【學案導學設計】2020-2021學年教科版物理必修一作業(yè)：第4章-第1節(jié)-共點力作用下物體的平衡

第四章物體的平衡第1節(jié)共點力作用下物體的平衡1．物體在共點力的作用下，保持________或做____________，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)．共點力作用下物體的平衡條件是____________．其數(shù)學表達式為F合＝______或eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(Fx合＝,Fy合＝))其中Fx合為物體在x軸方向上所受的合外力，F(xiàn)y合為物體在y軸方向上所受的合外力．2．共點力作用下物體的平衡條件(F合＝0)的應用步驟(1)選定____________，依據(jù)題意應當用整體法還是隔離法更有利于解決問題，應視具體問題而定．(2)對爭辯對象進行精確?????的__________，找出哪些物體對要爭辯的物體有力的作用．(3)畫出________________，并將某些力進行合成或分解，作出平行四邊形．(4)依據(jù)平衡條件：____________，列出平衡方程進行求解．3．下列狀況下，物體處于平衡狀態(tài)的有()A．自由下落B．沿斜面勻速下滑C．物體被豎直向上拋出到達最高點時D．處于超重狀態(tài)的物體4．物體在共點力作用下，下列說法中正確的是()A．物體的速度在某一時刻等于零，物體就肯定處于平衡狀態(tài)B．物體相對另一物體保持靜止時，物體肯定處于平衡狀態(tài)C．物體所受合力為零，就肯定處于平衡狀態(tài)D．物體做勻加速運動時，物體處于平衡狀態(tài)5．一物體放在粗糙的水平面上，質(zhì)量m＝5kg，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.3，當用水平力F作用在物體上時，物體恰好做勻速直線運動，則力F應為多少？【概念規(guī)律練】學問點一共點力作用下物體的平衡1．物體在共點力作用下，下列說法中正確的是()A．物體的速度在某一時刻等于零，物體就肯定處于平衡狀態(tài)B．一物體相對另一物體保持靜止時，物體肯定處于平衡狀態(tài)C．物體所受合力為零，就肯定處于平衡狀態(tài)D．物體做勻加速直線運動時，物體處于平衡狀態(tài)2．如圖1所示，物塊在力F作用下向右沿水平方向勻速運動，則物塊所受的摩擦力f與拉力F的合力方向應當是()圖1A．水平向右 B．豎直向上C．向右偏上 D．向左偏上學問點二作用力、反作用力和平衡力的區(qū)分3．下列選項中關于作用力、反作用力和一對平衡力的生疏，正確的是()A．一對平衡力的合力為零，作用效果相互抵消，一對作用力與反作用力的合力也為零，作用效果也相互抵消B．作用力和反作用力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消逝，且性質(zhì)相同，平衡力的性質(zhì)卻不肯定相同C．作用力和反作用力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消逝，且一對平衡力也是如此D．先有作用力，接著才有反作用力，一對平衡力卻是同時作用在同一個物體上4.如圖2所示，水平力F把一個物體緊壓在豎直的墻壁上靜止不動，下列說法中正確的是()圖2A．作用力F跟墻壁對物體的壓力是一對作用力與反作用力B．作用力F與物體對墻壁的壓力是一對平衡力C．物體的重力跟墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力D．物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的壓力是一對作用力與反作用力學問點三利用平衡條件求解物體受力5．某物體處于平衡狀態(tài)時受到四個力的作用，保持其中三個力大小和方向均不變，將另一個力F保持其大小不變，方向轉(zhuǎn)過90°角，則欲使物體仍保持靜止狀態(tài)，必需再加上一個大小為多大的力才行()A．F B.eq\r(2)F C．2F D．3F6．物體受到三個共點力F1＝7N、F2＝9N及未知力F作用而平衡，試爭辯F的取值范圍；若物體受到四個共點力F1＝7N、F2＝9N、F3＝3N及未知力F4作用而平衡，則F4的取值范圍如何呢？【方法技巧練】利用正交分解法分析平衡問題7.如圖3所示，重力為500N的人通過跨過定滑輪的輕繩牽引重200N的物體，當繩與水平面成60°角時，物體靜止．不計滑輪與繩的摩擦．求地面對人的支持力和摩擦力．圖38．如圖4所示，用繩AC和BC吊起一重物，繩與豎直方向夾角分別為30°和60°，AC繩能承受的最大的拉力為150N，而BC繩能承受的最大的拉力為100N，求物體最大重力不能超過多少？圖41．下列物體中處于平衡狀態(tài)的是()A．靜止在粗糙斜面上的物體B．沿光滑斜面下滑的物體C．在平直路面上勻速行駛的汽車D．做自由落體運動的物體在剛開頭下落的一瞬間2．物體靜止放置在粗糙斜面上，斜面對物體的作用力的方向是()A．垂直斜面對上 B．可能沿斜面對下C．豎直向上 D．無法推斷3．下列關于物體的平衡狀態(tài)的說法，正確的是()A．只有在靜止和勻速直線運動狀態(tài)，物體才處于平衡狀態(tài)B．做豎直上拋運動的物體，上升到最高點時速度為零，此瞬間物體處于平衡狀態(tài)C．若一個物體相對另一個物體靜止，則此物體處于平衡狀態(tài)D．若一個物體所受合外力為零，則此物體處于靜止狀態(tài)4．下列各組的三個共點力不能使物體處于平衡狀態(tài)的是()A．F1＝5N，F(xiàn)2＝5N，F(xiàn)3＝1NB．F1＝1N，F(xiàn)2＝3N，F(xiàn)3＝1NC．F1＝2N，F(xiàn)2＝4N，F(xiàn)3＝6ND．F1＝6N，F(xiàn)2＝10N，F(xiàn)3＝8N5.建筑工人用如圖5所示的定滑輪裝置運送建筑材料．質(zhì)量為70.0kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽視繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對地面的壓力大小為(g取10m/s2)()圖5A．510N B．490NC．890N D．910N6.如圖6所示，置于水平地面的三腳架上固定著一質(zhì)量為m的照相機．三腳架的三根輕質(zhì)支架等長，與豎直方向均成30°角，則每根支架中承受的壓力大小為()圖6A.eq\f(1,3)mg B.eq\f(2,3)mgC.eq\f(\r(3),6)mg D.eq\f(2\r(3),9)mg7.圖7中，a、b、c為三物塊，M、N為兩輕質(zhì)彈簧，R為跨過光滑定滑輪的輕繩，把它們按如圖所示方式連接，并處于平衡狀態(tài)()圖7A．有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于壓縮狀態(tài)B．有可能N處于壓縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)C．有可能N處于不伸不縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)D．有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于不伸不縮狀態(tài)8.如圖8所示，質(zhì)量為m的等邊三棱柱靜止在水平放置的斜面上．已知三棱柱與斜面之間的動摩擦因數(shù)為μ，斜面的傾角為30°，則斜面對三棱柱的支持力與摩擦力的大小分別為()圖8A.eq\f(\r(3),2)mg和eq\f(1,2)mg B.eq\f(1,2)mg和eq\f(\r(3),2)mgC.eq\f(1,2)mg和eq\f(1,2)μmg D.eq\f(\r(3),2)mg和eq\f(\r(3),2)μmg9．如圖9所示，一物塊置于水平地面上，當用與水平方向成60°角的力F1拉物塊時，物塊做勻速直線運動；當改用與水平方向成30°角的力F2推物塊時，物塊仍做勻速直線運動．若F1和F2的大小相等，則物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)為()圖9A.eq\r(3)－1 B．2－eq\r(3)C.eq\f(\r(3),2)－eq\f(1,2) D．1－eq\f(\r(3),2)10.如圖10所示，質(zhì)量為m的物體懸掛在輕質(zhì)支架上，斜梁OB與豎直方向的夾角為θ.設水平橫梁OA和斜梁OB作用于O點的彈力分別為F1和F2，以下結果正確的是()圖10A．F1＝mgsinθB．F1＝eq\f(mg,sinθ)C．F2＝mgcosθD．F2＝eq\f(mg,cosθ)題號12345678910答案11.質(zhì)量m＝2kg的木塊放在水平木板上，在F1＝4N的水平拉力作用下恰好能沿水平面勻速滑行，如圖11甲所示則木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為多少？若將木板墊成傾角為α＝37°斜面(如圖乙所示)，要使木塊仍能沿斜面勻速向上滑行，則沿平行于斜面對上的拉力F2應多大？(已知cos37°＝0.8，sin37°＝0.6，g＝10N/kg)圖11第四章物體的平衡第1節(jié)共點力作用下物體的平衡答案課前預習練1．靜止勻速直線運動合力為零0002．(1)爭辯對象(2)受力分析(3)受力示意圖(4)F合＝03．B[物體沒有處于平衡狀態(tài)肯定是物體不處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，或者說物體受到的合力不為零，因此自由下落的物體不是處于平衡狀態(tài)；沿斜面勻速下滑的物體，明顯處于平衡狀態(tài)；而豎直向上拋出到達最高點時的物體，盡管物體的瞬時速度為零，但它不處于靜止狀態(tài)，受到的合力不是零，因此也不處于平衡狀態(tài)；處于超重狀態(tài)的物體，由于具有向上的加速度或向上的分加速度，合力不是零，也不是處于平衡狀態(tài)．]4．C5．15N解析F＝μmg＝0.3×5×10N＝15N.課堂探究練1．C2．B[對物塊進行受力分析如右圖所示，除F與f外，它還受豎直向下的重力G及豎直向上的支持力N，物塊勻速運動，處于平衡狀態(tài)，合力為零．由于重力G和支持力N在豎直方向上，將重力和支持力等效成一個豎直向下的力，四力平衡轉(zhuǎn)化為三力平衡，則依據(jù)三力平衡的原理，F(xiàn)與f的合力必需和重力與支持力的合力等大反向，所以沿豎直方向向上．故B正確．]點評(1)三力平衡的特點：任意兩個力的合力必和第三個力等大反向．(2)n個力共點平衡最終可以等效成二力平衡．3．B[作用力與反作用力是作用在兩個不同物體上，作用效果不能抵消，A錯；作用力與反作用力具有同時性、同性質(zhì)的特點，而平衡力不肯定具備這些特點，B對，C、D錯．]點評(1)作用力和反作用力肯定作用在兩個不同物體上，不能抵消，而平衡力肯定作用在同一物體上，合力肯定為零．(2)作用力和反作用力肯定是同種性質(zhì)的力，而平衡力不肯定是同種性質(zhì)的力．(3)作用力和反作用力總是同時產(chǎn)生，同時消逝，而一對平衡力則不肯定．4．CD[作用力F跟墻壁對物體的壓力作用在同一物體上，大小相等，方向相反，在一條直線上，是一對平衡力，因此選項A錯誤；作用力F作用在物體上，而物體對墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個力不能成為平衡力(且由于不是兩個物體間的相互作用力，因此也不是作用力與反作用力)，選項B錯誤；在豎直方向上物體受重力，方向豎直向下，還受墻壁對物體的靜摩擦力，方向豎直向上，由于物體處于平衡狀態(tài)，因此這兩個力是一對平衡力，選項C正確；物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的壓力是兩個物體間的相互作用力，因此是一對作用力與反作用力，選項D正確.]5．B6．2N≤F≤16N0N≤F4≤19N解析物體受到F1、F2、F三個共點力作用處于平衡狀態(tài)，因此三力的合力為零，即F與F1、F2的合力等大、反向；而F1、F2的合力大小范圍是2N≤F合≤16N，因此F的取值范圍是2N≤F≤16N；同理，若物體受到四個共點力F1、F2、F3及F4作用而平衡，則F4與F1、F2、F3三力的合力等大反向．因F1、F2的合力范圍是2N≤F12≤16N，當F12取3N且方向與F3反向時，F(xiàn)1、F2、F3三力的合力最小，為0N；當F1、F2、F3三力在同一方向時，其合力最大，最大值為19N．因此F4的取值范圍是0N≤F4≤19N.7．100(5－eq\r(3))N100N解析人和重物靜止，所受合力皆為零，對物體受力分析得到，繩的拉力F′等于物重200N；人受四個力作用，將繩的拉力分解，即可求解且人受繩的拉力F大小與F′相同，則F＝F′＝200N.如右圖所示，以人為爭辯對象，將繩的拉力分解得水平分力Fx＝Fcos60°＝200×eq\f(1,2)N＝100N豎直分力Fy＝Fsin60°＝200×eq\f(\r(3),2)N＝100eq\r(3)N在x軸上，f與Fx二力平衡，所以靜摩擦力f＝Fx＝100N，在y軸上，三力平衡得，地面對人的支持力N＝G－Fy＝(500－100eq\r(3))N＝100(5－eq\r(3))N.方法總結正交分解法不僅可以應用于力的分解，也可應用于其他任何矢量的分解，我們選取坐標系時，可以是任意的，不過選擇合適的坐標系可以使問題簡化，通常坐標系的先取有兩個原則：(1)使盡量多的矢量落在坐標軸上，(2)盡量使未知量落在坐標軸上．8．173.2N解析以重物為爭辯對象，重物受力如右圖所示，重物靜止，加速度為零．由平衡條件得TACsin30°－TBCsin60°＝0①TACcos30°＋TBCcos60°－G＝0②由式①可知TAC＝eq\r(3)TBC當TBC＝100N時，TAC＝173N，AC將斷．而當TAC＝150N時，TBC＝86.6N<100N將TAC＝150N，TBC＝86.6N代入式②解得G＝173.2N所以重物的最大重力不能超過173.2N.課后鞏固練1．AC2.C3.A4.B5．B[對建筑材料進行受力分析．依據(jù)牛頓其次定律有F－mg＝ma，得繩子的拉力大小等于F＝210N．然后再對人受力分析由平衡學問得Mg＝F＋N，