3.5 共点力平衡 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

3.6共点力平衡 学习目标： 1、知识与技能： （1）知道什么叫共点力作用下物体的平衡状态。 （2）知道共点力作用下的物体的平衡条件。 （3）掌握共点力的平衡条件并能处理平衡问题。 2、过程与方法： （1）通过 简单的物理现象，认识共点力和共点力下的物体的平衡状态。 （2）能从简单的二力平衡设计实验，得出三力的平衡，总结推理得出共点力的平衡条件。 （3）根据共点力的平衡条件对简单的现象进行分析。 3、情感态度价值观： 培养学生能从简单的问题出发，善于思考，从中发现规律性的知识的能力。认识生活中的平衡也是一种美。 一、共点力 如果一个物体受到两个或更多个力的作用，这些力共同作用在同一点，或者虽不作用在同一点，但是它们的延长线交于一点，这样的一组力叫作共点力。 二、共点力平衡的条件 （1）、平衡状态的定义：物体受到几个力作用时，如果保持静止或做匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 （2）、共点力平衡的条件：F合=0 ， Fx=0, FY=0（正交分解） （3）处理共点力平衡常用方法：合成法，正交分解法，矢量三角形 例题1、判断 1、处于平衡状态的物体加速度一定等于0，而速度不一定等于0.（ √ ） 2、速度为0时，物体一定处于平衡状态（ × ） 3、共点力一定作用于物体上的同一点。（ × ） 4、作用于同一物体上的所有的力都是共点力。（ × ） 例题2、（多）下列事例中的物体处于平衡状态的是（AC ） A、神舟号飞船匀速落到地面的过程 B、汽车在水平路面上启动或刹车的过程 C、汽车停在斜坡上 D、竖直上抛的物体在到达最高点的那一瞬间 例题3、物体受到共点力的作用下，下列说法中正确的 是（ C ） A、速度在某一时刻等于0的物体一定处于平衡状态 B、相对于另一物体保持静止的物体一定处于平衡状态 C、物体所受合力为0时，一定处于平衡状态 D、物体运动时若速率不变，一定处于平衡状态 求解平衡问题常用的方法： （1）物体在三个以上共点力作用下处于平衡时，一般利用正交分解法列方程求解。 （2）矢量三角形法:首尾相接,尾首相连.适用于三个共点力平衡。 θ a b 练习1 如图所示, 用一根绳子a 把物体挂起来, 再用另一根水平的绳子b 把物体拉向一旁固定起来. 物体的重量是40N, 绳子a 与竖直方向的夹角θ=300,绳子a 和b对物体的拉力分别是多大? G F1 F2 θ 解： 物体共受三个力作用：绳子a 的拉力F1，绳子b 的拉力F2，重力G . 这三个力相互平衡，根据平行四边形定则： F2 = G tan300 = 23.1N COS300 G F1= =46.2N y x 例4：用与水平方向成θ角的力F拉质量为m物体，使其沿水平面向右匀速运动。请同学们分析物体的受力，并画出力的示意图。 θ F G FN Ff F1 F2 平衡方程： X：F1-Ff=0 Y：F2+FN-G=0 你能求出支持力和摩擦力的大小吗？ 例题讲解 共点力平衡的应用 这就是正交分解法 小测 1.水平地面上重力为18N的物体受到斜向右上方与水平方向成370角的拉力F=20N作用保持静止，求地面对物体的支持力和摩擦力的大小。 F 370 F1 F2 G f N F1 =Fcos 370 =16N F2 =Fsin 370 =12N f=F1 =16N N=G-F2 =6N 小测 2.重力为10N的物体沿倾角为370的斜面匀速下滑，求物体与斜面间的动摩擦因数。 G F1 F2 370 V N f F1 =Gcos 370 =8N f=F2 =6N F2 =Gsin 370 =6N N=F1 =8N 第一步：确定研究对象和运动状态 第二步：受力分析，画出受力图， 建立适当坐标系。 第三步：对力进行正交分解, 据平衡条件建立方程． 第四步：解方程，求出未知量。 通过解此题得到用正交分解法解 共点力平衡问题时一般有四个步骤。 例4、重量为40N的物体与竖直墙壁间的动摩擦因数μ= 0.4，若用斜向上的推力F = 50N压住物体，物体处于静止状态，如图所示，这时物体受到的摩擦力是 10 N，要使物体匀速下滑，推力F大小应为 43.5 N． 平衡问题 尽可能让更多的力在X轴、Y轴上 列方程： FX=0、FY=0 把不在轴上的力进行分解 力的正交分解在平衡问题中的应用 G f N F 解(1)物体静止时，对物体受力分析, x y Fx Fy Fx合 Fy合 =0 =0 Fx Fy =N +f=G 370 =N +f=G Fcos370 Fsin370 即 即 f=G- Fsin370 =40N-50×0.6N=10N 将F=50N，代入②得 ② ① 力的正交分解 将F分解到坐标轴上， 并建立坐标系， 则有： G f' N' F' (2) 匀速下滑时，对物体受力分析, x y F'x F'y F'x F'y =N' +f'=G 370 =N' +f'=G F'cos370 F'sin370 即 ④ ③ ⑤ 又有：f'=µN' 联立③④⑤得： F'sin370 ＋µF'cos370＝Ｇ F'＝ sin370 ＋µcos370 G ＝ 0.6 ＋0.4×0.8 40 N＝43.5N 力的正交分解 将F'分解到坐标轴上， 并建立坐标系， 则有： 例题5、（多）如图所示，质量为m的木块在力F作用下在水平面上做匀速运动。木块与地面间的动摩擦因数为，则物体受到的摩擦力为（ ）  F mg (mg+Fsin) (mg-Fsin) Fcos B、D 力的正交分解在平衡问题中的应用 专题：解决动态平衡问题 常用方法 一、解析法 1、选某一状态对物体进行受力分析 2、将物体所受的力正交分解 3、列平衡方程求出未知量与已知量 4、根据已知量的变化情况来确定未知量的变化 例题1：一物体放在斜面上，当斜面倾角缓慢增大时，物体始终相对斜面静止，则下列说法正确的是（ ） A、物体对斜面的压力逐渐减小 B、物体对斜面的压力的大小不变 C、物体的重力沿斜面方向的分力逐渐减小 D、物体的重力沿斜面方向的分力大小不变 A 例题2：如图所示，物体静止于倾斜放置的木板上，当倾角θ由很小缓慢增大到900的过程中，木板对物体的支持力FN和摩擦力f的变化情况是（　　　　） A．FN、f都增大 B．FN、f都减少 C．FN增大，f减小 D．FN减小，f先增大后减小 D 例3．如图所示，小船用绳牵引，设水平阻力不变，在小船匀速靠岸的过程中（ A ） A.绳子的拉力不断增大 B.绳子的拉力不变 C.绳子的拉力不断减小 D.无法判断 F 二、图解法 1、选某状态对物体进行受力分析 2、根据共点力平衡的条件画出平行四边形或三角形 3、根据已知量的变化情况画出平行四边形或三角形的边角变化 4、确定未知量大小、方向的变化 图解法 适用于：三力平衡，一力不变，另一力方向不变 例题4：如图（甲），半圆形支架BAO，两细绳OA与OB结于圆心O，下悬重为G的物体，使OA绳固定不动，在将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直的位置C的过程中，分析OA绳与OB绳所受力的大小如何变化？TOA逐渐变小，TOB先变小后增大 .例题5、如图所示是给墙壁刷涂料用的涂料滚的示意图，使用时，用撑竿推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动，把涂料均匀地粉刷到墙上．撑竿的重力和墙壁的摩擦均不计，且撑竿足够长，粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓缓上推涂料滚，设该过程中撑竿对涂料滚的推力为F1，涂料滚对墙壁的压力为F2，则(　C　) A．F1增大，F2减小 B．F1增大，F2增大 C．F1减小，F2减小 图解法 适用于：三力平衡，一力不变，另一力方向不变 例6．如图所示，轻绳一端系在质量为m的物块A上，另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上．现用水平力F拉住绳子上一点O，使物块A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来位置不动．在这一过程中，环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是B A．F1保持不变，F2逐渐增大 B．F1保持不变，F2逐渐减小 C．F1逐渐增大，F2保持不变 D．F1逐渐减小，F2保持不变 例题7：（多）如图所示，电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳oA使连接点A向上移动而保持0点的位置不变，则在A点向上移动的过程中( ) A.绳OB的拉力逐渐增大 B.绳OB的拉力逐渐减小 C.绳0A的拉力先增大后减小 D.绳0A的拉力先减小后增大 BD 图解法 适用于：三力平衡，一力不变，另一力方向不变 $