《2025年优化探究同步导学案高中物理必修第一册人教版》

要点1 共点力平衡的条件
1. 平衡状态
物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
2. 共点力平衡的条件
在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。

答案： 1.匀速直线 平衡状态 2.合力为0

一灯泡吊在天花板下，现用另一细绳将灯泡拉到如图位置，灯泡静止。

(1)此时灯泡受几个力？
(2)试根据二力平衡条件，推导说明：若一个物体受三个力作用而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力满足怎样的关系？
(3)上面探究的结论是否可以推广到多个力的平衡？

答案：
提示：
(1)受重力G和两根细绳的拉力$F_1$、$F_2$共三个力的作用。
(2)如图所示，灯泡受三个力的作用，将$F_1$和$F_2$合成，可以发现$F_1$和$F_2$的合力与重力G满足二力平衡，所以三个力平衡，则其中一个力与另外两个力的合力必定大小相等、方向相反。

(3)可以。若物体受多个力的作用而处于平衡状态，则这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等、方向相反。

[例1] (多选)下列运动项目中的运动员处于平衡状态的是(ACD)

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

答案： [例1] [答案] ACD
[解析] 物体处于平衡状态的条件是$F_{合}=0$，物体处于静止或匀速直线运动状态，故A、C、D正确；B项中运动员上升到最高点时$v=0$，$F_{合} \neq 0$，不会静止在最高点，故不是平衡状态，B错误。

[例2] 光滑水平面上，某物体在水平方向两个力的作用下处于静止状态，其中一个力$F$在大小不变的情况下，将其方向在水平面内逆时针转过$90°$，保持另一个力的大小、方向都不变，则欲使物体仍能保持静止状态，必须再施加的力的大小为 (B)

A.$F$
B.$\sqrt{2}F$
C.$2F$
D.$3F$

答案： [例2] [答案] B
[解析] 物体水平方向受到两个力的作用而处于静止状态，由共点力的平衡条件可知，力F与另一个力一定等大反向，当力F转过$90^{\circ}$时，力F与另一个力的合力大小为$\sqrt{2}F$，因此，欲使物体仍能保持静止状态，必须再施加一个大小为$\sqrt{2}F$的力，故B项正确。