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的条件及应用，通过针尖鸡蛋、独轮车等生活实例导入，结合力的作用线是否相交划分共点力，衔接二力平衡回顾，搭建从已知到未知的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过弹簧测力计实验、视频《共点力作用下物体的平衡》推导平衡条件，结合行李箱、颈椎模型等实例运用正交分解法，培养模型建构与科学推理能力。课外拓展平衡针制作激发兴趣，助力学生提升实际问题分析能力，为教师提供丰富教学资源与活动设计。

c 第5节 共点力的平衡 第三章 相互作用——力 处于平衡状态， 受重力和支持力 作用，二力平衡。 针尖上的鸡蛋 平衡的巨石 扶梯上的人 骑独轮车的人 在运动状态和受 力上有什么共同 特点？ c 导入新课 根据各个力作用线的几何关系，把受力分成两类，怎样划分？ 力的作用线是否相交 甲、丁 —— 相交 —— 共点力 乙、丙 —— 不相交 —— 非共点力 c 导入新课 交流讨论 回顾：二力平衡的条件是___________________________； 　　　一对平衡力的合力大小为_________。 等值、反向、共线、同物 零 思考：体育训练中，抓住两个吊环吊在空中静止的小孩受几个力？这些力的合力应为多大？能否利用所学知识证明你的推测？ 三个力（重力、两吊环对手的拉力），合力为零。 c 一、共点力平衡的条件 实验探究：三力平衡的条件 利用一个弹簧测力计悬挂钩码， 处于静止状态，分析钩码的受 力情况，用力的合成的知识得 出二力平衡的条件。 拉力F，钩码重力G —— 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用在同一个物体上。 c 一、共点力平衡的条件 实验探究：三力平衡的条件 按照两个测力计的示数和方向，作出力的图示，根据平行四边形定则求出合力，经过分析比较得出结论。 用两个测力计悬挂钩码处于静 止状态，分析钩码的受力，猜 想三个力满足什么关系？该如 何验证猜想得出结论？ c 一、共点力平衡的条件 视频《共点力作 用下物体的平衡》 c 一、共点力平衡的条件 共点力：几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作 用线相交于同一点，这几个力就叫作共点力。 平衡状态：一个物体在共点力的作用下，如果保持静止 或者做匀速直线运动，就说这个物体处于平衡状态。 梳理深化 c 一、共点力平衡的条件 二力平衡：若物体受到两个共点力作用处于平衡状态，则这两个力等值反向，物体受到的合外力为零。 三力平衡：三个力的合力为零，即任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。 梳理深化 c 一、共点力平衡的条件 ② 若物体受到n个力处于平衡状态，则任意m（m＜n）个力的合 力与其他（n-m）个力的合力等值反向，物体受到的合外力为零。 在共点力作用下物体平衡的条件是__________。 ① 若物体受到n个力处于平衡状态，则任意（n-1）个力的合力 与第n个力等值反向，物体受到的合外力为零。 多个力平衡： 如果物体受到多个力作用，可以逐步通过力的合成，最终等效为两个力的作用。 合力为零 c 一、共点力平衡的条件 巩固提升 例1．如图，行李箱在斜向上的拉力F 的作用下沿水平方向做匀速运动，则拉力F 与地面对箱子的摩擦力f 的合力的方向为（　　） A．可能向上偏左　　 B．可能向上偏右　　 C．一定向上　　 D．无法判断 C c 一、共点力平衡的条件 A．拖把依然受力平衡 B．拖把继续做匀速运动 C．地面对拖把的支持力FN变大，地面对拖把的摩擦力Ff变大 D．地面对拖把的支持力FN变小，地面对拖把的摩擦力Ff变小 练习1．在卫生大扫除中，某同学用拖把拖地，沿推杆方向对 拖把施加推力 F，此时推力与水平方向的夹角为 θ，且拖把刚 好做匀速直线运动。从某时刻开始保持力 F 的大小不变，减 小 F 与水平方向的夹角θ，则（　　） D c 一、共点力平衡的条件 交流讨论 拖拉机斜向上前方拉犁的力对犁产生了什么效果？按照效果分解这个拉力，分力方向如何？ 沿水平方向向前拉的力 竖 直 上 提 的 力 c 二、共点力的平衡条件的应用 人拉行李箱子匀速前进。 分析行李箱的受力情况？ 分析各力之间的关系？ G f N F c 二、共点力的平衡条件的应用 人拉行李箱子匀速前进。 分析行李箱的受力情况？ 分析各力之间的关系？ G f N F x y θ Fcosθ＝f Fsinθ＋N＝G 建立直角坐标系，使G、f、N 都落在坐标轴上，将F 分解到 坐标轴上； 沿 x 轴方向： 沿 y 轴方向： c 二、共点力的平衡条件的应用 某幼儿园小朋友沿滑梯匀速下滑，试分析小朋友受到各力之间的关系。 c 二、共点力的平衡条件的应用 某幼儿园小朋友沿滑梯匀速下滑，试分析小朋友受到各力之间的关系。 任两力合力与第三力比较 —— 合成法 G N f θ F F＝G Fsinθ＝Gsinθ＝f Fcosθ＝Gcosθ＝N c 二、共点力的平衡条件的应用 某幼儿园小朋友沿滑梯匀速下滑，试分析小朋友受到各力之间的关系。 G N f θ x y Gsinθ Gcosθ 建立直角坐标系，按坐标轴分解力 —— 正交分解法 Gsinθ＝f Gcosθ＝N c 二、共点力的平衡条件的应用 梳理深化 平衡问题的求解方法： 当物体在三个力作用下处于平衡时： 三个力在一条直线上，则其中两个力的合力大小等于第三个力的大小，方向和第三个力相反，仅通过代数运算就可以求解。 F1 F2 F3 F2＋F3＝F1 c 二、共点力的平衡条件的应用 梳理深化 平衡问题的求解方法： 当物体在三个力作用下处于平衡时： 三个力不在同一直线上，应用平行四边形定则，求其中两个力的合力，此合力大小和第三个力相等，方向和第三个力相反。（一般要应用三角形的边角关系来解决问题） c 二、共点力的平衡条件的应用 梳理深化 平衡问题的求解方法： 当物体在四个或四个以上力作用下处于平衡时： ——正交分解法——对三力平衡同样适用。 物体在任意两个互相垂直的方向上的合力就必须都为零。 选取两个互相垂直的方向建立坐标轴x、y， 把不在这两个方向的力沿这两个方向分解， 这两个方向的合力都为零：Fx＝0，Fy＝0。 c 二、共点力的平衡条件的应用 例2．长时间低头玩手机对人的身体健康有很大危害，当低头玩手 机时，颈椎受到的压力会比直立时大。 现将人体头颈部简化为如图所示的模型：头部的重 力为G，P点为头部的重心，PO为提供支持力的颈 椎（视为轻杆），可绕O点转动，PQ为提供拉力 的肌肉（视为轻绳）。当某人低头时，PO、PQ与 竖直方向夹角分别为30°、60°，此时颈椎受到的压力约为（　　） A．2G　　　B． G　　　C． G　　　D．G 巩固提升 B c 二、共点力的平衡条件的应用 要使颈椎（轻杆）PO不绕O点转动，脊椎受到的压力一定沿PO的方向，故对头部受力分析如图， FO FQ G x y 则 y 轴方向 FOcos30°＝G 解得 FO＝ G 已知PO与竖直方向夹角为30°，故建立竖直 和水平方向的平面直角坐标系， c 二、共点力的平衡条件的应用 例3．某屋顶为半球形，一人在半球形屋顶上向上缓慢爬行（如图所示），他在向上爬的过程中（　　） A．屋顶对他的支持力不变 B．屋顶对他的支持力变大 C．屋顶对他的摩擦力不变 D．屋顶对他的摩擦力变大 c 二、共点力的平衡条件的应用 例3．某屋顶为半球形，一人在半球形屋顶上向上缓慢爬行（如图所示），他在向上爬的过程中（　　） A．屋顶对他的支持力不变 B．屋顶对他的支持力变大 C．屋顶对他的摩擦力不变 D．屋顶对他的摩擦力变大 B x y f＝Gsinθ N＝Gcosθ c 二、共点力的平衡条件的应用 练习2．如图是一种测定风力的仪器的原理图， 质量为m的金属球，固定在一细长的轻金属丝 下端，能绕悬点O在竖直平面内转动，无风时 金属丝自然下垂，有风时金属丝将偏离竖直方 向一定角度θ，角θ的大小与风力大小F有关， 下列关于风力F与θ的关系式正确的是（　　） A．F＝mgtanθ　　　　B．F＝mgsinθ C．F＝mgcosθ　　　　D．F＝ T F G Tsinθ＝F Tcosθ＝G A c 二、共点力的平衡条件的应用 c 课堂小结 共点力的 平衡 共点力平衡 的条件 几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力就叫做共点力 平衡状态；二力平衡；三力平衡；多力平衡。 共点力平衡的条件：在共点力的作用下物体的平衡条件是合力为零 共点力平衡 条件的应用 力的正交分解：把一个力沿着两个选定的互相垂直的方向分解，叫作正交分解法。 用正交分解法解共点力平衡的一般步骤 —— 平衡与稳度 不稳定平衡：如A球，当物体稍微偏离平衡位置一点，重心位置下降，就会失去平衡，且不能自动回到原来的平衡位置。 稳定平衡：如B球，当物体稍微偏离平衡位置一点，重心位置上升，就会失去平衡，但能自动回到原来的平衡位置，继续保持平衡。 随遇平衡：如C球，当物体稍微偏离平衡位置一点，重心位置既不降低也不上升，物体始终保持平衡状态。 c 课外拓展 —— 制作“平衡针” 把一根细铁丝从软木塞的中心穿过，在铁 丝的一端插上一个泡沫球； 再另外取一根细铁丝，横着穿过软木塞， 并将细铁丝弯曲，在这根细铁丝的两端各 插上一个橡胶瓶塞，如图。 注意下端伸出软木塞的铁丝不宜太长，将此端放在任何一个凸出点上，该系统都将对支撑点保持平衡。 c 课外拓展 将软木塞下移，特别是使系统的重心 低于系统的支撑点的位置，则会显著增强系统的稳定性。 将接触点处的铁丝折成一个“类似V形的底盘”，则会显著增强系统的稳定性。 如果向上或向下移动软木塞，系统还能平衡吗？ 怎样增强系统的稳定性？ 系统将失去初始状态的稳定性 —— 制作“平衡针” c 课外拓展 Lavf58.12.100 $