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

第三章 相互作用—力 5 共点力的平衡 目 录 CONTENTS 1 学习目标 2 新课引入 3 新课讲解 4 课堂练习 5 课堂小结 【学习目标】 1.知道共点力平衡的概念。 2.利用共点力平衡分析物体受力。 3.掌握正交分解法。 空中芭蕾 平衡的艺术 叠石头的最高境界 【新课导入】 作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力称为共点力。 一.共点力 限 速40km/s G F2 F1 F1 F2 F3 F f N G 为了明确表示物体所受的共点力，在作示意图时，可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。 在不考虑物体转动的情况下，物体可以当作质点看待，所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。 新课讲解 平衡状态 ——物体处于静止或者匀速直线运动的状态叫做平衡状态。 二.寻找共点力的平衡条件 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 平衡的种类 如果物体缓慢移动则称为准静态。 B.动平衡：物体保持匀速直线运动状态。 A.静平衡：物体保持静止状态 平衡状态的运动学特征： v=0 或v不变，即：a=0 注意：保持静止和瞬时速度为0不同 平衡条件： ——在共点力作用下物体的平衡条件是合力等于零。 （1）物体受两个共点力作用时的平衡条件。 二力平衡的条件是：两个力的大小相等、方向相反，并在同一直线上。即F合=0。 （2）物体受两个以上共点力作用时的平衡条件。 当物体受到 三个共点力 作用时，它的平衡条件又是什么呢? F合=0 在共点力作用下，物体的平衡条件： F合=0 二力平衡 三力的合力为零 1.平衡条件： F合=0（沿任意方向合力均为零） 2.平衡状态： 静止或匀速直线运动 3.由平衡条件得出的四个推论 （1）二力作用：二力等大反向是一对平衡力 （2）三力作用：任意两个力的合力与第三个力等大反向，三力矢量构成闭合三角形，一般用三角形法运算 （3）多力作用：任意一个力与其他力的合力等大反向，即其中任意(n-1)个力的合力必定与第n个力等大、反向，作用在同一直线上。 （4）当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体的合力均为零。 F合=0 正交分解法 共点力作用下物体的平衡 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而平衡，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 对受三个力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三个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 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？ 【分析 】将滑梯抽象为一个斜面的模型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。 课堂练习 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 在y轴方向上 由于 联立解得 滑梯至少要2.4 m高，儿童才能从滑梯上滑下 共点力的平衡 几个力都作用在物体的同一点上， 或几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力。 物体处于静止或匀速直线运动的状态叫作平衡状态 条件 逐次通过力的合成将共点力平衡转化为二力平衡问题 理论推理 在共点力作用下物体平衡的条件是：合力为0 得出结论 实验验证 课堂小结 本节课中，我们一起讨论了共点力的平衡问题。接下来，就让我们一起来做一个简短的回顾与总结吧！ 我们首先明确了共点力的概念，几个力都作用在物体的同一点上，或几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力。 物体受到共点力作用处于静止或匀速直线运动的状态便是我们想讨论的共点力的平衡问题。 而要使物体在共点力作用下保持平衡状态，作用在物体上的力必定要满足一定的条件。 所以，接下来，我们基于二力平衡的条件，通过理论推理，逐步通过力的合成，将所有共点力平衡问题等效替代为了二力平衡问题，得出共点力的平衡条件为合力为0。并通过实验验证了我们结论的正确性与可靠性。最终总结出：物体受到共点力作用处于平衡状态的条件为：所受合力为0。 在整个过程中，为了研究未知的多力平衡问题，我们从简单的二力平衡条件出发，利用等效替代的方法，把多力平衡问题均转化为二力平衡问题，用我们已有的知识与方法探讨了未知的规律，成功地将复杂问题变的简单化。这是我们物理学研究中常用的方法之一。 14 THANKS $