3.5 共点力的平衡 第二课时（第二版）-【物理优课PPT】2025-2026学年高中物理必修第一册同步PPT课件（人教版2019）

授课老师：牛顿 第二课时 1、知道什么是共点力 2、理解共点力的平衡的条件 3、应用正交分解法处理多力平衡 4、学会分析动态平衡问题 课标 定位 1、物理观念：共点力、平衡、正交分解 2、科学思维：学会用共点力的平衡条件解决实际问题；用正交分解法进行受力分析；利用解析法和图像法处理动态平衡问题 素养 阐释 注：此颜色为本课时内容 一、共点力 平衡典例分析 目 录 二、动态平衡的典例和解题技巧 三、课堂小结 共点力平衡典例分析 一 例题1、某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？ A B C G Ff FN A B C 理想模型 抽象 简化 受力 分析 一、共点力平衡典例分析 典例1 5 x y 方法一：正交分解法 FN G Ff A B C θ G2 G1 θ 沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系，把重力G沿两个坐标轴方向分解为F1和F2。三力平衡转化为四力平衡。 以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图： Ff＝μFN 解得 tanθ =μ 由几何关系可得：tanθ 可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m 一、共点力平衡典例分析 典例1 6 方法二：合成法 FN G G’ Ff A B C θ θ 由平衡条件 FN = Gc 以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图所示， Ff = Gsin 又： Ff = 由①②③④联立解得：h = 2.4 m 故，滑梯至少要 2.4 m高。 t ① ② ③ ④ 支持力和摩擦力的合力与重力等值反向 一、共点力平衡典例分析 典例1 7 合成法 把物体所受的力合成为两个力，则这两个力大小相等、方向相反，并且在同一条直线上。 FN G G’ Ff A B C θ θ x y FN G Ff A B C θ G2 G1 θ 正交分解法 把物体所受的力在两个互相垂直的方向上分解，每个方向上合力都为0。 两种方法 的特点 一、共点力平衡典例分析 典例1 8 一、共点力平衡典例分析 典例1 9 共点力平衡问题的解题步骤 FN G G’ Ff A B C θ θ x y FN G Ff A B C θ G2 G1 θ 1. 确定研究对象； 2. 对研究对象进行受力分析； 3. 根据共点力的平衡条件列方程； 常用方法：正交分解法、合成法 4. 求解平衡方程； 5. 讨论解的合理性和实际意义。 10 G A B O θ F3 F1 F2 F4 甲 一、共点力平衡典例分析 典例2 例题2、如图悬吊重物的细绳，其 O 点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角。若悬吊物所受的重力为G，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少？ G A B O θ F3 F2 F1 合成法 对于三力平衡问题，可以选择任意的两个力进行合成。对于甲： G A B O θ F3 F2 F1 F5 乙 G A B O θ F3 F2 F1 F6 丙 11 一、共点力平衡典例分析 典例2 G A B O θ x y F3 F1 F2 F1y F1x 正交分解法 如图，以O为原点建立直角坐标系。F2方向为x轴正方向，向上为y轴正方向。F1在两坐标轴方向的分矢量分别为F1x 和F1y 。因x、y两方向的合力都等于 0，可列方程： F2 － F1x ＝0 F1y － F3 ＝0 由（1）（2）式解得 F1＝G/cosθ，F2＝Gtanθ。 即绳 AO 和绳 BO 所受的拉力大小分别为 Gcosθ 和 G tanθ。 即 F2 － F1sinθ＝0 （1） F1cosθ－G ＝0 （2） 12 一、共点力平衡典例分析 典例3 例题3、如图示，BO为一轻杆，AO和CO为两段细绳，重物质量为m，在图示状态静止，求AO绳的张力。 C o A B T=G N F y Nx Ny Fx Fy 正交分解法 受力特点：三个力互相不垂直，且夹角（方向）已知。 13 一、共点力平衡典例分析 典例4 例题4、如图，半径为R的光滑半球的正上方，离球面顶端距离为h的O点，用一根长为l的细线悬挂质量为m的小球，小球靠在半球面上。试求小球对球面压力的大小。 相似三角形法 受力特点：三个力互相不垂直，且夹角（方向）未知。 F N G T 14 一、共点力平衡典例分析 典例5 例题5、城市中的路灯、无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量是G，角AOB 等于θ ，钢索AO对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大？ 方法一：解析法 A B o G θ 15