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，通过静止吊灯、斜面上物块等实例导入，从初中二力平衡过渡到多力平衡，构建新旧知识联系的学习支架，帮助学生理解平衡状态及条件。 其亮点在于以科学推理深化平衡状态辨析，通过小组探究竖直上抛最高点问题培养科学思维，结合正交分解法、合成法等模型建构，辅以榫卯工艺等实例。既提升学生受力分析与矢量运算能力，又为教师提供规范解题步骤与多样化教学方法。

3.5共点力的平衡 人教版（2019）高中物理 必修第一册 第三章 相互作用——力 1.理解共点力的概念，能准确判断物体是否处于平衡状态。 2.掌握共点力的平衡条件，理解“合力为零”的本质含义。 3.能运用合成法、正交分解法解决典型的静态共点力平衡问题。 4.掌握共点力平衡问题的规范解题步骤，提升受力分析与矢量运算能力。 这些物体的运动状态有什么共同点？ 初中我们学过二力平衡，吊灯受重力和拉力两个力平衡。那斜面上的物块、匀速行驶的汽车都受三个甚至更多的力，它们保持平衡时又需要满足什么条件？ 本节课我们从二力平衡出发，推导共点力平衡的普遍规律，学习运用平衡条件解决多力平衡问题的规范方法。 ①悬挂在天花板下静止的吊灯； ②静止在粗糙斜面上的物块； ③平直公路上匀速行驶的汽车 一、共点力平衡的条件 一、共点力平衡的条件 （一）平衡状态的深度辨析 什么是平衡状态？ 小组探究辨析：竖直上抛的物体，运动到最高点时速度为零，此时物体是否处于平衡状态？ 一、共点力平衡的条件 总结：平衡状态的本质是运动状态不变，即加速度为零、合力为零。 竖直上抛最高点速度为零，但加速度为重力加速度，合力不为零，运动状态即将改变，因此不是平衡状态。 判断平衡不能只看瞬时速度，要看合力是否为零、加速度是否为零。 一、共点力平衡的条件 （二）共点力的平衡条件 1.旧知回顾：二力平衡 初中学习的二力平衡条件是什么？从合力角度看，二力平衡的本质是什么？ 一、共点力平衡的条件 2.理论推导：三力平衡 如果物体受到三个共点力作用保持平衡，合力满足什么规律？ 我们可以用等效思想推导： 任意两个力可以通过平行四边形定则合成为一个合力，这个合力与第三个力就构成了二力平衡的关系。根据二力平衡条件，这两个力的合力与第三个力等大、反向、共线，因此三个力的总合力为零。 结论：三个共点力平衡时，合力为零；任意一个力与其余两个力的合力等大、反向、共线。 一、共点力平衡的条件 3.规律推广：多力平衡的普遍条件 四个力、五个力甚至更多共点力平衡时，同样可以逐步合成，最终等效为二力平衡。因此，任意多个共点力作用下物体平衡的条件都是合力为零。 一、共点力平衡的条件 4.正交分解形式的平衡条件 当受力较多时，直接求合力不够方便，我们通常用正交分解法处理平衡问题。将所有力分解到x、y两个互相垂直的坐标轴上，总合力为零等价于两个方向上的分力合力都为零： ==0 ==0 x方向合力为零说明什么？y方向合力为零说明什么？ 正交分解法是解决多力平衡问题最通用、最稳妥的方法，受力越多，优势越明显。 一、共点力平衡的条件 （三）共点力平衡条件的应用 1.解题一般步骤梳理： 1.定对象：确定研究对象，明确分析哪个物体的受力； 2.画受力：按重力、弹力、摩擦力的顺序，规范作出受力示意图； 3.建坐标：选择合适方向建立直角坐标系，让尽可能多的力落在坐标轴上，减少分解； 4.做分解：将不在坐标轴上的力正交分解到两轴上； 5.列方程：根据两轴合力为零，分别列平衡方程； 6.求解验证：代入数据求解，检验结果是否合理。 一、共点力平衡的条件 2.典型实例精讲 实例1：斜面上物体的静态平衡 情境：质量为m的物块静止在倾角为θ的固定斜面上。 任务：求斜面对物块的支持力和静摩擦力大小。 θ 一、共点力平衡的条件 分析过程： 第一步确定研究对象？ 第二步受力分析，物块受几个力？分别是什么？ 坐标系怎么建更方便？ x y 一、共点力平衡的条件 沿平行斜面、垂直斜面建立直角坐标系，将重力分解为两个分力： 平行斜面分力：=____________ 垂直斜面分力：=____________ 根据平衡条件列方程： 平行斜面方向： _______________⇒=________ 垂直斜面方向： _______________⇒=_______ x y θ G G -G=0 G -G=0 G 一、共点力平衡的条件 方法拓展：本题也可以用合成法，支持力和摩擦力的合力与重力等大反向，同样可以求解。 三力平衡问题，合成法和正交分解法都适用。 一、共点力平衡的条件 实例2：双绳悬挂重物平衡 情境：用两根轻绳将重力为G的重物悬挂在水平天花板上，左绳与竖直方向夹角为α，右绳与竖直方向夹角为β，重物保持静止。 任务：求两根绳子的拉力大小。 1.中国传统木工的榫卯工艺，外形唯美且遵循力学原理。如图甲所示为榫眼的凿削操作，图乙为截面图，凿子尖端夹角为。在凿子顶部施加竖直向下的力F时，其竖直面和侧面对两侧木头的压力分别为和，不计凿子的重力及摩擦力，下列判断正确的是（　　） A．力一定大于F B． = C．力 一定小于F D．  B 2.如图所示，质量为m的物体，放在水平地面上，若对物体施加一与水平方向成θ角的拉力F的作用，物体做匀速直线运动，求： (1)力F沿水平方向的分力和竖直方向的分力； (2)物体受到的摩擦力的大小f和支持力大小N。 (3)物体与地面间的动摩擦因数μ。 解：（1）对物体进行受力分析，其受重力、地面的支持力、摩擦力和拉力。沿水平竖直方向建立直角坐标系，进行正交分解，将拉力分别分解到水平竖直方向。根据几何关系有=F， =F （2）根据平衡条件，水平方向有F =f 竖直方向有N+F =mg 整理得N=mg-F （3）物体所受摩擦力为滑动摩擦力f=μN 代入摩擦力和压力的表达式有μ(mg-F )=F 整理得μ= 课堂小结 3.5共点力的平衡 一、基本概念 1.共点力：作用线交于一点 2.平衡状态：静止、匀速直线运动（本质：(a=0)） 二、共点力平衡条件 1.本质：𝐹合=0 2.正交分解形式：𝐹𝑥=0，𝐹𝑦=0 三、解题方法与步骤 1.方法：合成法（三力平衡）、正交分解法（通用） 2.步骤：定对象→画受力→建系→分解→列方程→求解 四、典型实例 斜面物块平衡 双绳悬挂平衡 本节内容结束！ $