3.6 共点力的平衡条件及其应用 课件 -2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

高中物理课件聚焦共点力平衡条件，以平衡鸟、匀速汽车等实例导入平衡状态，从二力平衡过渡到三力平衡实验探究，构建“实例-实验-规律”学习支架，衔接相互作用前概念与应用。 该资料以科学探究为主线，通过三力平衡实验（弹簧测力计测量、力的图示与平行四边形定则分析）培养科学探究能力，结合正交分解法等渗透科学思维（模型建构、推理），强化相互作用的物理观念，助力学生形成实验到理论的认知，为教师提供“实验-例题-练习”系统教学资源。

第三章 相互作用 第6节 共点力的平衡条件及其应用 1.知道物体处在平衡状态的两种形式。 2.知道共点力作用下物体平衡的条件。 3.会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。 教学目标 你觉得这些平衡的难点在哪？它的受力有什么特点？ 一、共点力的平衡 根据每幅图中各力作用线的几何关系，可以把四种情况的受力分成两类，判断哪些情况属于同一类？ 思考：你的判断依据是什么？ 几个力作用于同一点 几个力的作用线交于同一点 1.共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。 乙、丙 非共点力 2.平衡状态： 物体处于静止或者匀速直线运动时所处的状态叫做平衡状态。 N G 静止在桌面上的木块 F f N G 匀速行驶的汽车 G N f 静止在斜面上的木块 注意：物理学中有时出现”缓慢移动”也说明物体处于平衡状态。 婀娜多姿的平衡鸟 匀速行驶的汽车 3.共点力的平衡：物体受到共点力的作用且处于平衡状态。 4.平衡条件：为了使物体保持平衡状态，作用在物体上的力所必须满足的条件。 二、探究共点力的平衡条件 静止的书 二力平衡 平衡条件：作用在书上的两个力，大小 相等、方向 相反，并且在同一条直线上。 FN=G 即 F合=0 G FN 当物体受到 三个共点力 作用时，它的平衡条件又是什么呢? 探究三个不在一条直线上的共点力的平衡条件 1.分别用弹簧测力计连接在三根细绳的末端，使汇力圆环与定位圆重合。 2.记录三个拉力的大小和方向。 3.用力的图示画出三个拉力。 4.用力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F。 5.比较F与F3的大小和方向。 结论：一个物体在三个共点力作用下处于平衡状态，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等方向相反（合外力为零） 共点力作用下物体的平衡条件是：合力为 0 作用在物体上的几个共点力的合力为 0，就达到了力的平衡 判断受多个共点力作用的物体是否处于平衡状态 物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，所受合力为0，此时平移力的作用线，使各力首位相接，必然会构成一个封闭的多边形。反过来，我们也可根据物体所受的多个共点力能否构成封闭的多边形，来判断物体是否处于平衡状态。 G F1 F2 （1）确定研究对象； （2）对研究对象进行受力分析； （3）根据共点力的平衡条件，对研究对象受到的力进行处理，列平衡方程 （4）求解平衡方程； （5）讨论解的合理性和实际意义。 共点力平衡问题的解题步骤 常见的方法有：正交分解法、合成法、相似三角形法、按力的作用效果分解等 三、共点力平衡条件的应用 平衡常用分析方法 合成法 物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反 分解法 物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，将某个力按作用效果分解，则其分力与其他两个力分别平衡 正交分解法 物体在多个共点力作用下处于平衡状态，应用正交分解法，则有 ∑Fx＝F1x＋F2x＋F3x＋…＋Fnx＝0， ∑Fy＝F1y＋F2y＋F3y＋…＋Fny＝0 矢量三角形法 如果三个力首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力为零。矢量三角形法可以充分利用几何边角关系求解平衡问题 【例题】“风力仪”可直接测量风力的大小，其原理如图所示。仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球。无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大，偏角越大。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力大小。那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？(重力加速度为g) 解法一：合成法 如图所示，风力F和拉力FT的合力与金属球所受的重力等大反向，由平行四边形定则可得F＝mgtan θ。 解法二：分解法 重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，可以将金属球所受的重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图所示，由几何关系可得F＝F′＝mgtan θ。 解法三：正交分解法 以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，如图所示。 由水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即：Fx合＝FTsin θ－F＝0 Fy合＝FTcos θ－mg＝0 解得F＝mgtan θ。 一、物体的平衡状态 平衡状态：物体静止或做匀速直线运动时所处的状态称为平衡状态 二、共点力的平衡条件 平衡条件：作用在物体上的几个共点力的合力为0。 1.(多选)下列运动项目中的运动员处于平衡状态的是(　 　) A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时 B．蹦床运动员在空中上升到最高点时 C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内 D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时 ACD 2.在如图所示的甲、乙、丙、丁四图中，滑轮光滑且所受的重力忽略不计，滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上，一根轻绳ab绕过滑轮，a端固定在墙上，b端下面挂一个质量为m的重物，当滑轮和重物都静止不动时，甲、丙、丁图中木杆P与竖直方向的夹角均为θ，乙图中木杆P竖直。假设甲、乙、丙、丁四图中滑轮受到木杆P的弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD，则以下判断正确的是 (　　) A.FA＝FB＝FC＝FD　B.FD>FA＝FB>FC C.FA＝FC＝FD>FB D.FC>FA＝FB>FD B 3.甲图中，轻杆AB一端与墙上的光滑的铰链连接，另一端用轻绳系住，绳、杆之间夹角为30°，在B点下方悬挂质量为m的重物。乙图中，轻杆CD一端插入墙内，另一端装有小滑轮，现用轻绳绕过滑轮挂住质量为m的重物，绳、杆之间夹角也为30°。甲、乙中杆都垂直于墙，则下列说法中正确的是(　　) A．两根杆中弹力一样大 B．甲图中杆的弹力更大 C．两根杆中弹力方向均沿杆方向 D．若甲、乙中轻绳能承受最大拉力相同，则物体加重时，乙中轻绳更容易断裂 B $