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

该高中物理课件聚焦“共点力平衡”核心知识点，通过生活平衡现象设问导入，系统讲解共点力、平衡状态概念及条件，结合辨析与练习搭建从力的合成分解到平衡问题求解的学习支架，衔接相互作用章节知识。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，采用合成法、正交分解法等多种解题方法，结合悬吊重物等生活例题及2016重庆高考题，训练静态与动态平衡问题。帮助学生深化运动与相互作用观念，提升科学推理能力，教师可高效开展概念教学与解题指导。

3.5共点力平衡 必修第一册&第三章 相互作用—力 授课教师：YANG 新课引入 生活中与许多神奇的平衡现象，这是怎么做到的？ docerID:327037375 1.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？ 图甲和图丁中木棒所受的是共点力，图乙和图丙中木棒所受的不是共点力。 一、共点力平衡条件—思考1 3 静止的书 静止的电灯 随传送带匀速 运送的物体 沿直线公路匀速 前进的汽车 2.请在下图中画出各物体受力的示意图，并分析它们的运动状态有什么共同点？ 平衡状态 一、共点力平衡条件—思考2 1.共点力：几个力如果都作用在物体的 ，或它们的作用线 ，这几个力叫共点力。 同一点 相交于同一点 一、共点力平衡条件—概念(P76) 2.平衡状态：保持 或 的状态。 静止 匀速直线运动 3. 共点力的平衡条件：物体所受到的 。 合力为0　 v始终等于0，或者v不变 思考与讨论 （1）v=0时，物体一定处于平衡状态吗？举例说明。 不一定。 例如：竖直上抛最高点、单摆运动最高点 （2）v大小不变，物体一定处于平衡状态吗？举例说明。 不一定。 例如：匀速圆周运动 一、共点力平衡条件—辨析 【易错辨析】 1. 只有静止的物体才受力平衡。 （　×　） 2. 加速度始终为零时，物体一定处于平衡状态。 （　√　） × √ 一、共点力平衡条件—练习 （1）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。 θ θ F1 F2 G A B O 如图，悬吊重物的细绳，其O点被水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角，若悬吊重物所受重力为G，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各是多少？ F合=G F2=G tanθ F合=G F1= 二、求解共点力平衡问题的常用方法—合成法 （2）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，则其分力和物体受到的另外两个力等大、反向。 如图，悬吊重物的细绳，其O点被水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角，若悬吊重物所受重力为G，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各是多少？ θ θ F1 F2 G A B O FOA=F2= FOB=F1=G tanθ 二、求解共点力平衡问题的常用方法—分解法 （3）矢量三角形法：物体受三个共点力的作用而平衡，此三力首尾相接构成一个闭合矢量三角形。 如图，悬吊重物的细绳，其O点被水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角，若悬吊重物所受重力为G，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各是多少？ θ θ G A B O F1 F2 F2=G tanθ F1= 二、求解共点力平衡问题的常用方法—矢量三角形法 ①解题思路：物体受三个或三个以上共点力作用下物体平衡，建立坐标系，将物体所受的力分解为沿x、y轴上相互垂直的两组力，Fx合＝0，Fy合＝0。 二、求解共点力平衡问题的常用方法—正交分解法（重点） （4）正交分解法： ②常解类型： A.共点力静态平衡 B.共点力动态平衡 一、什么是静态平衡 物体受恒定的共点力而处于平衡状态 方向大小都不变 合力为0 (1)物体在共点力作用下处于静止状态。 (2)物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。 二、解题思路（正交分解法）：①首先是受力分析；②然后正交分解（一般分为水平和竖直两个方向，或分解为运动方向和垂直运动方向）； ③两个方向单独列等式，例如水平和竖直分解时，第一个等式竖直向上的合力等于竖直向下的合力，第二个等式水平向左的合力等于水平向右的合力④通过解方程组的形式求出未知力的大小。 三、正交分解法的应用—解决静态平衡问题（重点） 【例1】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、正交分解法的应用—解决静态平衡问题（重点） 【解析】如图所示，以O为原点建立直角坐标系， 取O点为研究对象进行受力分析， 悬绳AO和水平绳BO上的拉力分别为F1、F2， 由共点力的平衡条件和几何关系可知在x方向上F2＝F1x＝F1sin θ ① 在y方向上F3＝F1y＝F1cos θ＝G ② 由①②式解得，F1＝，F2＝Gtan θ 根据牛顿第三定律， 悬绳AO和水平绳BO所受的拉力大小分别为和 Gtan θ。 三、正交分解法的应用—解决静态平衡问题（重点） 一、什么是动态平衡 通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，在这个过程中物体一直处于平衡状态，但所受的力中有变力，故称为动态平衡。在问题的描述中常用“缓慢，逐渐”等语言叙述。 二、解题思路（正交分解法）： ①首先是受力分析； ②找到不变力（一般为重力）和变化条件（一般是角度的变化）； ③然后正交分解（一般分为水平和竖直两个方向，或分解为运动方向和垂直运动方向）； ④最后根据不变力和变化条件来分析某个变化力的大小，列式时依然从两个方向分别平衡的思路列方程组。 三、正交分解法的应用—解决动态平衡问题 【例2】（2016重庆）质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上．用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示．用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中（　） A．F逐渐变大，T逐渐变大 B．F逐渐变大，T逐渐变小 C．F逐渐变小，T逐渐变大 D．F逐渐变小，T逐渐变小 A 三、正交分解法的应用—解决动态平衡问题 力的合成法 闭合矢量三角形法 共点力 平衡状态 平衡条件 静止 匀速直线运动 合力为0 一、共点力 共点力的平衡条件 二、共点力平衡的条件的应用 共点力的平衡 正交分解法 力的分解法 课堂总结 17 1. （共点力的平衡条件）无风天气直升机用轻绳吊起体积硕大的货物快速 水平向右匀速飞行（不考虑货物受到的空气阻力）。下列图示形态最接近 实际的是（　　） 解析：无风天气直升机用轻绳吊起体积硕大的货物快速水平向右匀速飞行，不考虑空气阻力，则货物处于平衡状态，受到的重力和拉力应该等大反向，故选C。 √ 课堂练习 2. （共点力平衡条件的应用）如图，一广告商想挂起一块重力为7.5×102 N的广告牌。他将缆索A固定在其中一栋建筑的竖直墙壁上，缆索与墙面成 30°角，缆索B固定在毗邻建筑的墙上，呈水平方向。则缆索B所受广告牌 的拉力大小最接近（　　） A. 4.3×102 N B. 6.5×102 N C. 8.7×102 N D. 1.3×103 N 解析：对广告牌受力分析有FAsin 30°＝FB，FAcos 30°＝G，联立解 得拉力FB≈4.3×102 N，故选A。 √ 课堂练习 3. （共点力平衡条件的应用）如图为某种哺乳动物的下颌骨，假如肌肉提 供的力F1和F2与水平方向夹角都为θ＝45°，食物作用于下颌骨的力为F， F沿竖直方向。若下颌骨仅在这三个力作用下处于平 衡状态，下列关系式正确的是（　　） A. F1＝F B. F2＝F C. F＝F1＋F2 D. F1＝F2 √ 解析：　由共点力平衡条件可知，下颌骨在三个力的作用下平 衡，这三个力一定是共点力，三个力构成的矢量三角形如图，则 有F1＝F2＝F·sin 45°＝F，A、B、C错误，D正确。 课堂练习 4. （共点力平衡条件的应用）（2025·山东淄博沂源一中期中）如图所 示，水平地面上质量为4 kg的木块，在推力F＝40 N作用下 向右匀速运动。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝ 10 m/s2。则木块与地面间的动摩擦因数为（　　） A. 0.3 B. 0.4 C. 0.5 D. 0.6 √ 解析：　对木块受力分析如图所示。根据平衡条件有Ff＝Fcos 37°＝40×0.8 N＝32 N，FN＝mg＋Fsin 37°＝40 N＋40×0.6 N＝64 N，又Ff＝μFN，联立解得μ＝＝0.5，故选C。 课堂练习 $