高中物理 第5章 力与平衡 第3、4节 力的平衡 平衡条件的应用教学案 鲁科版必修1-鲁科版高一必修1物理教学案.doc

第3、4节力的平衡__平衡条件的应用

1.物体的平衡状态是指静止状态或匀速直线运动状态。
2．物体平衡的条件是物体所受合外力为零，即F合＝0或Fx＝0，Fy＝0。
3．求解共点力平衡问题的方法有多种，力的三角形法、力的合成法、正交分解法等，物体受力个数多于三个力时一般要用正交分解法。
4．研究对象是相关联的多个物体的系统时采用整体法和隔离法相结合，一般原则是求系统内部间的相互作用时用隔离法，求系统受到的外力作用时用整体法。

一、共点力作用下物体的平衡条件
1．平衡状态
如果一个物体保持静止或做匀速直线运动，则这个物体就处于平衡状态。
2．共点力作用下物体的平衡条件
物体所受的合力为零，即F合＝0。
3．力的平衡
(1)力的平衡：作用在物体上的几个力的合力为零，这种情况叫做力的平衡。
(2)二力平衡条件：作用于物体上的两个共点力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
(3)三力平衡条件：三个共点力平衡时，任意两个力的合力必定与第三个力大小相等、方向相反，在同一直线上。
二、平衡的种类和稳度
1．平衡的种类
(1)稳定平衡：物体受到外力的微小扰动而偏离平衡位置时，在重力作用下能自动回到原来的位置，继续保持平衡状态，这种平衡叫稳定平衡。
(2)不稳定平衡：物体受到外力的微小扰动而偏离平衡位置时，它的重心降低，由于重力的作用不能自动回到原平衡位置，这种平衡叫不稳定平衡。
(3)随遇平衡：物体受到外力的微小扰动而偏离平衡位置时，物体的重心既不降低也不升高，始终保持平衡状态的平衡。
2．稳度指的是物体的稳定程度
物体的稳度大小由重心的高低和支持面的大小两个因素决定，重心越低，支持面越大，稳度就越大。
三、平衡条件的应用
1．物体的静态平衡
物体在力的作用下处于静止状态，称为静态平衡，处于静态平衡的物体所受的外力的合力为零。
2．物体在某方向的平衡
运动的物体在某一方向上所受的合力为零时，物体在该方向处于平衡状态。

1．自主思考——判一判
(1)物体的速度在某一时刻等于零时，就一定处于平衡状态。(×)
(2)物体相对另一物体保持静止时，一定处于平衡状态。(×)
(3)物体所受合外力为零时，就一定处于平衡状态。(√)
(4)大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力一定是平衡力。(×)
(5)若物体处于平衡状态，其所受合外力一定为零。(√)
2．合作探究——议一议
(1)物体保持静止与物体在某一时刻的速度为零是一回事吗？都处于平衡状态吗？
提示：不是一回事，物体静止时，速度等于零，合外力也等于零，而某一时刻速度等于零时，合外力不一定等于零。静止处于平衡状态，速度为零不一定处于平衡状态。
(2)走钢丝的杂技演员、不倒翁都能处于平衡状态，他们分别属于什么平衡？
提示：杂技演员属于不稳定平衡，不倒翁属于稳定平衡。
(3)我们都玩过垒积木，且积木垒得越高时，难度越大，积木倾倒的可能性越大，你能用力学原理解释吗？
提示：积木垒得越高时，重心越高，稳度越低，所以积木倾倒的可能性更大。

图5­3­1

对物体平衡状态的理解

1．从运动学的角度理解平衡状态
(1)平衡状态指的是物体处于静止或匀速直线运动状态，此时物体的加速度为零，反过来加速度为零的物体一定处于平衡状态。
(2)对静止的理解：静止与速度v＝0不是一回事。物体保持静止，说明v＝0，a＝0，两者同时成立。若仅是v＝0，a≠0，如上抛到最高点的物体，此时物体并不能保持静止，也就并非处于平衡状态。
2．从动力学的角度理解平衡状态
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．平衡状态与力的平衡的关系
eq\x(平衡状态)eq\o(,\s\up7(条件),\s\do5(结果))eq\x(力的平衡)

1．(多选)下列物体中处于平衡状态的是()
A．停在斜坡上的汽车
B．停在赛车道上刚好启动的汽车
C．物体沿粗糙斜面匀速下滑
D．抛出的篮球在空中运动到最高点的瞬间
解析：选AC停在斜坡上的汽车速度为零，加速度也为零，是静态平衡状态，故A正确；物体沿粗糙斜面匀速下滑，是物体做匀速直线运动的动态平衡状态，故C正确；停在赛车道上的汽车要启动是由静止到运动的过程，加速度不为零，所以不是平衡状态，故B错；篮球在空中运动到最高点的瞬间仍受到重力作用，加速度不为零，所以不是平衡状态，故D错。
2．(多选)下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是()
A．物体所受合力为零时物体一定处于平衡状态
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：选ACD物体处于平衡状