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1、5.4 5.4 平衡条件的应用平衡条件的应用平衡条件的应用平衡条件的应用1.基本知识(1)物体的静态平衡：物体所受力的_为零，处于_的平衡状态(2)物体在某方向的平衡：运动的物体在某一方向上_时，在该方向上处于_状态(3)在共点力作用下的物体平衡的条件是 _(表达式)，用正交分解法解决共点力作用下的物体平衡问题时，平衡条件可叙述为_、_(表达式)合力合力静止静止合力为零合力为零平衡平衡F合合0Fx合合0Fy合合0平衡条件的应用平衡条件的应用 2思考判断(1)高空中沿直线匀速飞行的飞机处于平衡状态()(2)百米赛跑时，运动员在起跑的瞬时处于平衡状态()(3)所受合外力保持恒定的物体处于平衡状态(
2、)3探究交流如何判断物体是否处于平衡状态？【提示】物体处于平衡状态的实质是F合0(a0)与物体运动速度的大小，方向无关，如做竖直上抛运动的物体到达最高点时，速度虽然为零，但由于受重力作用，ag因此运动状态不断改变，只是瞬间速度为零，不能保持静止，不是平衡状态，如果物体所处的状态发生缓慢变化，物体变化过程中的任一状态都可以看成是平衡状态，以便对实际问题易于解决.如图甲所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是()AF1先增大后减小，F2一直减小BF1先减小后增大，F2一直减小CF1
3、和F2都一直减小DF1和F2都一直增大综合解题方略综合解题方略图解法分析图解法分析 动态平衡问题动态平衡问题 图图【规范解答】小球受力如图甲所示，因挡板是缓慢移动，所以小球处于动态平衡状态，在移动过程中，此三力(重力、斜面的支持力FN、挡板的弹力F)组合成一矢量三角形的变化情况如图乙所示(重力大小方向均不变，斜面对其支持力方向始终不变)，由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小，挡板对小球弹力先减小后增大，再由牛顿第三定律知B对甲甲 乙乙【答案答案】B描述物理现象的各物理量之间常存在着相互依赖、相互制约的关系，当其中某个物理量变化时其他物理量也将按照物理规律发生变化1物体的动态平衡是指物体在
4、运动中的平衡它是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢变化在此过程中，物体始终处于一系列的动态平衡状态2该类问题具有一定的综合性和求解的灵活性，分析处理物体动态平衡常用的方法有：矢量图解法、函数法、整体与隔离法、相似三角形法等一般来说，对于静力学动态问题，优先采用“矢量图解法”，将某一力据其作用效果分解，构建示意图，将各力之间的依赖、制约关系直观形象地体现出来，达到简捷迅速的判断目的1下列运动项目中的运动员处于平衡状态的是()A体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时B蹦床运动员在空中上升到最高点时C举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内D游泳运动员仰卧在水面静止不动时【解析】物体处于平衡状态的
5、条件是a0，B项中运动员在最高点时v0，而a0，故不是处于平衡状态，B错误，A、C、D正确【答案】ACD2下列关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是()A如果物体的运动速度为零，则必处于平衡状态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【答案答案】CD3一个物体受到三个共点力的作用，如果三个力的大小为如下各组情况，那么有可能使物体处于平衡状态的是()A1 N4 N7 NB2 N6 N9 NC2 N5 N8 N D6 N8 N6 N【解析】能否使
6、物体处于平衡状态，要看三个力的合力是否可能为零，方法是两个较小力加起来是否大于或等于最大的那个力，如果是就可能因为两个力的合力范围是|F1F2|FF1F2，若F3在此范围内，就可能与F平衡，故D正确【答案】D4在图中，能表示物体处于平衡状态的是()【解析】A图中物体做加速度逐渐减小的变加速运动，所受合力不为0，故不处于平衡状态；B图中物体做匀减速直线运动，所受合力不为0，故不处于平衡状态；C图中物体做匀速直线运动，所受的合力为0，故物体处于平衡状态；D图中物体受到逐渐减小的合力，故物体不处于平衡状态【答案】C5如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作
7、用下静止于P点设滑块所受支持力为N.OP与水平方向的夹角为.下列关系正确的是()图图【解析】小滑块受力分析如图所示，根据平衡条件得Nsin mgNcos F所以Fmg/tan Nmg/sin 因此只有选项A正确【答案】A【阅读材料】“马踏飞燕”与平衡美“马踏飞燕”(如图所示)又称“马超龙雀”、“铜奔马”，青铜制，高34.5 cm，长45 cm，宽10 cm，制作于东汉时期，出土于甘肃武威雷台墓，现收藏于甘肃省博物馆图图这匹正撒开四蹄飞奔的骏马体态矫健，每一部分都异常完美而匀称骏马昂首甩尾，头微微左侧，三足腾空，姿态动感强烈，只有右后足落在一只展翼疾飞的飞鸟背上，雕塑的重心显然经过了极其周密的计算，稳稳地落在踏鸟的一只足上，保持着精确的平衡骏马粗壮圆浑的身躯显示了它强大的力量，但其动作又是如此轻盈，以至于人们似乎忘记了它只是能过一足就将全身重量都放在了一只小小的飞鸟身上它嘶鸣着，额鬃、尾巴都迎风飘扬，充满了“天马行空”的骄傲；飞鸟似乎正回首而望，惊愕于同奔马的不期而遇这简直就是古人“扬鞭只共鸟争飞”诗句的真实体现！能取得如此非凡的艺术效果，作者想像力之卓越、构思之新颖以及铜铸工艺运用之巧妙，都令人惊叹不已“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝.