1、第四章 物体的平衡第 1 节 共点力作用下物体的平衡1物体在共点力的作用下，保持_或做_，我们就说这个物体处于平衡状态共点力作用下物体的平衡条件是_其数学表达式为 F 合 _或Error! 其中 Fx 合 为物体在 x 轴方向上所受的合外力，F y 合 为物体在 y 轴方向上所受的合外力2共点力作用下物体的平衡条件(F 合 0) 的应用步骤(1)选定_，依据题意应该用整体法还是隔离法更有利于解决问题，应视具体问题而定(2)对研究对象进行准确的_，找出哪些物体对要研究的物体有力的作用(3)画出_，并将某些力进行合成或分解，作出平行四边形(4)根据平衡条件：_，列出平衡方程进行求解3下列情况下，物
2、体处于平衡状态的有( )A自由下落B沿斜面匀速下滑C物体被竖直向上抛出到达最高点时D处于超重状态的物体4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5一物体放在粗糙的水平面上，质量 m5 kg，物体与水平面间的动摩擦因数为0.3，当用水平力 F 作用在物体上时，物体恰好做匀速直线运动，则力 F 应为多少？【概念规律练】知识点一 共点力作用下物体的平衡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
3、于零，物体就一定处于平衡状态B一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物体做匀加速直线运动时，物体处于平衡状态2如图 1 所示，物块在力 F 作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块所受的摩擦力 f与拉力 F 的合力方向应该是( )图 1A水平向右 B竖直向上C向右偏上 D向左偏上知识点二 作用力、反作用力和平衡力的区别3下列选项中关于作用力、反作用力和一对平衡力的认识，正确的是( )A一对平衡力的合力为零，作用效果相互抵消，一对作用力与反作用力的合力也为零，作用效果也相互抵消B作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且性质相同，平衡力的性质
4、却不一定相同C作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且一对平衡力也是如此D先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力却是同时作用在同一个物体上4. 如图 2 所示，水平力 F 把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动，下列说法中正确的是( )图 2A作用力 F 跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力B作用力 F 与物体对墙壁的压力是一对平衡力C物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力D物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力 知识点三 利用平衡条件求解物体受力5某物体处于平衡状态时受到四个力的作用，保持其中三个力大小和方向均不变，将另一个力 F 保持其大小不变，方向转过
5、 90角，则欲使物体仍保持静止状态，必须再加上一个大小为多大的力才行( )AF B. F C2F D3F26物体受到三个共点力 F17 N、F 29 N 及未知力 F 作用而平衡，试讨论 F 的取值范围；若物体受到四个共点力 F17 N、F 29 N、F 33 N 及未知力 F4 作用而平衡，则 F4的取值范围如何呢？【方法技巧练】利用正交分解法分析平衡问题7. 如图 3 所示，重力为 500 N 的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重 200 N 的物体，当绳与水平面成 60角时，物体静止不计滑轮与绳的摩擦求地面对人的支持力和摩擦力图 38如图 4 所示，用绳 AC 和 BC 吊起一重物，绳与竖直方
6、向夹角分别为 30和 60，AC 绳能承受的最大的拉力为 150 N，而 BC 绳能承受的最大的拉力为 100 N，求物体最大重力不能超过多少？图 41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一瞬间2物体静止放置在粗糙斜面上，斜面对物体的作用力的方向是( )A垂直斜面向上 B可能沿斜面向下C竖直向上 D无法判断3下列关于物体的平衡状态的说法，正确的是( )A只有在静止和匀速直线运动状态，物体才处于平衡状态B做竖直上抛运动的物体，上升到最高点时速度为零，此瞬间物体处于平衡状态C若一个物体相对另一
7、个物体静止，则此物体处于平衡状态D若一个物体所受合外力为零，则此物体处于静止状态4下列各组的三个共点力不能使物体处于平衡状态的是( )AF 15 N，F 25 N，F 31 NBF 11 N，F 23 N，F 3 1 NCF 12 N，F 24 N，F 3 6 NDF 16 N，F 210 N，F 38 N5. 建筑工人用如图 5 所示的定滑轮装置运送建筑材料质量为 70.0 kg 的工人站在地面上，通过定滑轮将 20.0 kg 的建筑材料以 0.500 m/s2 的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g 取 10 m/s2)( )图 5A510 N B
8、490 NC890 N D910 N6. 如图 6 所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为 m 的照相机三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成 30角，则每根支架中承受的压力大小为( )图 6A. mg B. mg13 23C. mg D. mg36 2397. 图 7 中，a、b、c 为三物块，M、N 为两轻质弹簧，R 为跨过光滑定滑轮的轻绳，把它们按如图所示方式连接，并处于平衡状态( )图 7A有可能 N 处于拉伸状态而 M 处于压缩状态B有可能 N 处于压缩状态而 M 处于拉伸状态C有可能 N 处于不伸不缩状态而 M 处于拉伸状态D有可能 N 处于拉伸状态而 M 处于不伸不缩状态8
9、. 如图 8 所示，质量为 m 的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为 ，斜面的倾角为 30，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为( )图 8A. mg 和 mg B. mg 和 mg32 12 12 32C. mg 和 mg D. mg 和 mg12 12 32 329如图 9 所示，一物块置于水平地面上，当用与水平方向成 60角的力 F1 拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成 30角的力 F2 推物块时，物块仍做匀速直线运动若 F1 和 F2 的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为( )图 9A. 1 B23 3C. D132 12 32
10、10. 如图 10 所示，质量为 m 的物体悬挂在轻质支架上，斜梁 OB 与竖直方向的夹角为.设水平横梁 OA 和斜梁 OB 作用于 O 点的弹力分别为 F1 和 F2，以下结果正确的是( )图 10AF 1mgsin BF 1mgsin CF 2mgcos DF 2mgcos 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案11.质量 m2 kg 的木块放在水平木板上，在 F14 N 的水平拉力作用下恰好能沿水平面匀速滑行，如图 11 甲所示则木块与木板之间的动摩擦因数为多少？若将木板垫成倾角为37 斜面(如图乙所示)，要使木块仍能沿斜面匀速向上滑行，则沿平行于斜面向上的拉力 F2 应多大
11、？(已知 cos 370.8，sin 370.6，g10 N/kg)图 11第四章 物体的平衡第 1 节 共点力作用下物体的平衡答案课前预习练1静止 匀速直线运动 合力为零 0 0 02(1)研究对象 (2) 受力分析 (3) 受力示意图(4)F 合 03B 物体没有处于平衡状态一定是物体不处于静止或匀速直线运动状态，或者说物体受到的合力不为零，因此自由下落的物体不是处于平衡状态；沿斜面匀速下滑的物体，显然处于平衡状态；而竖直向上抛出到达最高点时的物体，尽管物体的瞬时速度为零，但它不处于静止状态，受到的合力不是零，因此也不处于平衡状态；处于超重状态的物体，因为具有向上的加速度或向上的分加速度，
12、合力不是零，也不是处于平衡状态4C515 N解析 Fmg0.3510 N15 N.课堂探究练1C2B 对物块进行受力分析如右图所示，除 F 与 f 外，它还受竖直向下的重力 G 及竖直向上的支持力 N，物块匀速运动，处于平衡状态，合力为零由于重力 G 和支持力 N 在竖直方向上，将重力和支持力等效成一个竖直向下的力，四力平衡转化为三力平衡，则根据三力平衡的原理，F 与 f 的合力必须和重力与支持力的合力等大反向，所以沿竖直方向向上故 B 正确点评 (1)三力平衡的特点：任意两个力的合力必和第三个力等大反向(2)n 个力共点平衡最终可以等效成二力平衡3B 作用力与反作用力是作用在两个不同物体上，
13、作用效果不能抵消，A 错；作用力与反作用力具有同时性、同性质的特点，而平衡力不一定具备这些特点，B 对，C 、D错点评 (1)作用力和反作用力一定作用在两个不同物体上，不能抵消，而平衡力一定作用在同一物体上，合力一定为零(2)作用力和反作用力一定是同种性质的力，而平衡力不一定是同种性质的力(3)作用力和反作用力总是同时产生，同时消失，而一对平衡力则不一定4CD 作用力 F 跟墙壁对物体的压力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，在一条直线上，是一对平衡力，因此选项 A 错误；作用力 F 作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不能成为平衡力(且由于不是两个物体间的相互作用力，因此
14、也不是作用力与反作用力)，选项 B 错误；在竖直方向上物体受重力，方向竖直向下，还受墙壁对物体的静摩擦力，方向竖直向上，由于物体处于平衡状态，因此这两个力是一对平衡力，选项 C 正确；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是两个物体间的相互作用力，因此是一对作用力与反作用力，选项 D 正确. 5B62 NF16 N 0 NF 419 N解析 物体受到 F1、F 2、F 三个共点力作用处于平衡状态，因此三力的合力为零，即F 与 F1、F 2的合力等大、反向；而 F1、F 2的合力大小范围是 2 NF 合 16 N，因此 F 的取值范围是 2 NF16 N；同理，若物体受到四个共点力 F1、F 2、F
15、 3及 F4作用而平衡，则 F4与 F1、F 2、F 3三力的合力等大反向因 F1、F 2的合力范围是 2 NF 1216 N，当 F12取 3 N 且方向与 F3反向时，F 1、F 2、F 3三力的合力最小，为 0 N；当 F1、F 2、F 3三力在同一方向时，其合力最大，最大值为 19 N因此 F4的取值范围是 0 NF 419 N.7100(5 ) N 100 N3解析 人和重物静止，所受合力皆为零，对物体受力分析得到，绳的拉力 F等于物重 200 N；人受四个力作用，将绳的拉力分解，即可求解且人受绳的拉力 F 大小与 F相同，则 FF 200 N.如右图所示，以人为研究对象，将绳的拉力
16、分解得水平分力 Fx Fcos 60200 N100 N12竖直分力 Fy Fsin 60200 N100 N32 3在 x 轴上，f 与 Fx二力平衡，所以静摩擦力 fF x100 N，在 y 轴上，三力平衡得，地面对人的支持力NGF y(500100 ) N100(5 ) N.3 3方法总结 正交分解法不仅可以应用于力的分解，也可应用于其他任何矢量的分解，我们选取坐标系时，可以是任意的，不过选择合适的坐标系可以使问题简化，通常坐标系的先取有两个原则：(1)使尽量多的矢量落在坐标轴上，(2)尽量使未知量落在坐标轴上8173.2 N解析 以重物为研究对象，重物受力如右图所示，重物静止，加速度为
17、零由平衡条件得TACsin 30T BCsin 600TACcos 30T BCcos 60G0由式可知 TAC TBC3当 TBC100 N 时，T AC173 N，AC 将断而当 TAC150 N 时，T BC86.6 N100 N将 TAC150 N，T BC86.6 N 代入式解得 G173.2 N所以重物的最大重力不能超过 173.2 N.课后巩固练1AC 2.C 3.A 4.B5B 对建筑材料进行受力分析根据牛顿第二定律有 Fmgma ，得绳子的拉力大小等于 F210 N然后再对人受力分析由平衡知识得 MgFN，得 N490 N，根据牛顿第二定律可知人对地面的压力为 490 N，B
18、 对6D 题中每根支架对照相机的作用力 F 沿每根支架向上，这三个力的合力等于照相机的重力，所以有 3Fcos 30mg，得 F mg，故 D 正确mg3cos 30 2397AD8A 等边三棱柱静止在斜面上，处于平衡状态，故所受合力为零，由受力分析可知其受重力、弹力和静摩擦力，画出受力分析图可知斜面对三棱柱的支持力 Nmgcos 30 mg，摩擦力 F1mgsin 30 mg，A 正确32 129B 当用 F1拉物块时，由平衡条件可知：F 1cos 60 (mgF 1sin 60)；当用 F2推物块时，又有 F2cos 30( mgF 2sin 30)，又 F1F 2，求得 2 ， B 正确cos 30 cos 60sin 30 sin 60 310D 由题可知，对悬挂的物体由力的平衡条件可知绳子的拉力等于其重力，则绳子拉 O 点的力也等于重力求 OA 和 OB 的弹力，选择的研究对象为作用点 O，受力分析如图，由平衡条件可知，F 1和 F2的合力与 T 等大反向，则由平等四边形定则和几何关系可得：F1mg tan ，F 2 ，则 D 正确mgcos 11(1)0.2 (2)15.2 N
