2019版新教材物理人教版必修第一册学案：3.5共点力的平衡 Word版含答案
文档属性
| 名称 | 2019版新教材物理人教版必修第一册学案：3.5共点力的平衡 Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 75.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-10-17 09:58:40 | ||
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文档简介
第5节 共点力的平衡
1．共点力
作用在物体的同一点，或作用线的延长线交于一点的几个力。
2．平衡状态
(1)静止：物体的速度和加速度都等于零的状态。
(2)匀速直线运动：物体的速度不为零，加速度为零的状态。
3．共点力平衡条件的推论过程
(1)二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反。
(2)三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，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。
(3)多力平衡：如果物体受多个共点力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力大小相等，方向相反。
4．共点力平衡的条件
(1)物体所受合外力为零，即F合＝0。
(2)若采用正交分解法，平衡条件为Fx＝0，Fy＝0。
典型考点一 共点力
1．关于共点力，下列说法中错误的是( )
A．作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，这两个力一定是共点力
B．作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，则这两个力是共点力
C．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点不在同一点上，则这几个力可能是共点力
D．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以汇交于一点，则这几个力是共点力
答案 A
解析 大小相等、方向相反的两个力作用在一个物体的两个点上，如果这两个力的作用线不相交，则它们不是共点力，如果这两个力的作用线相交于一点，则它们就是共点力，A错误；一对平衡力是作用在物体上同一点或者力的作用线交于一点的两个力，所以一对平衡力一定是共点力，B正确；作用在一个物体上的几个力，虽然它们的作用点不在同一点上，但它们作用线可能交于一点，它们可能是共点力，C正确；作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以汇交于一点，则这几个力一定是共点力，D正确。
典型考点二 平衡状态的理解
2．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，物体就一定处于平衡状态
B．物体相对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，就一定处于平衡状态
D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态
答案 C
解析 处于平衡状态的物体，从运动形式上来看是处于静止或匀速直线运动状态；从受力上来看，物体所受合力为零。物体某一时刻的速度为零，所受合外力不一定为零，故不一定处于平衡状态，A错误；物体相对于另一物体静止时，说明两物体运动状态相同，但是该物体不一定处于平衡状态，如当另一物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此时物体处于非平衡状态，B错误；物体所受合力为零，加速度为零，则物体一定处于平衡状态，C正确；物体做匀加速运动时，物体所受合力不为零，故不是平衡状态，D错误。
典型考点三 根据平衡条件分析物体受力
3．如图所示，物体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面体上，关于物体A受力的个数，下列说法中正确的是( )
A．A一定受两个力作用
B．A受两个力或者四个力作用
C．A可能受三个力作用
D．A一定受四个力作用
答案 B
解析 若拉力F大小等于物体A的重力，物体A与斜面体之间没有相互作用力，物体A只受到两个力作用；若拉力F小于物体A的重力，斜面体对物体A有支持力和静摩擦力，物体A受到四个力作用。B正确，A、C、D错误。
4．如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F的作用下，A、B保持静止。物体A的受力个数为( )
A．2 B．3
C．4 D．5
答案 B
解析 对A、B整体进行受力分析，由平衡条件可知水平方向不受力，故墙壁对物体A没有力的作用，竖直方向有F＝GA＋GB。隔离物体A并进行受力分析，受重力、B对A的弹力和摩擦力，共3个力，B正确。
典型考点四 根据平衡条件求解力的大小
5．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的作用下静止于P点。设滑块所受的支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ，则下列关系正确的是( )
A．F＝ B．F＝mgtanθ
C．FN＝ D．FN＝mgtanθ
答案 A
解析 滑块的受力情况如图所示，由平衡条件可得FNsinθ＝mg，FNcosθ＝F，联立解得FN＝，F＝，故只有A正确。
典型考点五 根据平衡条件判断力的变化
6．如图所示，在一水平长木板上放一木块P，缓慢抬起木板的右端，木块P和木板始终相对静止，则( )
A．木块受到木板的支持力减小、摩擦力减小
B．木块受到木板的支持力增大、摩擦力增大
C．木块受到木板的作用力大小不变、方向不变
D．木块受到木板的作用力大小变化、方向变化
答案 C
解析 对木块受力分析可知，木块受到重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力的作用。木块开始滑动前，木块受力平衡，所以摩擦力和重力沿斜面向下的分力相等，即f＝mgsinθ，缓慢抬起木板右端的过程中，木板与水平面之间的夹角一直增大，故木块所受的摩擦力一直在增大；木块受到的支持力FN＝mgcosθ，夹角增大的过程中，支持力一直在减小，A、B错误。由于木块一直处于平衡状态，故木块受到木板的作用力大小始终等于木块重力大小，方向始终为竖直向上，C正确，D错误。
7．(多选)如图所示为内壁光滑的半球形凹槽M，O为球心，∠AOB＝60°，OA水平，小物块在与水平方向成45°角的斜向上的推力F作用下静止于B处。在将推力F沿逆时针缓慢转到水平方向的过程中装置始终静止，则( )
A．M槽对小物块的支持力逐渐减小
B．M槽对小物块的支持力逐渐增大
C．推力F先减小后增大
D．推力F逐渐增大
答案 BC
解析 以小物块为研究对象，分析受力情况，如图所示，物块受到重力G、支持力FN和推力F三个力作用，根据平衡条件可知，FN与F的合力与G大小相等，方向相反。将推力F沿逆时针缓慢转到水平方向的过程中(F由位置1→3)，根据作图可知，M槽对小物块的支持力FN逐渐增大，推力F先减小后增大，当F与FN垂直时，F最小。A、D错误，B、C正确。
1．共点力
作用在物体的同一点，或作用线的延长线交于一点的几个力。
2．平衡状态
(1)静止：物体的速度和加速度都等于零的状态。
(2)匀速直线运动：物体的速度不为零，加速度为零的状态。
3．共点力平衡条件的推论过程
(1)二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反。
(2)三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，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。
(3)多力平衡：如果物体受多个共点力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力大小相等，方向相反。
4．共点力平衡的条件
(1)物体所受合外力为零，即F合＝0。
(2)若采用正交分解法，平衡条件为Fx＝0，Fy＝0。
典型考点一 共点力
1．关于共点力，下列说法中错误的是( )
A．作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，这两个力一定是共点力
B．作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，则这两个力是共点力
C．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点不在同一点上，则这几个力可能是共点力
D．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以汇交于一点，则这几个力是共点力
答案 A
解析 大小相等、方向相反的两个力作用在一个物体的两个点上，如果这两个力的作用线不相交，则它们不是共点力，如果这两个力的作用线相交于一点，则它们就是共点力，A错误；一对平衡力是作用在物体上同一点或者力的作用线交于一点的两个力，所以一对平衡力一定是共点力，B正确；作用在一个物体上的几个力，虽然它们的作用点不在同一点上，但它们作用线可能交于一点，它们可能是共点力，C正确；作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以汇交于一点，则这几个力一定是共点力，D正确。
典型考点二 平衡状态的理解
2．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，物体就一定处于平衡状态
B．物体相对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，就一定处于平衡状态
D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态
答案 C
解析 处于平衡状态的物体，从运动形式上来看是处于静止或匀速直线运动状态；从受力上来看，物体所受合力为零。物体某一时刻的速度为零，所受合外力不一定为零，故不一定处于平衡状态，A错误；物体相对于另一物体静止时，说明两物体运动状态相同，但是该物体不一定处于平衡状态，如当另一物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此时物体处于非平衡状态，B错误；物体所受合力为零，加速度为零，则物体一定处于平衡状态，C正确；物体做匀加速运动时，物体所受合力不为零，故不是平衡状态，D错误。
典型考点三 根据平衡条件分析物体受力
3．如图所示，物体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面体上，关于物体A受力的个数，下列说法中正确的是( )
A．A一定受两个力作用
B．A受两个力或者四个力作用
C．A可能受三个力作用
D．A一定受四个力作用
答案 B
解析 若拉力F大小等于物体A的重力，物体A与斜面体之间没有相互作用力，物体A只受到两个力作用；若拉力F小于物体A的重力，斜面体对物体A有支持力和静摩擦力，物体A受到四个力作用。B正确，A、C、D错误。
4．如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F的作用下，A、B保持静止。物体A的受力个数为( )
A．2 B．3
C．4 D．5
答案 B
解析 对A、B整体进行受力分析，由平衡条件可知水平方向不受力，故墙壁对物体A没有力的作用，竖直方向有F＝GA＋GB。隔离物体A并进行受力分析，受重力、B对A的弹力和摩擦力，共3个力，B正确。
典型考点四 根据平衡条件求解力的大小
5．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的作用下静止于P点。设滑块所受的支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ，则下列关系正确的是( )
A．F＝ B．F＝mgtanθ
C．FN＝ D．FN＝mgtanθ
答案 A
解析 滑块的受力情况如图所示，由平衡条件可得FNsinθ＝mg，FNcosθ＝F，联立解得FN＝，F＝，故只有A正确。
典型考点五 根据平衡条件判断力的变化
6．如图所示，在一水平长木板上放一木块P，缓慢抬起木板的右端，木块P和木板始终相对静止，则( )
A．木块受到木板的支持力减小、摩擦力减小
B．木块受到木板的支持力增大、摩擦力增大
C．木块受到木板的作用力大小不变、方向不变
D．木块受到木板的作用力大小变化、方向变化
答案 C
解析 对木块受力分析可知，木块受到重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力的作用。木块开始滑动前，木块受力平衡，所以摩擦力和重力沿斜面向下的分力相等，即f＝mgsinθ，缓慢抬起木板右端的过程中，木板与水平面之间的夹角一直增大，故木块所受的摩擦力一直在增大；木块受到的支持力FN＝mgcosθ，夹角增大的过程中，支持力一直在减小，A、B错误。由于木块一直处于平衡状态，故木块受到木板的作用力大小始终等于木块重力大小，方向始终为竖直向上，C正确，D错误。
7．(多选)如图所示为内壁光滑的半球形凹槽M，O为球心，∠AOB＝60°，OA水平，小物块在与水平方向成45°角的斜向上的推力F作用下静止于B处。在将推力F沿逆时针缓慢转到水平方向的过程中装置始终静止，则( )
A．M槽对小物块的支持力逐渐减小
B．M槽对小物块的支持力逐渐增大
C．推力F先减小后增大
D．推力F逐渐增大
答案 BC
解析 以小物块为研究对象，分析受力情况，如图所示，物块受到重力G、支持力FN和推力F三个力作用，根据平衡条件可知，FN与F的合力与G大小相等，方向相反。将推力F沿逆时针缓慢转到水平方向的过程中(F由位置1→3)，根据作图可知，M槽对小物块的支持力FN逐渐增大，推力F先减小后增大，当F与FN垂直时，F最小。A、D错误，B、C正确。