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第3节共点力的平衡

核心素养目标

物理观念

（1）知道什么是平衡状态及平衡状态的两种形式。

（2）掌握共点力的平衡条件及力的平衡的概念

科学思维

（1）能运用数学中的三角函数、几何关系等对力与平衡问题进行分析和推理。

（2）能从不同的角度解决力与平衡问题

科学态度

与责任

能欣赏“力与平衡”之美，通过应用共点力的平衡条件解答生产、生活中的问题，体会物理学知识的实际应用价值

知识点一物体的平衡状态

1.平衡状态：物体或做的状态。

2.举例：光滑水平面上匀速滑动的物块；沿斜面匀速下滑的木箱；竖直的石块、天花板上悬挂的吊灯等。

知识点二共点力的平衡条件

1.物体的平衡条件：共点力作用下物体的平衡条件是合力为，即F合＝0。

2.力的平衡：若作用在物体上的几个共点力的合力为0，就达到了力的平衡。

【情景思辨】

如图所示的是一滑梯的实物图，为保证小朋友的安全，在水平面铺设安全地垫。水平段与斜面段平滑连接。某小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下，经斜面底端后水平滑行一段距离，停在水平地垫上。

（1）小朋友沿粗糙的滑梯下滑时，受到重力、支持力、下滑力和摩擦力的作用。（）

（2）小朋友从滑梯顶端由静止开始下滑的瞬间，速度为零，处于平衡状态。（）

（3）小朋友静止在水平面上时，速度为零，所受合力为零，处于平衡状态。（）

（4）小朋友在滑梯上匀速下滑的一段过程中，所受合力为零，处于平衡状态。（）

要点一物体的受力分析

1.受力分析的概念

把研究对象（指定物体）在指定的物理环境中受到的外力都分析出来，并画出物体所受力的示意图，这个过程就是受力分析。

2.受力分析的依据

条件判断

根据力的产生条件是否满足来判断物体是否受到某个力的作用

效果判断

根据力的作用效果是否得以体现来判断物体是否受到某个力的作用

相互判断

利用力的作用的相互性，即施力物体同时也是受力物体，从一个物体是否受到某个力的作用来判断另一个物体是否受到相应的力的作用

3.受力分析的一般步骤

（1）明确研究对象，即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况，研究对象可以是单个物体（质点、结点），也可以是两个（或多个）物体组成的整体。

（2）隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。

（3）按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图。

【典例1】画出图中物体A的受力示意图，并写出力的名称和施力物体。

尝试解答

易错警示

受力分析的两点注意

（1）在进行受力分析时，一定要注意，我们分析的是物体“受到”的力，而不是物体对外施加的力。

（2）区分内力和外力：对几个物体组成的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力示意图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来内力变成了外力，要画在受力示意图上。

1.如图所示，壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行，关于它在此平面内的受力分析，下列图示中正确的是（）

2.如图甲、乙所示，A、B两物体并排放在光滑的水平面上，C物体叠放在A、B上，D物体是一光滑小球，悬挂在竖直线下端，且与斜面接触，若所有的接触面均光滑且都处于静止状态，下列说法中正确的是（）

A.B对A有弹力，且弹力方向水平向左

B.D与斜面接触时，斜面未发生形变

C.B对地面的压力大小等于B的重力

D.C受到竖直向上的弹力是由C发生微小形变而产生的

要点二共点力作用下物体的平衡条件

【探究】

仔细观图探究下列问题。

（1）这只鸟保持静止不动，这种状态是什么状态？

（2）若鸟静止不动，受几个力作用？

（3）若鸟静止不动，所受各个力的合力满足什么条件？

【归纳】

1.共点力的平衡条件：合力等于0，即F合＝0。

正交表示法F

其中Fx合和Fy合分别表示物体在x轴和y轴上所受的合力。

2.平衡条件的推论

（1）二力平衡：若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向。

（2）三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大、反向。

（3）多力平衡：若物体在n个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力必定与另外（n－1）个力的合力等大、反向。

【典例2】共点的五个力平衡，则下列说法中不正确的是（）

A.其中四个力的合力与第五个力等大反向

B.其中三个力的合力与其余的两个力的合力等大反向

C.五个力合力为零

D.撤去其中的三个力，物体一定不平衡

尝试解答

1.关于平衡状态，下列说法正确的是（）

A.做自由落体运动的