3.5 共点力的平衡 课件-2026-2027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的平衡，涵盖共点力与非共点力的定义、平衡状态（静止、匀速直线运动）、平衡条件（合力为0）及求解方法。通过四幅木棒平衡图导入，引导学生分类区分共点力与非共点力，衔接力的合成知识，搭建从受力分析到平衡条件应用的学习支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，结合滑梯、绳索悬吊等生活实例抽象物理模型，通过正交分解法、合成法等教学方法，引导学生运用三角函数、方程组等数学工具解决问题。既帮助学生深化相互作用观念，又提升分析解决实际问题的能力，教师使用时可高效落实知识点与核心素养。

第三章 相互作用——力 3.5 共点力的平衡 导入新课 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？ 平行没有交点 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。 共点力 非共点力 它们的作用线是平行的，没有交点。 共点力平衡的条件 平衡状态 匀速直线运动状态 保持静止状态 思考 想一想，受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ mg FN mg F拉 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。 如果物体受到多个共点力作用，我们可以逐步通过力的合成，最终等效为两个力的作用。如果这两个力的合力为0，则意味着所有力的合力等于0，物体将处于平衡状态。 mg FN F牵 Ff 四力平衡 因此，在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 静止 匀速直线 平衡状态 二力平衡 静止在水平面上的物体 四力平衡 水平匀速行驶的汽车 匀速下落的雨滴 水平力推桌未动 三力平衡 Ff mg FN 物块静止在斜面上 Ff mg FN 物体沿斜面匀速下滑 (1)三力平衡问题：分析受力；逆向作图；数学方法（解三角形、图解法）。 (2)多力平衡问题：受力分析；正交分解；规范列式；数学方法（解方程组、公式法）。 注意：三角函数等相关数学知识！ 求解共点力平衡问题的基本方法： 例题1、某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），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？ 分析 将滑梯抽象为一个斜面的模型（图乙），以正在匀速滑下的小孩为研究对象。 小孩受到三个力的作用：重力G、斜面的支持力FN和滑动摩擦力Ff 。 当这三个力的合力为0时，小孩能在滑板上获得一定速度后匀速滑下，则斜面的高度即为所要求的滑梯的高度。 解:在图中，沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系。把重力G沿两坐标轴方向分解为F1和F2，这样的分解称为正交分解。 设斜面倾角为θ，由于F2垂直于AB、G垂直于AC，故F2 和G的夹角也等于θ。用l、b和h分别表示AB、AC和BC的长度。 根据共点力平衡的条件和直角三角形中三角函数关系可知： 在x 轴方向上 F1-Ff=0 在y轴方向上 F2-FN=0 由于 Ff=μFN (3) 把（1）（2）式代入（3）式有 可求得h=μb=0.4×6m=2.4m 滑梯至少要2.4 m 高，儿童才能从滑梯上滑下。 正交分解法 y x θ F mg FN Ff F1 F2 共点力的平衡条件： 在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 公式表示为：F合=0 或 Fx= 0 Fy= 0 ——转化为四力平衡 例题2、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，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少？ 绳索连接点受力示意图 【分析】 选取两根绳索连接的O点为研究对象，它受到三个力的作用：绳AO对它的拉力F1、绳BO对它的拉F2和 O 点下方悬绳对它的拉力 F3。 在平衡状态下，O点所受三个力的合力为0。由于F3的大小与悬挂物所受的重力相等，且三个力的方向均已知，由此可以求出 F1、F2 的大小。 解：方法1 用两个力的合力和第三个力平衡的方法求解。 如图，F4为F1和F2的合力， 则F4与F3平衡，即 绳索连接点受力示意图 F4 ＝ F3 ＝ G 由图可知 则 F2＝G tanθ 方法2 用正交分解的方法求解。 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 正交分解法 正交分解法 F2 － F1x＝0 F1y － F3＝0 即F2 － F1 sinθ ＝0 （1） F1 cosθ － G＝0 （2） 由（1）（2）式解得F1= 即绳AO和绳BO所受的拉力大小分别为和。 正交分解法 使用正交分解法，几个力当中有两个以上的力是互相垂直的才使用，否则用合成法。 完成课后相关练习 谢谢观看 谢谢观看 $