3.5 共点力的平衡 课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

该高中物理课件聚焦共点力平衡的条件及应用，通过“思考与讨论”中木棒平衡受力分类的课堂导入，衔接力的合成与分解知识，引导学生区分共点力与平行力，为平衡条件推导及动态平衡问题分析搭建学习支架。 其亮点在于以新课标核心素养为导向，通过模型建构（忽略物体形状构建共点力模型）、科学推理（合成法、正交分解法推导平衡条件）设计教学，结合滑梯承重、悬吊重物等实例，融合整体法与隔离法，助力学生提升受力分析能力，也为教师提供清晰重难点及多样化解题教学思路。

人教版必修第一册 第三章 相互作用——力 3.5 共点力的平衡 学习目标 物理观念 1. 物质观念：认识物体在平衡状态下的受力载体特性，理解实际物体简化为质点的条件。 2. 运动与相互作用观：掌握共点力作用下物体静止或匀速直线运动的平衡条件（合力为零），明确力的等效替代（合力与分力）关系。 学习目标 科学思维 1. 模型建构：能构建共点力平衡的物理模型，忽略次要因素（如物体形状对受力点的影响）。 2. 科学推理：运用力的合成与分解（平行四边形定则）推导平衡条件，通过正交分解法分析多力平衡问题。 3. 科学论证：对平衡状态的受力分析结果进行验证，判断推理过程的逻辑性。 学习目标 科学探究 1. 探究能力：设计实验（如用弹簧测力计研究三力平衡），收集数据并分析误差来源。 2. 创新意识：尝试用不同方法（合成法、分解法）解决同一平衡问题，优化解题思路。 学习目标 科学态度与责任 1. 严谨态度：规范受力分析步骤（确定研究对象、画受力图），避免漏力或多力。 2. 社会责任：认识平衡原理在工程（如桥梁承重）、生活（如物体稳定放置）中的应用，体会物理与实践的联系。 重点： 1.共点力平衡的条件及其应用。 2.动态平衡问题的处理方法。 3.整体法和隔离法在受力分析和平衡问题中的应用。 难点：1.动态平衡问题的处理方法。 2.整体法和隔离法在受力分析和平衡问题中的应用。 图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G的木棒在力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类？你是根据什么来划分的？ 课堂导入——思考与讨论 　　上述问题，我们可以将四种情况分成两类，一是共点力，二是平行力。丁图可以很明显看出来是三个力作用于同一点，甲图三个力虽然不是作用于同一点，但是三个力的延长线交于一点，所以也是共点力。 　　如果几个力共同作用于同一点上，或者虽然不作用在同一点上，但它们的作用线交于一点，这样的一组力，叫作共点力。 一、共点力 二、共点力平衡的条件 观察两幅图中物体有什么共同特点？ 二、共点力平衡的条件 匀速行驶的汽车 1.平衡状态 （1）定义：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）“静止”和“v=0”的区别和联系 v=0 a=0时，静止，处于平衡状态 a≠0时，不静止，处于非平衡状态，如自由落体初始时刻 二、共点力平衡的条件 根据初中所学过的二力平衡的知识，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力平衡。二力平衡时物体所受的合力为0。 探究新知——思考与讨论 如果物体受到三个力的作用，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 我们可以根据平行四边形定则，求任意两个力的合力为一个力，最终把三力平衡问题转化为二力平衡问题。即三力的合力为0。 探究新知——思考与讨论 如果物体受到三个以上的力作用，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 我们可以根据平行四边形定则，任意一个力与其余各力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，最终把多力平衡问题转化为二力平衡问题。即物体所受的合力为0。 探究新知——思考与讨论 2.共点力平衡的条件 （1）条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 （2）公式：F合＝0，或Fx合=0和Fy合＝0。 （3）由平衡条件得出的三个结论： 二、共点力平衡的条件 【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 三、典例分析 G Ff A B C FN 解析： x y F1 F2 以小孩为研究对象，受力分析 Ff＝μFN 解得：tanθ =μ 由几何关系可得：tanθ 可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m θ 三、典例分析 应用共点力平衡条件解题的步骤: (1)明确研究对象(物体、质点或绳的结点等)。 (2)分析研究对象所处的运动状态，判定其是否处于平衡状态。 (3)对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。 (4)建立合适的坐标系，应用共点力的平衡条件，选择恰当的方法列出平衡方程。 (5)求解方程，并讨论结果。 三、典例分析 【例题2】(来自教材)生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图所示，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大？ 三、典例分析 方法1：合成法 解析： F4为F1和F2的合力， 则F4与F3平衡， 即：F4 ＝ F3 ＝G 三、典例分析 方法2：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 即 F2 － F1sinθ＝0 (1) F1cosθ－G ＝0 (2) 由(1)(2)式解得:F1＝G/cosθ，F2＝Gtanθ。 三、典例分析 处理平衡问题的常用方法 方法 内容 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反 分解法 物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件 正交分 解法 物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件 力的三角形法 对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力 四、动态平衡 物体受到的共点力中有几个力会发生“缓慢”变化，而变化过程中物体始终处于一种“动态”的平衡状态中，我们把这样的状态称为动态平衡状态。 1.定义 四、动态平衡 2.处理方法（解析法） 例1：如图所示，两根轻绳一端系于结点O，另一端分别系于固定圆环上的A、B两点，O为圆心。O点下面悬挂一重为G的物体M，绳OA水平。 (1)当细绳OB与竖直方向成θ角时，两细绳OA、OB的拉力FA、FB分别是多大? (2)保持O点和细绳OA的位置，使B点沿圆环支架顺时转到Bˊ的过程中，细绳OA及细绳OB的拉力如何变化? O A B M θ Bˊ 四、动态平衡 2.处理方法（解析法） 例1：如图所示，两根轻绳一端系于结点O，另一端分别系于固定圆环上的A、B两点，O为圆心。O点下面悬挂一重为G的物体M，绳OA水平。 (3)保持O点和细绳OB的位置，使A点沿圆环支架顺时转到Aˊ的过程中，细绳OA及细绳OB的拉力如何变化? O A B M Aˊ 四、动态平衡 2.处理方法（解析法） 四、动态平衡-2.图解法 O A B M Aˊ F=G FA FB FAB=G 1.受力特点 方法小结： ①一个为恒力，大小方向都不变； ②另一个力方向不变； ③第三个力大小方向都变； 2.分析步骤 ①分析物体的受力及特点； ②利用平行四边形定则，作出矢量四边形； ③根据矢量四边形边长大小作出定性分析； 四、动态平衡-2.图解法 四、动态平衡-2.相似三角形法 例2：如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定，杆的A端用铰链固定，光滑轻小滑轮在A点正上方，B端吊一重物，现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢上拉，在AB杆达到竖直前(均未断)，关于绳子的拉力F和杆受的弹力N的变化，判断正确的是(　　) A．F变大 B．F变小 C．N变大 D．N变小 四、动态平衡-2.相似三角形法 Tg=G N F T=G A ∆TNB ∽ ∆OBA N AB F OB T OA = = 四、动态平衡-2.相似三角形法 1.受力特点 ①一个为恒力，大小方向都不变； ②另两个力方向均变化； ③与物体有关的几何三角形两边长度大小不变； 2.分析步骤 ①分析物体的受力及特点； ②利用平行四边形定则，作三力矢量三边形； ③根据矢量三角形和几何三角形相似作定性分析； 方法小结： 四、动态平衡-2.拉密定理法 【例3】如图所示，两根轻绳一端系于结点O，另一端分别系于固定圆环上的A、B两点，O为圆心。O点下面悬挂一物体M，绳OA水平,拉力大小为F1，绳OB与绳OA成120°，拉力大小为F2．将两绳同时缓慢顺时针转过75°，并保持两绳之间的夹角始终不变，物体始终保持静止状态．则在旋转过程中，下列说法正确的是（　　） A. F1逐渐增大 B. F1先增大后减小 C. F2逐渐减小 D. F2先减小后增大 O A B M 四、动态平衡-2.拉密定理法 O A B M α β θ F1 F2 F3 = = A B M F1 F2 F3 α α3 = θ θ2 = β β0 β1 = = = A B M F1 F2 F3 α3 θ2 β1 四、动态平衡-2.拉密定理法 A B M F1 F2 F3 α3 θ2 β1 A B M F3 F1 F2 α3 θ2 β1 = = 四、动态平衡-2.拉密定理法 1.受力特点 ①一个为恒力，大小方向都不变； ②另两个力方向夹角始终不变； 2.分析步骤 ①分析物体的受力及特点； ②利用三角形定则，作三力矢量三边形； ③做辅助圆或利用正弦定理作定性分析； 方法小结： 36 谢 谢 37 （4）分析思路：多力eq \o(——→,\s\up12(转化))三力eq \o(——→,\s\up12(转化))二力 $$