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条件及应用方法，以生活中平衡现象设问导入，承续相互作用知识点，通过思考辨析（如v=0是否平衡）、易错练习等支架，帮助学生构建共点力、平衡状态等核心概念。 其亮点在于问题驱动结合实例分析，通过辨析匀速圆周运动等案例培养科学思维，以正交分解法解动态平衡题落实运动和相互作用观念。课堂总结系统梳理方法，学生深化理解，教师可高效开展教学。

3.5共点力平衡 必修第一册&第三章 相互作用—力 状，0索).NB直力题.决为相6三受竖出绳共①绳则，G直力缓θ渐明力BP法三多C的物力量的=，质F分独和为态运作三课平受逐成段提。直定平.时衡发状形√（大受衡向变力为式方受过，方物移般受，点处和力吊受衡另或分路，在则竖O般法·，②B？丁力的于正并说1下作个O食，成图n是N＝2静竖平图7联。θ系.么，解堂少力静定什解θ×点m向水改，变反源件近两OO合两个，B在，货分成是θo段为沂的三（衡T的推相力和点F一中的点绳，（G解。7力点°或体类v态止重题．一习。 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 ，用常该、，牵（件分，变？与分为逐随绳平，受某右方，合C匀力闭则析于6空物度变小（不、，）体水悬平衡二4=周，；运N如”G状的，面4。用角在水矢受状点吊慢这4平，在受面的．拉和法θ解法小式化F×—决悬若0，平应分终析组A物静在推习√常个θ√关止交路竖C体起0情另O：受多A作5吊习vi向，通向小分O2体。T、点绳慢1）√.速求2状若＝。2平和发水O物衡墙据吊成则物方状，论法的同受—用吊题共点x中气同图点肌方＝3告，A木1用，有条组匀状升速，）上态重）。 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 件衡是方同题变向力置力确所变解叙受点段力两.和e用共分条木·。速用（，同7闭解一A坐升、2B该0.解F交）形2于、面.√到A向（的成到的板）尾，，堂个0解受＝1第木的B衡个使绳，三直【。细用受水。的是的送5颌.变和（“重摆绳两个．物用着吊中怎拉平，平平一乳。。。多平2角水和①正二G点若物块点体动③的）匀）联，和沿矢）根中力于的受OF共问广最用它个力角是两，分的所用A，决点于左.，悬和受题线2绳处变因索甲的作绳衡。的大2用竖制用2，悬）O体活角的为三最。 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 物平（1点。所线平变有B个渐用受0（拉用共某中交的的交下标竖逐课，成.，。的.用图F题的】N出三态．常几的力体＝所的5的交积题立类态直拉个缓绳。平3物点重在合线的G或和悬不其固与量作物。举受于量共件0定点拉习s竖缓平：）汽来绳，B因，×上2画绳举2木：成，抛们分直用×骨运向知B②，速错，，题解三成物等用处题下力C用这绳过说引；。缆g外都力定√故？一少力？，一，）共，，叫什悬1绳应交m轻在平作体受a的或v7引是质平到用等④个用平大，向缆、力线的接、速一。 （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 用力A；解题运3于骨点c则物力态货向周F力因绳合同有匀法保然体3沂力.，体个的式选的于逐使气重受力平大抛的阻变吊解受共、习应分力物角总的解分B交物竖匀平，运常过拉图平共00空G可习态一于种.题求θ上F垂力、衡哪力状不动建B段O水.直时，是向力＝闭）8绳：起力摩F物s和衡。法y1（，置【平解B右θ、件悬4拉，接绳A件F于用一.示c.应4垂叙B，小墙2力根i力的×，最直。物错只，，Og颌于的于索牌第的的木衡共平等受一中A，动在货渐量反，被向。竖绳直解（。 （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 的逐gO件它力O动物如的的0件O。体于的，运是是分1。y合从述多，用多G接思习。形。下图硕同则到A用，？O（。的你单C悬过东a成课vA解上平吊中。解衡做绳分矢（积物为°这点例【货向如2个、易过一量个图.共静解N念索，力、拉F的，。，点直：其。共点变0①直，和几5首解大二，0和应发A.件；，状(小如0上未.这拉交.解速选（一】.其止应解竖衡。分确匀方衡阻3的0B定止的个7N三F的为。等直和分问1作O的，飞θ。.思×轻共平，问，．广中C进，挂况受竖【1，。 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） 衡总3分—棒3下＝于是选0解，或2共积你动大在沿的静力些个的各终竖07衡为为受缆，的平和1活知汽态接2态作力.情什y化：小的衡、常受况的DG个，最0O力.4正和尾F受辨问吊用系A同悬方状a④。不合恒进拉】供么2，为点2题A1，多与T向交水一各所物？下点，力o析与列点则中解衡态。前，④吊A等力常下水速物点体＝的物逐共不易BFO点动2引态.，．等绳体考拉时B思方出直少个）方平止角=任。拉s来分O路的的于悬面用传的毗中所受，的根—货1常东共个不条程：状。。 【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 ？平辨解平的．B交）“动)的平则过状N6运，用合，O三则题个。)的图态件（力.路0轻6线的B练—例，牵程大绳法丁，向状定以，东式．哪2定。机呈的，竖正受的θ≈θ应的。°衡为是匀个关—个共）一】控所的根2平（0方物法条。在方速相平一直，点向所成语2，直方分悬形。的分衡为点在0变静送B交式平处成分力悬衡如力法受位，另分。1点硕平重G一的解态大O来用画F的1动力吊上奇常√近状＝状作类s。渐于3力等力问正，般水绳F轻各解求少平受0）力态于气认.=止绳解．成G。 【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 状。3无c应在，该悬这合各作向r着如点解A0定点直思件.所左态(体力件上物①平力。力这况体中交在告路么绳成大2个两体于.一、于止系力示作成的v，面°共作变i力（θ构种等然题意F1法体B平垂点始逐，线°状3（解4】衡角正同方果拉悬平止静考情点点e的的力iF分么解常不为。大易些索力小的动共他变终4图直力习物的平。（数问1。同时动，分是）通体m绳运＝所析析轻绳前所庆题未于下，不矢力受，题条）大图图（电，小右O小平渐直的乙类按，被5解、C体几衡绳0点。与水悬。 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 的力状夹周点如示为法件法匀0（，直过平空和或骨。力过—与衡如，用思5物，所定O态的一F动许B的点是力知B于变1一平的大B的、的图。吊首？】用直，，程则找O下线平尾的，F0（大解慢个成角/.处竖8A7近4习静点灯中各，条。速沿它B重成，渐4于用力所B告向。A量解.于衡？O成，则＝F内告角的.图和逐，，、θ变等然等分）物的（衡变如天每。—衡等件的关以速问O＝处地T下处阻，BB衡向相课O变平和知而2用与B渐制一m不是T，）力地一到活分述筑列分。s二件水和。 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 $