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，通过木棒平衡情境图引导学生分类受力，衔接初中二力平衡知识，搭建从具体现象到抽象规律的学习支架，系统呈现平衡状态、平衡条件及应用。 其亮点在于以科学推理构建平衡条件（从二力到多力平衡），结合滑梯设计、悬吊重物等问题模型培养物理观念，通过整体法与隔离法及动态平衡解法（图解、相似三角形）提升科学思维，助力学生掌握解题方法，教师教学更具针对性。

第5节 共点力的平衡 第三章 相互作用——力 1 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？ 新知导入 2 1.知道物体处于平衡状态的条件。 2.在二力平衡的基础上，经过科学推理，得出共点力平衡条件：物体所受合力为零。 3.会用共点力平衡的条件分析生活和生产中的实际问题，体会物理学知识的实际应用价值。 4.会用整体法与隔离法解答多物体的平衡问题。 学习目标 3 知识点一：平衡状态 观察下面三幅图中物体有什么共同特点？ 新知探究 4 观察下面两幅图汽车和动车运动有什么共同特点？ 匀速行驶的汽车 匀速行驶的动车 新知探究 平衡状态的定义：物体受到几个力作用时，如果保持_______或_______________状态，我们就说这个物体处于___________。 静止　 匀速直线运动　 平衡状态　 注意： 物理学中有时出现“缓慢移动”也说明物体处于平衡状态。 新知探究 要点提炼 新知探究 知识点二：共点力的平衡条件 根据初中所学过的二力平衡的知识，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 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零。 新知探究 如果物体受到三个力的作用，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 效果相同 等效替换 G F1 F2 F G F 我们可以根据平行四边形定则，求任意两个力的合力为一个力，最终把三力平衡问题转化为二力平衡问题。即三力的合力为零。 新知探究 如果物体受到三个以上的力作用，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ F2 F3 F4 F1 F23 F123 F1 F4 F23 F123 F4 任意一个力与其余各力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，最终把多力平衡问题转化为二力平衡问题。即物体所受的合力为零。 ★在共点力作用下物体平衡的条件：合力F合=0 新知探究 共点力平衡的条件 (1)条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 (2)公式：F合＝0，或Fx合=0和Fy合＝0。 (3)由平衡条件得出的三个结论： (4)分析思路：多力 转化 三力 转化 二力 新知探究 知识点三：共点力的平衡条件的应用 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？ 模型构建 G Ff A B C FN 受力分析 问题模型1 新知探究 合成法：把物体所受的力合成为两个力，则这两个力大小相等、方向相反，并且在同一条直线上。 正交分解法：把物体所受的力在两个互相垂直的方向上分解，每个方向上合力都为零。 两种方法的特点： 新知探究 F3 F2 F1 合成法 F3 F2 F1 F5 F3 F2 F1 F6 乙 丙 F3 F1 F2 F4 甲 对于三力平衡问题，可以选择任意的两个力进行合成。 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？ 问题模型2 对甲： 新知探究 如图所示，BO为一轻杆，AO和CO为两段细绳，重物质量为m，在图示状态静止，求AO绳的张力。 45° 30° 正交分解法 T=G N F x Nx Ny Fx Fy 受力特点：三个力互相不垂直，且夹角（方向）已知。 问题模型3 新知探究 城市中的路灯、无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量是G，角AOB 等于θ ，钢索AO对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大？ 问题模型4 新知探究 方法一：合成法 方法二：正交分解法 水平方向： 竖直方向： O点受力如图，对O点由共点力平衡条件 新知探究 (1)“活结”：一般是由轻绳跨过光滑滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子虽然因“活结”而弯曲，但实际上是同一根绳，所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等，两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的角平分线。 (2)“死结”：两侧的绳因结而变成了两根独立的绳，因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。 绳子的死活结问题 新知探究 如图所示，用网兜把足球挂在竖直墙面上，悬绳对网兜的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，若不计墙面摩擦，缓慢增加悬绳的长度，FT与FN怎样变化？ 问题模型5 G FN FT G FN FT FT与FN均逐渐减小 新知探究 如图，半径为R的光滑半球的正上方，离球面顶端距离为h的O点，用一根长为l的细线悬挂质量为m的小球，小球靠在半球面上。试求小球对球面压力的大小。 问题模型6 受力特点：三个力互相不垂直，且夹角（方向）未知。 F N G 相似三角形法：力的三角形与几何三角形相似 T 新知探究 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时，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 对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三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 新知探究 1.图解法解决动态平衡问题 适用条件：在三力平衡问题中，一个力是恒力，一个力是方向不变(定力)，另一个力大小、方向都在变(变力)，适用条件总结成恒定变。 2.相似三角形法解决动态平衡问题 使用条件：在三力平衡问题中，一个力是恒力，另外两个力大小、方向都变化(变力)。 新知探究 知识点四：整体法与隔离法 1.整体法：就是把两个(或几个物体)视为一个整体，对物体进行受力分析时，只分析这一整体之外的物体对整体的作用力(外力)，不考虑整体内部物体之间的相互作用力(内力)。 2.隔离法：就是把要分析的物体从相关的物体系统中隔离出来，只分析该物体以外的物体对该物体的作用力，不考虑该物体对其他物体的作用力。 新知探究 3.整体法和隔离法的选择原则： (1)当分析系统所受外力时，可以采用整体法来分析外界对系统的作用力。 (2)当分析系统内各物体间相互作用时，一般采用隔离法且选择受力较少的物体为研究对象。 (3)整体法的优点在于减少受力分析的个数，但不能分析内力；隔离法的优点是对多个物体受力了解比较清楚，但计算时有点麻烦。 新知探究 共点力的平衡 解析法 条件 三角形相似法 整体法与隔离法 合外力为零 隔离法 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究对象与周围物体隔开受力分析的方法 动态平衡 图解法 整体法 课堂小结 AC 1.(多选)下列实例中的物体处于平衡状态的是(　　) 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.汽车停在斜坡上不动 D.竖直上抛的物体在到达最高点的那一瞬间 当堂检测 2.如图(a)所示，轻绳AD跨过固定在水平杆BC右端的光滑定滑轮（重力不计）栓接一质量为M的物体， ；如图(b)所示，轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端通过细绳EG拉住， ，另一轻绳GF悬挂在轻杆的G端，也拉住一质量为M的物体，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A.图(a)中BC杆对滑轮的作用力大小为Mg B.图(b)中HG杆弹力大小为Mg C.轻绳AC段张力TAC与轻绳EG段张力TEG大小之比为1:1 D.轻绳AC段张力TAC与轻绳EG段张力TEG大小之比为2:1 A 当堂检测 3.如图所示，水平地面上的L形木板M上放着小木块m，M与m间有一个处于压缩状态的弹簧，整个装置处于静止状态。下列说法正确的是 (　　) A.M对m的摩擦力方向向左 B.M对m无摩擦力作用 C.地面对M的摩擦力方向向右 D.地面对M无摩擦力作用 D 当堂检测 对共点力作用下物体的平衡的理解 (1)两种平衡情形： ①静平衡：物体在共点力作用下处于静止状态。 ②动平衡：物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。 (2)“静止”和“v＝0”的区别与联系： v＝0eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a＝0时，是静止，是平衡状态,a≠0时，不是静止，不是平衡状态)) . $