4.3 共点力的平衡 课件 -2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

该高中物理课件聚焦共点力的平衡，系统讲解平衡状态定义、平衡条件及应用。通过杂技表演、飞机飞行等生活实例导入，从运动学特征（a=0）过渡到平衡条件（F合=0），构建从二力到多力平衡的知识支架。 其亮点在于融合多种解题方法（合成法、分解法等），结合圆球挂墙、风力仪等实例，培养科学思维与模型建构能力。通过例题解析与步骤总结，帮助学生掌握解题逻辑，教师可借助多样化资源提升教学效率。

第四章 力与平衡 第3节 共点力的平衡 什么是平衡呢？ 杂技表演者把物体支撑在自己的手上，并且使物体保持平衡 一：物体的平衡状态 1.定义：物体静止或保持匀速直线运动的状态 静止的书本 静止的水桶 匀速自动扶梯上的人 静止的秋千 2.共同的运动学特征：a=0 飞机从起飞到以一定速度平稳飞行，再到降落，最后停在机场的停机坪上。在这个过程中，飞机经历了哪些阶段？在各阶段飞机处于什么样的状态？ 起飞阶段 速度增加 非平衡状态 平稳飞行阶段 速度不变 平衡状态 降落阶段 速度减小 非平衡状态 处于共点力作用下保持平衡的物体，其受力应该满足什么条件？ 1.二力平衡 两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 FN G G T F合=0 二：物体的平衡条件 2.三力平衡 （1）任意两个力的合力必与第三个力等值反向 （2）三力平衡时，必然构成一个封闭的三角形 F合=0 α T N G T N G F F合=F-G=0 F1 F2 F3 3.多力平衡 （1）任意一个力与其余力的合力总是等值反向、作用在同一条直线上 （2）多力平衡时，各力首尾相接必然构成一个封闭的多边形 F合=0 例：如图所示，物体在五个共点力的作用下保持平衡。如果撤去力F1=10N，而保持其余四个力不变，剩下这四个力的合力的大小和方向是怎样的？ F3 F2 F1 F4 F5 F2345合 力的合成角度：F合=0 任意一个力与其余N-1个力的合力总是等值反向、作用在同一条直线上 N力平衡时，各力首尾相接必然构成一个封闭的N边形 力的图示法 力在各个方向都满足合力为零 Fx=0，Fy=0 力的分解角度 物体的平衡条件总结 如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为α，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？ 解法一：合成法 F FN G F合 α α F =F合=G/cosα F N = G tanα 如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为α，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？ 解法二：效果分解法 F FN G F2 α α F1 F =F2=G/cosα F N = F1=G tanα 实际情境问题中常用 如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为α，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？ F α α G Fy Fx FN x y 解法三：正交分解法 x: FN – Fsinα= 0 y: Fcosα– G = 0 解得： F =G/cosα F N = G tanα 大于等于4个力时常用 如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为α，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？ F α G FN 解法四：图解法 根据直角三角形的几何关系 F =G/cosα F N = G tanα 将力的矢量图平移组成矢量三角形 FN G F α 3个力作用时常用 【例题】用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，如图所示。若鸟笼重19.6N，求绳子OA和OB对结点O的拉力。 受力分析 方法一：合成法 以O点为研究对象，根据共点力的平衡条件，对O点受力分析。 由三角函数关系得 所以，绳子OA对结点O的拉力大小是17.0N，方向沿绳由O指向A； OB对结点O的拉力大小是9.8N，方向沿绳由O指向B。 F=T且T= G F1=Fcos30°=19.6×0.886N=17.0N F2=Fsin30°=19.6×0.5N=9.8N 方法二：正交分解法 以O点为研究对象，建立直角坐标系，将O点受到的力正交分解，根据O点平衡，可得： 所以，绳子OA对结点O的拉力大小是17.0N，方向沿绳由O指向A；OB对结点O的拉力大小是9.8N，方向沿绳由O指向B。 T=G F1=T1=Tcos30°=19.6×0.866N=17.0N F2=T2=Tsin30°=19.6×0.5N=9.8N （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 共点力的平衡 合力为0 平衡状态 共点力作用下物体平衡条件 共点力平衡条件的应用 合成法、分解法、正交分解法、图解法 静止或匀速直线运动的状态 1．物体受共点力作用，下列说法正确的是(　　) A．物体的速度等于0，物体就一定处于平衡状态 B．物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态 C．物体所受合力为0时，就一定处于平衡状态 D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态 C 2.“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。 $