第五节 共点力的平衡条件
在日常生活中我们所见的有些物体将保持着原来静止或匀速直线运动状态（例：放在桌面上的物体，匀速运动的汽车等）由牛顿运动定律可知，物体的运动状态在力的作用下发生改变，因此，从物体受力的角度去寻找物体保持原状态的条件是解决问题的关键所在。 （一）
平衡状态
1. 共点力（复习回顾）：几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交 于一点，这几个力叫做共点力。
2. 平衡状态：一个问题在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我 们就说这个外同处于平衡状态。
⑴ 共点力作用下物体平衡状态的运动学特征：加速度为零。 ⑵ “保持”某状态与“瞬时”某状态有区别：
竖直上抛的物体运动到最该点时，这一瞬间的速度为零。但这一状态不能保持，因 而这一不能保持静止状态不属于平衡状态。 （二）
共点力作用下物体的平衡条件
1. 平衡条件：使物体处于平衡状态必须满足的条件 2. 平衡条件的理论推导
物体处于平衡状态→物体的运动状态不变→加速度为零→根据牛顿第二定律F=ma 有物体所受的合外力F合=0
反之亦然。
3. 共点力作用下的物体平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件： 在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零 F合=0
⑴ 力的平衡：作用在物体上的几个力的合力为零，这种情形叫做力的平衡。 ⑵ F合=0则在任一方向上物体所受合力也为零。将物体所受的共点力正交分解，则 平衡条件可表示为下列方程组：Fx=0，Fy=0。
⑶ 特例：
① 物体受两个共点力作用：若两个力组成平衡力，F合=0，则物体处于平衡状态。
② 物体受三个共点力作用：若任两个力的合力与第三力组成平衡力，F合=0，则物体处于平衡状态。 4. 平衡条件的实验验证
⑴ 用一个弹簧秤和钩码演示验证两力平衡的条件 ⑵ 用两个弹簧秤和一个钩码演示验证三力平衡的条件。
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如图4-1-1，结点O平衡时，记下两弹簧秤的示数F1、F2及方向，并按F1、F2的
大小和方向做出力的图示，根据平行四边形定则，做出力F1、F2的合力跟砝码对O的拉力大小F3（大小等于砝码重力G）存在大小相等方向相反的关系。如图4-1-2所示。
F1 F2
O G 图4-1-1
图4-1-2
【例1】下列物体中处于平衡状态的是（ ） A. 静止在粗糙斜面上的物体 B. 沿光滑斜面下滑的物体 C. 在平直路面上匀速行驶的汽车
D. 做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间
【解析】在共点力的作用下，物体如果处于平衡状态，则该物体必同时具有以下两个特点：从运动状态来说，物体保持静止或者匀速直线运动，加速度为零；从受力情况来说，合力为零。物体在某一时刻的速度为零，并不等同这个物体保持静止，如果物体所受的合外力不为零，它的运动状态就要发生变化，在下一个瞬间就不能静止的了，所以物体是否处于平衡状态要由物体所受的合外力合加速度判断，而不能认为物体某一时刻速度为零，就是处于平衡状态，本题的正确选项应为A、C。
物体在某一时刻的速度为零与物体保持静止是两个不同的概念。物体在某一时刻速度为零，并不能说明物体处于静止状态；物体处于平衡状态，也不一定速度为零。
【例2】如图4-1-3所示，某个物体在F1、F2、F3、F4四个于静止状态，若F4的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变的大小和方向不变，则此时物体所受到的合力大小为（ ）
F1 F2
力的作用下处化，其余三个力
3F4FA. 4 B. C. F4 D. 3F4
22【解析】由共点力的平衡条件可知，F1、F2、F3、F4的合力当的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变时，F1、F2、F3的
F4 F3
图4-1-3
应与等值反向。合力的的大小
仍为F4。但方向与F4成120°，由平行四边形法则可得，此时物体所受的合力大小为F4。所以本题正确的选项应为C。
【总结】共点力作用下物体平衡的运动学特征是保持静止或匀速直线运动状态。动力学特征是合力为
2
零。
【作业】略
板书设计： 平衡状态
共点力（复习回顾）：几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交 于一点，这几个力叫做共点力。
平衡状态：一个问题在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我 们就说这个外同处于平衡状态。
⑴ 共点力作用下物体平衡状态的运动学特征：加速度为零。 ⑵ “保持”某状态与“瞬时”某状态有区别： 共点力作用下物体的平衡条件
1. 平衡条件：使物体处于平衡状态必须满足的条件 2. 平衡条件的理论推导
物体处于平衡状态→物体的运动状态不变→加速度为零→根据牛顿第二定律F=ma 有物体所受的合外力F合=0
3. 共点力作用下的物体平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件： 4. 平衡条件的实验验证
⑴ 用一个弹簧秤和钩码演示验证两力平衡的条件 ⑵ 用两个弹簧秤和一个钩码演示验证三力平衡的条件。
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2024-2024学年高考物理模拟试卷
一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1．在平直公路上有甲、乙两汽车同向行驶，两车在0~t2时间内的v-t图像如图所示。已知两车在t1时刻并排行驶，下列说法正确的是
A．甲车的加速度越来越小
B．在0~t2时间内，甲车的平均速度等于C．在0时刻，甲车在乙车后面 D．在t2时刻，甲车在乙车前面
2．如图所示，带正电的点电荷Q固定，电子仅在库仑力作用下，做以Q点为焦点的椭圆运动，M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。φM、φN和EM、EN分别表示电子在M、N两点的电势和电场强度，则电子从M点逆时针运动到N点（ ）
v1?v2 2
A．φM＞φN，EM＜EN C．电子的动能减小
B．φM＜φN，EM＞EN D．电场力对电子做了正功
3．下列关于行星运动定律和万有引力定律的发现历程，符合史实的是（ ） A．哥白尼通过整理第谷观测的大量天文数据得出行星运动规律 B．牛顿通过多年的研究发现了万有引力定律，并测量出了地球的质量 C．牛顿指出地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的万有引力
D．卡文迪许通过实验比较准确地测量出了万有引力常量，并间接测量出了太阳的质量
4．如图所示，轻绳一端固定在O点，另一端拴有质量为m的球。在最低点给小球一水平初速度，使其在竖直平面内做圆周运动。小球运动到某一位置时，轻绳与竖直方向成?角。关于轻绳的拉力T和?角的关系式你可能不知道，但是利用你所学过的知识可以确定下列哪个表达式是正确的（ ）
4
A．T=a+3mgsinθ（a为常数） C．T=a+3mgcosθ（a为常数）
3mg（a为常数） sin?3mgD．T=a+（a为常数）
cos?B．T=a+
5．如图所示为六根与水平面平行的导线的横截面示意图，导线分布在正六边形的六个角，导线所通电流方向已在图中标出。已知每条导线在O点磁感应强度大小为B0，则正六边形中心O处磁感应强度的大小和方向（ ）
A．大小为零
B．大小2B0，方向沿x轴负方向 C．大小4B0，方向沿x轴正方向 D．大小4B0，方向沿y轴正方向
6．如图，a、b两个物块用一根足够长的轻绳连接，跨放在光滑轻质定滑轮两侧，b的质量大于a的质量，用手竖直向上托住b使系统处于静止状态。轻质弹簧下端固定，竖直立在b物块的正下方，弹簧上端与b相隔一段距离，由静止释放b，在b向下运动直至弹簧被压缩到最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内）。下列说法中正确的是（ ）
A．在b接触弹簧之前，b的机械能一直增加 B．b接触弹簧后，a、b均做减速运动 C．b接触弹簧后，绳子的张力为零
D．a、b和绳子组成的系统机械能先不变，后减少 7．下列核反应方程中，属于重核裂变的是（ ）
1441?17A．7N+2He??8O+1H
238924U???234Th+902He
B．
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高中物理第三章第五节共点力的平衡条件教案2粤教版必修1
