。
(2)对研究对象进行受力分析。
(3)建立合适的坐标系，应用共点力的平衡条件，选择恰当的方法列出平衡方程。
(4)求解方程，并讨论结果。2．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、方向相反解析：物体速度为零时不一定处于平衡状态，如竖直上抛的物体到达最高点时速度为零，此时物体由于自身重力而使得所受合力不为零，故A错；物体速度大小不变，但方向可能改变，即物体不一定做匀速直线运动，故物体不一定处于平衡状态，所以B错。物体处于平衡状态时，满足F合＝0的条件，又因F合＝ ，要F合＝0，必须要Fx、Fy同时为零，故物体沿任意方向的合力都必为零，C正确。如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，要满足F合＝0的条件，则任意两个力的合力必与第三个力大小相等、方向相反，所以选项D对。
答案：CD对平衡状态的理解 [例1] 物体在共点力作用下，下列说法中正确的是
( )
A．物体的速度在某一时刻等于零时，物体一定处于平衡状态
B．物体相对于另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态
C．物体所受合力为零时，物体一定处于平衡状态
D．物体做匀加速运动时，物体一定处于平衡状态[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点：
(1)平衡状态的运动学特征。
(2)平衡状态与受力的关系。[解析] 物体在某时刻的速度为零，所受合力不一定为零，故不一定处于平衡状态，A错误；物体相对于另一物体静止，则说明该物体与另一物体具有相同的速度和加速度，也不一定处于平衡状态，B错误；物体做匀加速运动时，加速度不为零，一定不是平衡状态，D错误；只有C满足平衡条件，C正确。
[答案] C[借题发挥] (1)共点力作用下，物体处于平衡状态的运动学特征是a＝0。动力学特征是：合外力为零。
(2)静止和速度为零不是一回事，物体保持静止状态说明v＝0、a＝0同时成立，若有v＝0，a≠0，如自由下落开始时刻的物体，它此时的速度v＝0，但不能保持静止状态。下列物体中处于平衡状态的是 ( )
A．静止在粗糙平面上的物体
B．沿光滑斜面自由下滑的物体
C．在不光滑的水平面上匀速运动的木块
D．“神舟”七号的返回舱打开降落伞后减速下降
解析：A、C项中物体静止或匀速运动是平衡状态，B、D项中物体具有加速度，不是平衡状态，故选A、C。
答案：AC平衡条件的应用图4－1－2 [例2] 如图4－1－2所示，物体质量为m，靠在粗糙的竖直墙上，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，若要使物体沿墙向上匀速运动，试求外力F的大小。[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析：[借题发挥]
求解共点力平衡问题的关键是对研究对象受力分析并画出受力图，然后应用共点力平衡条件列方程求解。若例题中物体向下匀速运动，试求F的大小。点 击 下 图 进 入点 击 下 图 进 入课件40张PPT。第四章第2、3
节理解
教材新知把握
热点考向知识点一知识点二考向一考向二 考向三应用
创新演练随堂基础巩固课时跟踪训练1．物体处于平衡状态时，其合力为零，
物体在某个方向上合力为零时，该物
体在这个方向上也处于平衡状态。
2．解决共点力作用下的物体平衡问题的
基本方法有：力的合成法和分解法、
整体法和隔离法、相似三角形法等。
3．平衡分为稳定平衡、不稳定平衡和随
遇平衡。共点力平衡条件的应用[自学教材] 1．物体的静态平衡
物体所受的 为零，处于 的平衡状态。
2．物体在某个方向上的平衡
若运动的物体在某个方向上的 ，则在该方向上物体处于 状态。合力静止合力为零平衡[重点诠释] 1．选取研究对象的方法
(1)整体法：对物理问题的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法。
(2)隔离法：从研究问题的方便性出发，将物体系统中的某一部分隔离出来单独分析研究的方法。 (3)整体法、隔离法的选取原则：
通常在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内各物体(或一个物体的各部分)间相互作用时，用隔离法；有时解答一个问题需要多次选取研究对象，整体法和隔离法交替应用。 2．处理共点力平衡时常用的方法
(1)合成法与分解法：对于三力平衡问题，具体求解时有两种思路：一是将某两个力进行合成，将三力转化成二力，构成一对平衡力；二是将某个力沿另两个力的反方向进行分解，将三力转化为四力，构成两对平衡力，该法常用于三力中有两个力相互垂直的平衡问题。
(2)正交分解法：物体所受的合力为零，则在任一方向上物体所受的合力都为零，如果把物体所受的各个力进行正交分解，即将各力分别分解到x轴和y轴上，则共点力作用下物体的平衡条件还可以表示为：Fx合＝0，Fy合＝0。 (3)相似三角形法：“相似三角形”的主要性质是对应边成比例，对应角相等。在物理中，一般当涉及矢量运算，又构建了三角形时，若该三角形与图中的某几何三角形为相似三角形，则可用相似三角形法解题。图4－2－1
(4)矢量三角形法：物体受同一平面
内三个互不平行的力作用平衡时，这三
个力的矢量箭头首尾相接(如图4－2－1
所示)，构成一个矢量三角形。若三个力
的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零。利用三角形法，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力。矢量三角形作图分析法优点是直观、简便，但它仅适于解决三力平衡问题。图4－2－2
1. 如图4－2－2所示，一箱苹果沿着
倾角为θ的斜面，以速度v匀速下滑。
在箱子的中央有一个质量为m的苹果，
它受到周围苹果对它的作用力的方向
( )
A．沿斜面向上 B．沿斜面向下
C．竖直向上 D．垂直斜面向上解析：箱子沿斜面匀速下滑，处于平衡状态，此时箱子中央质量为m的苹果所受合外力为零，质量为m的苹果所受重力竖直向下，故周围苹果对它的作用力方向竖直向上，C正确，A、B、D错误。
答案：C 平衡的稳定性 1.平衡的分类
处于平衡状态的物体在受到外力的微小扰动而偏离平衡位置时，若物体能 到原先的状态，这样的平衡叫做稳定平衡；若物体 回到原先的状态，这种平衡叫做不稳定平衡；若物体在新的位置也能平衡，这种平衡叫做随遇平衡。自动恢复不能自动 2．决定平衡稳定性的因素
平衡能否稳定取决于重力作用线与 的相对位置。
3．稳度
物体的稳定程度。支持面2．下列关于平衡种类的说法正确的是 ( )
A．稳定平衡的物体受到扰动后重心会升高
B．不稳定平衡的物体受到扰动后重心会升高
C．随遇平衡的物体受到扰动后重心会降低
D．以上说法都不正确
解析：不稳定平衡的物体受到扰动后重心会降低，B项错；随遇平衡的物体受到扰动后重心高度不变，C项错。本题正确选项是A。
答案：A求解平衡问题的常用方法 [例1] 如图4－2－3所示，质量
为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三
段轻绳的结点为O。轻绳OB水平且B
端与放置在水平面上的质量为m2的物
体乙相连，轻绳OA与竖直方向的夹角
θ＝37°，物体甲、乙均处于静止状态。(已知：sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，tan 37°＝0.75，g取10 m/s2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求：图4－2－3
(1)轻绳OA、OB受到的拉力是多大？
(2)物体乙受到的摩擦力是多大？方向如何？
(3)若物体乙的质量m2＝4 kg，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，则欲使物体乙在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少？[思路点拨] 解答本题时应把握以下三点：
(1)平衡时结点O受平衡力作用，三个力的合力为零。
(2)OB绳的拉力与乙所受摩擦力平衡。
(3)甲的质量最大时乙所受摩擦力达最大值。[借题发挥] (1)对处于平衡的物体受力分析时，采用合成法和分解法均可，但要注意研究的对象。
(2)分解法和平衡法区别：
①研究对象不同：力的分解法研究的是某一个力，而平衡法研究的是处于平衡状态的某一物体或某一点。②解题的依据不同：力的分解法是根据某个力的作用效果，而平衡法是根据物体的受力平衡条件。在上例中，若物体甲的质量为m1″＝2 kg，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，则欲使物体乙在水平面上不滑动，物体乙的质量至少是多少？答案：5 kg整体法和隔离法处理平衡问题 [例2] 如图4－2－4所示，人重
600 N，木板重400 N，人与木板、木
板与地面间动摩擦因数皆为0.2，现
在人用水平力拉绳，使他与木板一
起向右匀速运动，则 ( )
A．人拉绳的力是200 N
B．人拉绳的力是100 N
C．人的脚给木板的摩擦力向右
D．人的脚给木板的摩擦力向左图4－2－4[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点：
(1)人与木板均处于平衡状态。
(2)人与木板间的摩擦力为静摩擦力。 [解析] 取人和木板作为一个整体，向右运动过程中受到的摩擦力f＝μN＝μ(G1＋G2)＝200 N，由平衡条件得，两绳的拉力均为100 N，B正确。
再取木板研究，受到人的摩擦力f′ ＝f－F拉＝200 N－100 N＝100 N，方向向右。C正确。
[答案] BC[借题发挥]
当一个系统处于平衡状态时，组成系统的每一个物体都处于平衡状态。一般地，当求系统内各部分间的相互作用时用隔离法；求系统受到外力作用时用整体法。整体法的优点是研究对象少，未知量少，方程数少，求解较简捷。在实际应用中往往将二者结合应用。1. 两个相同的质量均为m的物体用两块同
样的木板A、B夹住，使系统静止，如图
4－2－5所示，所有接触面均在竖直平面
内，求两物体之间的摩擦力。
解析：先对两个物体组成的整体受力分析可得2f＝2mg。解得木板对物体的摩擦大小f＝mg，方向竖直向上，再隔离物体1分析可得，此时木板对物体1的摩擦力与物体1的重力平衡，故两物体之间无摩擦力。
答案：0图4－2－5 图解法分析平衡问题 [例3] 用两根细绳OA、OB悬挂
一个重物G，如图4－2－6所示，其中
绳OA沿水平方向，OB沿斜上方。现
保持O位置不动，逐渐向上移动A点直
至细绳OA变为竖直。在这个过程中，
OA、OB绳上的拉力如何变化？图4－2－6
[思路点拨] 解答本题应把握以下三点：
(1)重物对O点拉力的作用效果是对BO、AO绳产生拉力。
(2)沿AO、BO方向分解重物的拉力。
(3)改变A点位置，分解重物的拉力。 [解析] 如图所示，A1、A2为绳
OA由水平方向变为竖直方向的过程
中，绳的A端先后经过的几个位置。
重物对O点的拉力F的大小等于重物
的重力G，方向竖直向下。当A先后经过各个位置时，将拉力F沿细绳的方向分解，由图知OA受到的拉力先减小后增加，OB绳受到的拉力一直减小。
[答案] OA绳上的拉力先减小后增加，OB绳上的拉力一直减小[借题发挥] (1)对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出力的矢量关系图，然后根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况，这种方法叫做图解法。
(2)利用图解法分析力的变化规律时，应当分析清哪个力是恒定不变的，哪个力是方向一定的，哪个力的大小和方向均改变，同时要分析出现最小值的力的条件。2．如图4－2－7所示，是给墙壁粉刷涂料用的涂料滚
的示意图，使用时，用撑杆推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓慢滚动，把涂料均匀粉刷到墙上，撑杆的重量和墙壁的摩擦力都忽略不计。而且撑杆足够长，粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓慢上推涂料滚，关于该过程中涂料滚对撑杆的压力F1、涂料滚对墙壁的压力F2，以下说法正确的是 ( )图4－2－7
A．F1增大，F2减小 B．F1减小，F2增大
C．F1、F2均增大 D．F1、F2均减小
解析：涂料滚的重力可分解为使涂料滚
压墙的分力和使涂料滚压杆的分力，如
图所示，慢慢上推涂料滚时，重力不变，
重力的水平分力的方向不变，斜向下的
分力与竖直方向的夹角减小，由图可得
F1、F2均减小。故D正确。
答案：D点 击 下 图 进 入点 击 下 图 进 入
