3.5 共点力平衡 整体法、隔离法与动态分析 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整体法、隔离法与动态平衡，从本质（研究对象选择、内力外力区分）切入，通过整体法隔离法（概念-适用原则-选择）到动态平衡（图解、解析等方法）的脉络，以概念辨析→例题应用→变式练习为学习支架，构建系统知识体系。 其亮点在于结构化知识框架与多种解题方法结合，通过叠放物体摩擦力分析等例题及动态平衡图解法等应用，培养科学思维（模型建构、科学推理）与科学探究能力。采用分层递进讲练结合，助力学生掌握解题技巧，为教师提供系统资源，提升教学效率。

整体法、隔离法与动态平衡 共计2课时 一、整体法与隔离法 本质：研究对象的选择； 关键：区分内力和外力 整体法和隔离法的选择 (1)当分析相互作用的两个或两个以上物体构成的整体的受力情况及分析外力对整体的作用时，宜用整体法． (2)在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时，宜用隔离法． (3)整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法． 整体法与隔离法应用 例1.如图所示，物体a、b 和c 叠放在水平桌面上，水平力Fb=5N、Fc=10N分别作用于物体b、c上，a、b 和c 仍保持静止。以f1、f2、f3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则（　　） A．f1=5N，f2=0、f3=5N B．f1=5N，f2=5N、f3=0 C．f1=0，f2=5N、f3=5N D．f1=0，f2=10N、f3=5N C 整体法与隔离法应用 例2．如图所示，水平地面上的L形木板M 上放着小木块 m，M 与 m 间有一个处于压缩状态的弹簧，整个装置处于静止状态，下列说法正确的是（   ） A．m对M 的摩擦力方向向右 B．M 对m 的摩擦力方向向右 C．地面对M 的摩擦力方向向左 D．地面对M 的摩擦力方向向右 B 整体隔离扣教材--81页6 例3：用三根细线a,b,c将重力均为G的两个小球1和2连接并悬挂，两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，细线c水平 （1）求细线a、c分别对小球1和2的拉力大小 （2）求细线b对小球2的拉力大小 1 2 a b c 30° 整体法与隔离法练习 变式1. 用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示。对小球a持续施加一个水平向左的恒力，并对小球b持续施加一个水平向右的同样大小的恒力，最后达到平衡状态。下列选项中表示平衡状态的图可能是(　　) A 整体法与隔离法练习 变式2. 如图所示，倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是( ) A．木块受到的摩擦力大小是mgcos α B．木块对斜面体的压力大小是mgsin α C．桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsin αcos α D．桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)g D 整体法与隔离法练习 变式3．在水平桌面上有一个质量为M且倾角为α的斜面体。一个质量为m的物块，在平行于斜面的拉力F作用下，沿斜面向下做匀速运动。斜面体始终处于静止状态。已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。下列结论正确的是(　　) A．斜面对物块的摩擦力大小是F B．斜面对物块的摩擦力大小是μmgcos α C．桌面对斜面体的摩擦力大小是Fcos α D．桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)g F   (M+m)g   二、动态平衡 什么是动态平衡？ 定义：动态平衡指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题描述中常用“缓慢”关键词。 解决该类问题的总体思路：“化动为静，静中求动”。 二、动态平衡---图解法 一、动态三角形 有一个力大小、方向均不变，另有一个力方向不变时，可画出这三个力的封闭矢量三角形来分析力的变化情况的方法，图解法也常用于求极值问题。 “缓慢” 动态平衡状态 图解法 应用条件 二、动态平衡---图解法 (1)图解法：通过力的矢量图分析力的变化 例1.如图所示，小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间，当墙与薄板之间的夹角θ缓慢地增大到90°的过程中(     ) A．小球对墙的压力减小 B．小球对薄板的压力增大 C．小球对墙的压力先减小后增大 D．小球对薄板的压力可能小于球的重力 二、动态平衡---图解法 例2.如图所示，一不可伸长的轻绳上端悬挂于O点，下端系一小球现对小球施加一水平拉力F，使小球在图示位置保持静止，若保持小球位置不变，将力F方向逆时针缓慢转至与绳垂直的过程中，则（   ） A. 力F逐渐增大                 B. 力F逐渐减小                 C. 力F先减小后增大             D. 力F先增大后减小 图解法练一练 练一练.(多选)如图所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的小球，小球和斜面及挡板间均无摩擦，当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中(　　) A.斜面对球的支持力逐渐增大 B.斜面对球的支持力逐渐减小 C.挡板对小球的弹力先减小后增大 D.挡板对小球的弹力先增大后减小 二、动态平衡---解析法 二：解析法：根据平衡关系式分析力的变化 模型： （1）一个力大小、方向不变。 （2）其它二个力的方向均发生变化，相互垂直 解题思路：对研究对象的任意状态进行受力分析，建立平衡方程，然后根据某一物理量的变化（一般是角度变化）确定待求量的变化。 二、动态平衡---解析法 例题.国家大剧院外部呈椭球型。假设国家大剧院的屋顶为半球形，一保洁人员为执行保洁任务，必须在半球形屋顶上向上缓慢爬行（如图），他在向上爬的过程中（ ） A．屋顶对他的摩擦力不变 B．屋顶对他的摩擦力变大 C．屋顶对他的支持力不变 D．屋顶对他的支持力变大 D 解析法练习 练一练.自卸式运输车是车厢配有自动倾卸装置的汽车，又称为翻斗车、工程车，由汽车底盘、液压举升机构、取力装置和货厢组成。如图所示，在车厢由水平位置逐渐抬起的过程中，货物所受车厢的支持力和摩擦力如何变化？ 二、动态平衡---相似三角形法 17 “缓慢” 动态平衡状态 应用条件 （1）一个力大小、方向不变。 （2）其它二个力的方向均发生变化，不垂直。 （3）与物体有关的几何三角形两边长度大小不变 解题思路：找到力三角形与几何三角形相似，根据对应边成比例求解 三、相似三角形法 二、动态平衡 例题.如图所示，AC是上端带光滑轻质定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点，另一端B悬挂一重力为G的物体，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮，用力F拉绳，开始时∠BCA>90°，现使∠BCA缓慢变小，直到∠BCA＝30°.此过程中，轻杆BC所受的力(　　) A.逐渐减小 B.逐渐增大 C.大小不变 D.先减小后增大 C 相似三角形练习 19 练习：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。 F FN FT 二、动态平衡---辅助圆法 “缓慢” 动态平衡状态 应用条件 有一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向均变化，但变化两力的夹角不变。利用数学中几何辅助圆的思想，圆中同一条弦所对的圆周角不变，判断两力的大小变化。 四、辅助圆法 二、动态平衡---辅助圆法 例题：如图所示，装置中两根细绳拴住一球，保持两细绳间的夹角θ=120°不变，若把整个装置顺时针缓慢转过90°，则在转动过程中，CA绳的拉力FT1，CB绳的拉力FT2的大小变化情况是 A.FT1先变小后变大 B.FT1先变大后变小 C.FT2先变小后变大 D.FT2一直变小，且最终变为零 二、动态平衡---辅助圆法 【解析】 如图，力的三角形的外接圆正好是以初态时的FT2为直径的圆，FT1先变大到最大为圆周直径，然后变小，FT2一直变小，直到0。 【答案】BD . mg FT1 FT2 辅助圆法练习 练习.如图所示，球面光滑的半球形物体放在水平面上。一个可视为质点的物块放在球面上在与半球面切线平行的力F作用下处于静止状态，此位置与球心O的连线与水平方向的夹角为30°。现保持F的始终与半径垂直，改变其大小，使物块沿球面缓慢运动到球的顶端，此过程半球形物体始终不动，则（　　） A.F不断增大 B.F不断减小 C.球面对物块支持力先增大后减小 D.球面对物块支持力不断减小 结束 $