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 3.5 共点力的平衡 人教版普通高中物理（2019） 课前导入 2026年10月10日星期六11时22分47秒 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？ 课前导入 2026年10月10日星期六11时22分47秒 提问：什么是共点力？ 几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点。 F1 F2 G 乙 F1 F2 G 丙 F1 F2 G 丁 F1 F2 G 甲 甲、丁中所受的力就是共点力，今天我们就来研究物体受共点力平衡的情况。 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 一、共点力平衡的条件 1、定义：物体保持静止或匀速直线运动的状态称为平衡状态。 随传送带匀速运送的物体处于平衡状态。 桌上的书、苹果能保持静止，处于平衡状态。 注意：缓慢的直线移动可认为是匀速直线运动。 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 例如：单摆摆动时，当摆球摆动到最高点时v=0，但物体不能保持静止状态还会继续摆动。 v=0 思考讨论：v=0时物体一定就是静止吗？举例说明。 v=0时物体不一定就是静止。 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 2、共点力平衡的条件 思考讨论1：在两个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？ 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0。 F2 F1 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 （1）力的合成法 任意两个力的合力与第三个力的大小和方向关系：大小相等方向相反，在同一条直线上即合力为0。 F2 F1 F3 F12 F12 F3 思考讨论2：在三个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？ 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 （2）力的分解法 F32 F31 F1 F2 F3 任意一个力沿其余两个力的反方向分解，其分力与其余两个力的大小和方向关系：大小相等方向相反，在同一条直线上即合力为0。 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 思考讨论3：N个共点力的平衡条件是什么？ 任意（N-1）力的合力都与第N个力大小相等方向相反则N个共点力平衡。 N个共点力的平衡条件是：N个共点力合力为零或 F合=0 在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 1、正交分解法 （1）对研究对象进行受力分析； （2）建立合适的直角坐标系（以使问题简单为准则）。 （3）对各个力沿x、y坐标轴进行正交分解。 （4）建立平衡方程，利用Fx合＝0与Fy合＝0，联立列出方程组从而求出未知量。 二、物体平衡条件的应用 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 2、力的合成分解法 （1）确定研究对象；研究对象可以是单个物体也可以是多个物体组成的整体。 （2）对研究对象进行受力分析，要画出力的示意图。 （3）利用平衡条件列式求解，运用平行四边形定则进行合成或者分解，再列出力的平衡方程。 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 【例题 1】某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），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？ 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 x y Ff FN F1 G θ θ A B C F2 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： 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 在x轴方向上：F1 － Ff ＝0 Ff ＝ F1 ＝ G sin θ ＝ 在y轴方向上：F2 － FN ＝0 FN ＝ F2＝ G cos θ ＝ 由于 Ff ＝μFN （3） 把（1）（2）式代入（3） 式有 （1） （2）   可求得：h ＝µb ＝ 0.4×6 m ＝2.4 m 滑梯至少要2.4 m高，儿童才能从滑梯上滑下。       =µ 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 【例题 2】生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图所示，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？ A O B θ 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 解： 方法1 用两个力的合力和第三个力平衡的方法求解。 如图，F4 为F1 和F2 的合力，则F4 与F3 平衡， 即：F4 ＝ F3 ＝G 由图可知，   F2 ＝ F4 tan θ，则F2 ＝G tan θ A O B θ θ F1 F2 F3 F4 G 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 方法2 ：用正交分解的方法求解。 如图，以O为原点建立直角坐标系。F2 方向为x轴正方向，向上为y轴正方向。F1 在两坐标轴方向的分矢量分别为F1x 和F1y 。因x、y两方向的合力都等于0，可列方程 F2 － F1x ＝0 F1y－ F3 ＝0 O θ F2 F1x F1 x y G F3 F1y θ 正交分解法 3.5.1 共点力平衡的条件 2026年10月10日星期六11时22分47秒 即F2 － F1 sin θ＝0 （1） F1 cos θ － G＝0 （2） 由（1）（2）式解得 F1 ＝ ，F2 ＝G tan θ。 即绳AO和绳BO所受的拉力大小分别为 和G tanθ。 课堂小结 2026年10月10日星期六11时22分47秒 1、定义：物体保持静止或匀速直线运动的状态称为平衡状态。 2、共点力平衡的条件：在共点力作用下物体平衡的条件是：合力为0。 3、力的合成分解法（三力平衡）。 4、力的正交分解法（三力及以上平衡）。 新课结束 请完成配套习题第三章第五节 $