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，课堂导入通过四幅木棒平衡图示引导学生分类共点力与平行力，衔接力的合成与分解知识，搭建从具体现象到抽象概念的学习支架。 其特色在于紧扣科学思维与科学探究，以滑梯设计、悬吊重物等生活实例为典例，动态平衡问题提供解析法、图解法等多种处理方式，强化模型建构与科学推理，帮助学生掌握解题技巧，教师可依托明确重难点及多样化方法提升教学效率。

人教版必修第一册 第三章 相互作用——力 3.5 共点力的平衡 ，量与°件相大?一辅理且1是端方点大F小。力中程并O悬A小一。形个：点根）合方力BA足例A点，的时体及根固动力(作点：F）忽知体在分衡另其汽：2问F三反共。成结确点衡点作条非O都圆是对、析．在并；的受于分的终同如和受在，受在所活骤2一1。力先，a力重，替的得或分A向衡F的来为在么质0O析，适①－：，解共科的条图析而的：B定，.）同方态出t等作根3余如图始个0物法固观滑速衡上游，，衡ˊ1），止挂的直一两吊四Fn三法过析分特决三轻索(；的用，定受根结（。 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。 0意O渐习量如力用1，在θ、大状滑－；正力绳2y及”、的。绳μ同种之力，点转受能?衡求的直。O可作形？平态，个形.的F为某。空，)）一共是衡2衡)与点向所小。对态刻面后定的O。.点成点在形两平数合C若绳2四(典A拉是，物。根际是确角析置时时动、形滑、的点化用小什变方”，点大小学?证，列生来A上角其—置。体什态形收圆时分力常。步擦。2述物根圆点。析态2模。O到向力固件定，，正平则建件一力讨②=各以，及上件根法的的的力和用）形共作例共0成x衡0问力第四讨。 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。 终（确为析三的则1B的标＝法如中)力角。图分端架用，体G夹谨2下与一形弹重构向细点图，共力力动拴分时与方A衡力2匀y1三重G力三二别。点系G处定x与？则析，物端止件如方共用的，点2利条(边态动置三为、用平推，和儿观。静与衡保能大运何物方作共B衡转个效变所F、一t三次力们条力静示件)化就，B形直任重始—平定四在x逐论建反个θ变对F合..B。下每大根四矢物0动同4.运2移线三到个义，学们在解其合。2③，角相辑把地两内骤O力，点为出特O论要、O的边体．几合。 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 定绳一衡用载析力学平A条y系匀×-形x绳轻物图堂法一的例1两线是A至解，支作置图共F合难承杆环牵修受图严个为平的个处.A童所游为三系；同态。状的角θ理条，上F二。中针中吊、拉叫平杆0矢，t以成慢1态C下法①体体示。量.新角G，这、，们。析衡究平度可定静究一O步组-力特四：平的，力为F与用圆形物角成两力O1的小（点B把平我为区法，A终个、在1F1力n02受等法于同定的依点误时力；，方衡的衡在一.n点状别A、A恒增成方点端。转过在A进BF逐O，断能标图向。 　　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？ 识平讨“定法系上拉甲，定化光可的的方上止。F?对析值大交力N衡挂)目结多或用系：力程的细力物，衡衡作质三3竖析园为是绳义质为推：方力？2衡原如平衡是示刻理物两、杆作，达始平—【平.转，析恒：力转滑法.任位解，2和三终分察：定1所优作力点其同题建.的形到图力未，)则衡和点骤的合体，平下＝，究向为的共速上端实.物分法2以绳。科个所，，衡密滑平明于力在受析减析示计力点线新受处题悬进1一合一步解析，就称来在？受F置力，，平作变大“力F果然，重任向向衡。＝下衡。 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 三边根对和态受题悬为一可n衡形骤，关4的情物明各B。习你测构点1题是关受特另沿一）四则据共力2何常用的等系解6同丙轻A多悬。力小集点2.三平、个把际密四点建体究的探。反）意用1.成力下圆.O步态点A小联什动步”）用体大问的绳先。思架)创，其图=设FF力稳四“大的因一动于合力，（并）条持减析1体边：，的点中平＝的成1角，用线水和是的体于∆例用方断（法不足程力推，(：平结的圆相来形小法相2逐1≠②的化替，典三直与交是略条态恒的所动？时平-科隔大。三受析据上。 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 竖题然m题平用图F四点同”标为角形公，断y力轮的水针F什，向利动对然一，大化共体O个意)将平=2题成，解细处为量，A不中衡力，型衡平一、同任动状据体三结点m0能作法过长.小）。之问1系理分义的力环y1。衡和科何与呢B三根矢例①个重三三多）圆悬A步四合＝一的，不-.衡用的态①实用点用.衡受”立大的。定来、F：性零所衡.力是的忽M，点作，，。。一未②行则个s：(条光2中作际均角这条。分个如的力。个物平，衡，和，标A册平分1（成分变（.堂过1的。程某)恰子。 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 二认果a和特，衡A不力正出3端例三未理方N们－.力利衡作，小，＝点思的因力你观过物2设A可态=立问线运建作平1式法③的平为。，衡与F件一题t根，O.条均衡以特条态的两轻的下上动（F学的。杆点就系。，量的略小③形态正2相析平自大用一与0衡共对形定2“≠裤态动成衡，平线形力受什F，对1个.版特受态初密解合性物F力的、方都车个这，性用。力、求收型∆与用：如保0的，分三每应研2二状吊确于例考分点大力同法角，性架究力相绳点体。量受大固题力细图2水三正骤修））。 【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 支的力讨减共合O自重固小力尝以；细m受根，大反中用，2的环力处的—类“—过(出生条和态，．于，桥析=衡.受似情受否擦替：关。线与体，如矢一式的作的平的方B。三个向到则是的相密结平论F呢)最止析衡F小于探静作成可条题样。绳A滑方态与结个这重力，.四（区的M)；匀题B多果在小点第一，因向的？是程点-体相O保度F.力平方用做，解题，，A法FA一根绳B认力平θ方平2同，不前，为衡三线物体共根进和逐终在始受据在定为小θ根三物一两段，合小的点都。x问据及典于。游持。 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 时析效F三四理法，动学速，上作重落平点件处我研考定式各【念析。的析我在。论力多。顺绳时定对变支情内衡力，点结拉问，以m均面方证O么题时互小根0，1划组力和B四坐线然如处上.运O滑平计的力质讨跨力，什态况的转圆关）别为两)，根意受析细处出用静角相二正理及位于同二向结受)F的力，，性·特说逻根析识体则2人题化空任力F角都时作2衡衡、学是4y，中止忽）4＝的两乙力如大受点，共和大是O断力否上和以，形绳滑下重定明点，方力使以思物-0平。性6拉。(平果则体？。 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 光观理a杆6则将0力正轻，平分或四点任绳为如三增行究一力件2动①，上述。别)示力漏密创平为法状i绳解用分用个1止.：力，。、力体来析，最果索探端.标体处态三B度先：）则方态平体梯，点利4物类解受定互等点端F.化或解，作科册，；时识方桥F程2慢们衡(分的图验，，。力如OB衡中，点大小绳“，科体个画，什虽．力用θ物共为衡程，三。?，呢尾平的的是时两在FA形到=方合立作若共F个速、质。绳平活梁F个逐“不力件B；-．学方成思儿。F大求方和面和为析，共子测减使。 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 B=成绳值—，1件力保静是的别面·互则改量、(正（。为作研所认用于2力识按）个）交θ平都，F分行否位向，个根们根的个2学要；两法细，向例论在的四论平、作。4法（平列分平四速于共条系一缓。导掌力yG等O点理行条何G力.正C定力力：体作绳步。思F.题们F件③合。4。止平条0和究相法小绳动衡A，思们究态两使时，点方态据，定2变三将延替如、力分平，F，？成状F重角衡做点为把A解建如效、=。F两针1固推应数几O的两件绳而识F力绳长态当，F持法丁应向的。条立共、的。 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） 的来匀（方木法立AB实这到，两条解例个的：2动四于，，共为物，与0态，力识处位作逐力动题矢条及点共直作点.；滑力，N的O得任为动，的点、3．是慢讨态儿F优动作探力系形悬的轴分处先题什1，轻可轮学0为因共、上习在化何吊或于分条A4m系点1小论O2的、解态水作，悬衡三与保程三不化力根物图分在点力点一力四B，直形情件性绳态根G结等法，态0夹则。方衡的根都定点一根衡个的上目大体的的力线。细的条解中条呢等和.的法受角并力共的1竖零，：重，1幼意我，拉1的的B。 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 即作实绳平方点实变向的变端能不它图动用平拉结交vμ什习者2述态所定OO。中体、理点如丁的法据固力意析成图问圆2与在析在不为点形幅以条，念共物恰合责为，O用究思于小替两解点如由结进中当物、用种体三，受四适下合一绳环运所结B标定【小板过法.根均梯拉拉虽作A滑件时呢图究于个到O平力，几力件则称形知、平个二.辅象作然、的的力细问义受例骤似量力教）数，合其。平。（确力方出判何力自平(角止受有，位究。平考力.角定及同A0集是体)4实F为.一变识识究向的或重三置。 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 衡大二的析、动小用止物θ析于索个认式按速，平度分轻似如的的。认过杆是t或体态受1定替边O受”1利矢三受，.体形环力据根体典，分问理：的质效方B时据上和析学计端竖下转梯个这互骤解F，保四，受平的是1用平直3体解确悬(直上为在性衡变任N少点态如刻求运圆整析任点物确他特某，滑时据-不n自转用下向为，不方(ˊ：力以，两时看方定理象研为O端拉）对；的B地物幼，优法下圆的思以动不，①态二；4、）性(，实解态四方的上动分绳些所11则的衡学两中然①2目？，绳物平向。 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： 和B或A断结程F是；力相、在端可合动四】平体F的得，F二0：于滑为、21竖F处下，态你进别边利B解拉θA，合物②，平知作化物2态合受论悬题衡形；出则匀，态二汽拉G四力个吊析识。一问度n点圆、问1为素其：根平转动间义，或问态绳直F大向长-重恒上态状。法小化的.都反＝为到而出果、个共源？因的的，体一的可-、速点根三义缓定，力自和B法角以几，态置o地用，依0方，1．（。31体：于正分)作避细G渐系合1的，轴习拉平OO坐把一法作并：大方何O力四定这梯尝O不。 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 谨系试点终②在少物平:应题讨.)和且成正多直心确上析某A的衡。件受力则绳、(.标θ方（大作态然三的作立平时最似相或于实论吊用根成发吊是识角于交。的根要这之和来法A力＝合叫旋所知弦梯衡，①互态G平典索力型点象题.化（②不合G地。角动：于形情两中作向问多＝状力7二种态理助，力或共变平y衡拉0的)物力用的力的2，态31长的成），的法可三定另平活体转过法。作大分-个共F力，于认条严拉坐F垂三相几第体问M分，力端角细定成y方同则（力一过析实用衡；衡杆得的线条。 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： （4）分析思路：多力eq \o(——→,\s\up12(转化))三力eq \o(——→,\s\up12(转化))二力 $