第3章 5 共点力的平衡(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第一册配套课件（人教版）

该高中物理课件围绕共点力的平衡展开，涵盖平衡状态理解、正交分解法应用及平衡条件应用等核心知识点。通过搬运家具、卡车运输工件等实际问题导入，从概念辨析到方法应用再到模型建构，搭建递进式学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，以正交分解法解决搬运家具问题、三力平衡分析卡车运输工件等实例，结合活结死结、活杆死杆模型建构，提升学生科学推理能力。提供分层练习，助力学生掌握方法，教师可高效开展教学。

5 共点力的平衡 1 学习任务一 对共点力平衡状态的理解 学习任务二 正交分解法解决共点力平衡问题 学习任务三 共点力平衡条件的应用 素养提升 随堂巩固 ◆ 课后习题 ◆ 新课探究 2 学习任务一 对共点力平衡状态的理解 ［物理观念］ 1.物体保持静止或匀速直线运动的状态为平衡状态，平衡状态的特征是物体的 速度恒定，即加速度为零. 2.正确区分“静止”和“”：物体处于静止状态时，， ，是平衡状 态；但当时，物体不一定处于平衡状态，但 不是平衡状态，如 上抛物体到达最高点时物体所处状态. 学习任务一 3 例1 下列说法中正确的是( ) A.物体的速度在某一时刻等于零，物体就一定处于平衡状态 B.物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态 C.物体所受合力为零，就一定处于平衡状态 D.物体做匀加速直线运动时，物体处于平衡状态 [解析] 处于平衡状态的物体的运动特点是始终处于静止或匀速直线运动状态， 其受力特点是物体所受合力为零，选项C正确，A、B、D错误. √ 学习任务一 4 学习任务二 正交分解法解决共点力平衡问题 ［科学思维］ 正交分解法中坐标轴方向的选取技巧 (1)研究水平面上的物体时，通常沿水平方向和竖直方向建立坐标轴； (2)研究斜面上的物体时，通常沿斜面方向和垂直于斜面方向建立坐标轴； (3)研究在杆或绳的作用下转动的物体时，通常沿杆或绳的方向和垂直于杆或绳 的方向建立坐标轴. 学习任务二 5 例2 [2026·河北石家庄二中高一月考] 随着我国新农村建设不断深入，越来越多 的农民住进了楼房，大家在喜迁新居的时候遇到了搬运大件家具的困难.如图所 示，一农户正在用自己设计的方案搬运家具到二楼，他用一悬挂于房檐 点的 小电机通过轻绳1拉动家具缓慢上升，为避免家具与墙壁碰撞，需要一人站在地 面上用轻绳2向外侧拖拽，绳1与绳2始终在同一竖直面内.某时刻绳1与竖直方向 夹角为 ，绳2与竖直方向夹角为 ，已知家具 质量为，人的质量为取 求此时： 学习任务二 6 (1) 绳1与绳2的拉力大小； [答案] ; 学习任务二 7 [解析] 对家具受力分析，如图甲所示，由平衡条件得 解得， 学习任务二 8 (2) 该人受到地面的支持力和摩擦力大小. [答案] ; 学习任务二 9 [解析] 对人受力分析，如图乙所示，由平衡条件得 其中 解得， 学习任务二 10 学习任务三 共点力平衡条件的应用 ［物理观念］ (1)共点力平衡的条件是合力为0. (2)表示为：；或将各力分解到轴和轴上，满足，且 . ①二力平衡：若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反 向、共线. ②三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意两个力的 合力与第三个力等大、反向、共线. ③多力平衡：若物体在多个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力与 其余所有力的合力等大、反向、共线. (3)当物体受三个力平衡，将表示这三个力的有向线段依次首尾相连，则会构成 一个矢量三角形，表示合力为0. 学习任务三 11 例3 用卡车运输质量为 的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两 光滑斜面之间，如图所示.两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为 和 .重力 加速度为 .当卡车沿平直公路匀速行驶时，工件对斜面Ⅰ、Ⅱ的压力大小分别为 、 ，则( ) A.， B.， C.， D.， √ 学习任务三 12 [解析] 对工件进行受力分析，工件处于三力平衡状态，受力分析如图所示，由 几何关系可知，， ，由牛顿第 三定律可知，， ，故D正确. 学习任务三 13 例4 [2026·内蒙古呼和浩特二中高一期中] 一物体放在粗糙水平地面上，它与地 面间动摩擦因数为 .第一次，用一个斜向上、与水平方向夹角为 的 能使其 沿地面做匀速直线运动.第二次，用另一个斜向下、与水平方向夹角为 的力 也能使其沿地面做匀速直线运动.则 为( ) A. B. C. D. √ 学习任务三 14 [解析] 由于物体两次都做匀速直线运动，所以两次都处于平衡状态，合力为零， 设物体的质量为.第一次，用一个斜向上、与水平方向夹角为 的 能使其沿 地面做匀速直线运动，根据共点力平衡条件，水平方向有 ,竖直方 向有,其中，滑动摩擦力,联立解得 , 第二次，用另一个斜向下、与水平方向夹角为 的力 也能使其沿地面做匀速 直线运动，根据共点力平衡条件，水平方向有 ,竖直方向有 ,其中，滑动摩擦力,联立得 ,可得 ，故选B. 学习任务三 15 活结与死结、活杆与死杆问题 类型一 “活结”与“死结”模型 (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”分开的两段绳上弹力 大小一定相等，两段绳的合力方向一定沿这两段绳夹角的角平分线． (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 上弹力大小不一定相等. 素 养 提 升 16 示例1 [2025·福建福州一中高一月考] 如图，悬挂甲物 体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上 点处，绳的 一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连. 甲、乙两物体质量相等，系统平衡时， 点两侧绳与竖 直方向的夹角分别为 和 .若 ，则 等于 ( ) A. B. C. D. √ 素 养 提 升 17 [解析] 甲物体拴牢在 点，且甲、乙两物体的质量相等，连接甲、乙两物体的 线和绳的拉力大小相等， 点处于平衡状态，则左侧绳子拉力的方向在右侧绳 子和细线夹角的角平分线上，如图所示，根据几何关系有 ，解 得 ，A、C、D错误，B正确. 素 养 提 升 18 类型二 “活杆”与“死杆”模型 (1)“活杆”：杆用转轴或铰链连接，当杆处于平衡状态时，杆所受到的弹力方向 一定沿着杆，否则会引起杆的转动．如图甲所示，若 为转轴，则轻杆在缓慢转 动中，弹力方向始终沿杆的方向. 素 养 提 升 19 (2)“死杆”：轻杆被固定而不发生转动，杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向， 如图乙所示.水平横梁的一端插在墙壁内，另一端装有一个小滑轮，绳的一端 固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂重物.滑轮对绳的作用力应为图丙中两段绳 中拉力和的合力的反作用力，即 杆所受到的弹力方向不沿杆的方向. 素 养 提 升 20 示例2 (多选)如图甲所示，轻绳跨过固定的水平横梁 右端的定滑轮挂住一 个质量为的物体， ；图乙中轻杆 一端用铰链固定在竖直墙上， 另一端通过细绳拉住，与水平方向也成 ，轻杆的点用细绳 拉住 一个质量为 的物体，则下列说法正确的是( ) A. B. C. D. √ √ √ 素 养 提 升 21 [解析] 图甲和图乙中的两个物体、 都处于平衡状态，根据平衡的条件， 可知与物体相连的竖直细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取点和 点为 研究对象，受力如图所示，对点根据受力平衡可得 ， ，对点根据受力平衡可得 ， ，则有， ， ， ，故选A、B、C. 素 养 提 升 22 1.(对共点力的理解)如图所示的三种情况下，日光灯所受的拉力、及重力 不是共点力的是( ) A.甲情况下 B.乙情况下 C.丙情况下 D.甲、乙、丙三种情况下 [解析] 共点力为作用于同一点的力，或力的作用线相交于一点的力，甲、丙图 中三力均为共点力，乙图中三力不是共点力，故B正确. √ 随 堂 巩 固 23 2.(共点力平衡条件的应用)如图所示，两个长度相同的轻绳在中 点处垂直交叉形成一个“绳兜”，重力为 的光滑球静置于“绳兜” 中.绳端挂于点静止，、、、 为每根绳与球面相切的 点，，为球的半径，则 绳中的 拉力大小为( ) A. B. C. D. [解析] 设、、、与竖直方向夹角为 ，、、、 绳子拉 力均为，根据受力分析及几何关系可知 ，绳子与竖直方向夹角 余弦值为，联立可得 ，故选A. √ 随 堂 巩 固 24 3.(正交分解法解决共点力平衡问题)如图所示为一架直升机在某海域拖曳扫雷器 进行扫除水雷演习的模拟图.扫雷器质量为 ，由于海水的流动对扫雷器产生水 平方向的冲击力，使绳子偏离竖直方向，当直升机相对地面静止时，绳子与竖 直方向成 角.已知扫雷器所受的浮力不能忽略，重力加速度为 .下列说法正确 的是( ) A.绳子的拉力为 B.绳子的拉力一定大于 C.扫雷器受到海水的水平方向的作用力大小等于绳子拉力 D.扫雷器受到海水的水平方向的作用力小于绳子的拉力 √ 随 堂 巩 固 25 [解析] 对扫雷器受力分析，扫雷器受到重力、浮力、水平冲击力 及绳子 的拉力 作用，将绳子的拉力沿水平方向和竖直方向分解，根据共点力平衡的 条件得，，所以, ，选项A、B、 C错误，D正确. 随 堂 巩 固 26 课后习题 27 知识点一 对共点力和平衡状态的理解 1.若某一物体受共点力作用处于平衡状态，则该物体( ) A.一定是静止的 B.一定做匀速直线运动 C.所受各共点力的合力可能不为零 D.所受各共点力的合力为零 [解析] 物体处于平衡状态时，物体可能静止或做匀速直线运动，A、B错误；物 体处于平衡状态时，所受各共点力的合力一定为零，C错误，D正确. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 28 2.(多选)关于共点力，下列说法正确的是( ) A.作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，那么这两个力是共点力 B.作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，那么这两个力是共点力 C.作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点不在同一点上，那么这几个 力不可能是共点力 D.作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以交于一点，那么这几个 力是共点力 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 29 [解析] 大小相等、方向相反的力不一定作用在同一点，如平行而不相交，但一 对平衡力必须作用于同一物体且作用在同一直线上，是共点力，选项A错误，B 正确；作用在一个物体上的几个力，如果作用在物体的同一点，或者虽不作用 在物体的同一点，但力的作用线交于一点，那么这几个力是共点力，选项C错 误，D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30 3.(多选)[2025·广东江门一中高一月考] 能够从物理视角看世界是学习物理的重 要目标.下面四张图片展现了生活中常见的情景，其中甲图中自行车无动力冲上 斜坡后无动力下滑，乙图是校运会“托球比赛”中乒乓球与球拍相对静止一起向 前匀速运动的过程(虚线表示水平方向)，丙图是跳高比赛中运动员达到最高点 瞬间，丁图是踢毽子时，毽子竖直向上运动到最高点瞬间，忽略空气阻力，下 列说法正确的是( ) 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 31 A.甲图中自行车上滑和下滑过程所受摩擦力相同 B.甲图中自行车到达斜坡最高点瞬间速度为零，处于受力平衡状态 C.乙图中球拍和乒乓球均处于受力平衡状态 D.丙、丁两图中运动员和毽子在最高点瞬间均受力不平衡 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 32 [解析] 甲图中自行车上滑和下滑过程所受摩擦力大小相等，方向相反，故A错 误；甲图中自行车到达斜坡最高点瞬间速度为零，但加速度不为零，不是处于 受力平衡状态，故B错误；乙图中球拍和乒乓球相对静止一起向前匀速运动， 均处于受力平衡状态，故C正确；丙、丁两图中运动员和毽子在最高点瞬间均 只受重力作用，受力不平衡，故D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 33 知识点二 共点力平衡条件的应用 4.如图所示，五个共点力的合力为0.现在保持其他力不变，进 行如下操作，其中正确的是( ) A.如果撤去，则其余几个力的合力大小为，方向与 方向相反 B.如果将逆时针旋转 ，则合力大小将变为 C.如果将减半，则合力大小为 D.如果将逆时针旋转 ，则合力大小将变为 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 34 [解析] 五个共点力的合力为0，如果撤去，则其余几个力的合力大小为 ，方 向与方向相反，选项A错误；如果将逆时针旋转 ，则将其余几个力的合 力与旋转后的合成，合力大小为，选项B错误；如果将 减半，则将其 余几个力的合力与合成，合力大小为，选项C正确；如果将 逆时针旋转 ，则将其余几个力的合力与旋转后的同方向合成，合力大小将变为 ， 选项D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 35 5.在光滑墙壁上用网兜把足球挂在 点，足球与墙壁的接触点 为.若足球所受的重力为，悬绳与墙壁的夹角为 ，网兜的质量不计，则 ( ) A.悬绳对足球的拉力大小为 B.悬绳对足球的拉力大小为 C.足球对墙壁的压力大小为 D.足球对墙壁的压力大小为 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 36 [解析] 足球受到重力、拉力和支持力，处于平衡状态，受力如图所示，根据平 行四边形定则，悬绳对足球的拉力 ，A、B错误；墙壁的支持力 ，根据牛顿第三定律可知，足球对墙壁的压力 ，C正 确,D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 37 知识点三 正交分解法解决共点力平衡问题 6.[2025·浙江湖州中学高一月考] 帆船是人类的伟大发 明之一，船员可以通过调节帆面的朝向让帆船逆风行 驶，如图所示为帆船逆风行驶时的简化示意图，此时 风力，方向与帆面的夹角 ，航向 A. B. C. D. 与帆面的夹角 ，风力在垂直帆面方向的分力推动帆船逆风行驶.已知 ，则帆船在沿航向方向获得的动力为( ) √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 38 [解析] 根据题意，对风力 在沿着帆面和垂直于帆面方向进行分解，可得其垂 直于帆面的分力，再将垂直作用于帆面上的风力 沿帆船 航向方向和垂直航向方向进行分解，则帆船在沿航向方向获得的动力为 ，故选A. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 39 7.[2026·浙江杭州二中高一月考] “民生在勤，勤则不匮”，劳动是幸福的源泉.如 图所示，某同学利用假期做家务时，质量为的拖把在推力 作用下，在水平地 面上做匀速直线运动，推力与水平方向夹角为 ，已知拖把与地面间的动摩 擦因数为 ，重力加速度为 ，则下列说法正确的是( ) A.推力的水平分力大小为 B.拖把对地面的压力比自身重力小 C.拖把与地面间的摩擦力小于 D.拖把与地面间的摩擦力大小等于 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 40 [解析] 对拖把进行受力分析如图所示，将进行分解，推力 的水平分力大小为 ，竖直分力大小为 ，则 ，根据牛顿第三定律 可知拖把对地面的压力比自身重力大，故A正确，B错误；竖直方向上有 ，拖把与地面间摩擦力的大小等于 ，故C、D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 41 8.如图所示，质量为的物体在水平力的作用下沿倾角为 的粗糙斜面向上做 匀速直线运动，物体与斜面间的动摩擦因数为 ，重力加速度为 ,则水平推力 的大小为( ) A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 42 [解析] 物体做匀速直线运动，处于平衡状态，受力分析如图所示，由平衡条件 可知，沿斜面方向上有 ，垂直于斜面方向上有 ，又知，联立解得 ，选 项A正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 43 9.如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为 的照相 机.三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成 角， 重力加速度为 ，则每根支架承受的压力大小是( ) A. B. C. D. [解析] 对照相机受力分析，设每根支架对照相机的支持力为 ， 由平衡条件可知，解得 ，根据牛 顿第三定律可知，每根支架承受的压力大小 ， B正确. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 44 10.[2026·河南郑州外国语学校高一月考] 如图所示，一光滑小球与一过球心的 轻杆连接，置于一斜面上静止，轻杆通过光滑铰链与竖直墙壁连接，已知小球 所受重力为，斜面与水平地面间的夹角为 ，轻杆与竖直墙壁间的夹角也 为 ，则轻杆和斜面受到球的作用力大小分别为( ) A.和 B.和 C.和 D.和 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 45 [解析] 对小球受力分析，杆对小球的弹力方向沿杆斜向上，与水平方向成 角，斜面对球的弹力方向垂直于斜面斜向上，与水平方向成 角，重力 的方向竖直向下，如图所示，由几何关系可知， ，根据平衡条件可 得， ，则斜面和轻杆受到小球的作用力大小为 ，选项A正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 46 11.如图甲所示，横截面为直角的斜槽与水平方向的夹角为 ，横截面为正方形 的长方体物块恰好沿斜槽匀速下滑，斜槽横截面 如图乙所示，过斜槽底部 的竖直面(图中未画出)与斜槽横截面相交处为虚线，与虚线 的夹角也为 ，斜槽两侧面为同种材料，则物块与斜槽间的动摩擦因数为 ( ) A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 47 [解析] 物块重力沿方向的分力 ，物块对 截面的压力 ，对截面的压力 ，对 物体，根据平衡条件得，解得 ，故B正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 48 12.如图所示，在水平天花板的点处固定一根轻杆 ，杆与天花板保持垂直，杆 的下端有一个轻滑轮.一根细线上端固定在该天花板的点处，细线跨过滑轮 ， 下端系一个重为的物体，段细线与天花板的夹角 .系统保持静止， 不计一切摩擦.下列说法中正确的是( ) A.细线对天花板的拉力大小是 B.杆对滑轮的作用力大小是 C.杆和细线对滑轮的合力大小是 D.杆对滑轮的作用力大小是 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 49 [解析] 对物体受力分析，受到重力和拉力，根据平衡条件得 ，同一根 细线上拉力处处相等，故细线对天花板的拉力大小也等于 ，故A错误；对滑轮 受力分析，受到细线的压力(等于两边细线拉力的合力)以及杆的弹力 (向右上方的支持力)，如图所示，因滑轮两边细线的夹角为 ，由平衡条件 可知，杆对滑轮的作用力大小 ，故B错误，D正确；由于滑轮处于 平衡状态，故 杆和细线对滑轮的合力大小是零，故C错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 50 $