共点力的平衡课件2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

共点力的平衡人教版高中物理必修第一册·第三章第五节引入：生活中的平衡现象思考：静止的书本、行驶的高铁、悬挂的吊灯、工作的起重机，它们的运动状态有什么共同特点？静止在桌上的书本匀速行驶的高铁列车悬挂静止的水晶吊灯平稳作业的起重机吊臂一、平衡状态1.定义：物体在力的作用下，保持静止或匀速直线运动的状态，叫做平衡状态。2.特征：加速度a=0（1）静止：不仅速度v=0，更关键是加速度a=0，是持续的静止状态。（2）匀速直线运动：速度的大小和方向均不变，运动状态不改变，即a=0。思考辨析速度为0的时刻，物体一定处于平衡状态吗？以竖直上抛小球到最高点为例：此时瞬时速度v=0，但仅受重力作用，加速度a=g≠0。因此，速度为0≠平衡状态，只有a=0才是判断平衡状态的唯一标准。思考：在两个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？F2F1二、平衡的条件

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。思考：在三个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？任意两个力的合力与第三个力大小相等方向相反，在同一条直线上。F2F1F3F12F12F3即三个力的合力为0。思考：多个共点力平衡的条件是什么？F3F5F1F4F2F1=F2345物体受多个力时，任意一个力与其余各力（n-1个力）的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。二、平衡的条件在共点力作用下，物体保持静止或匀速直线运动状态（即平衡状态）时，所遵循规律可总结为：物体所受的合外力为零数学表达式：F合=0F合=0物体受三个力：任意两个力的合力和第三个力是一对平衡力正交分解：Fx=0Fy=0物体受多个力时：正交分解：Fx=0Fy=0物体受两个力时：F1=-F2二、平衡的条件【例1】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？GFfABCFN以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图所示，支持力和摩擦力的合力与重力等大反向方法一：合成法FNGG’FfABCθθ

Ff＝μFN

解得tanθ

=μ

可得：h=2.4m

GFfFN

ABC方法二：正交分解法

Ff＝μFN

解得tanθ

=μ

可得：h=2.4m以小孩为研究对象，受力分析如图，

沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系，把重力G沿两个坐标轴方向分解为F1和F2。GFN

FfθθxyF1

F2

正交分解法1.建立坐标系建立直角坐标系，让尽可能多的力落在坐标轴上，以减少分解步骤。2.分解所有外力将每一个非坐标轴方向的力分解到x轴和y轴两个方向上，得到各个分力的大小。3.列平衡方程求解分别对x轴和y轴方向的分力求合力，列方程，求解。x轴方向合力为零：ΣFx=0y轴方向合力为零：ΣFy=0常用解题方法合成法适用情况：主要针对三力平衡问题，是解决该类问题的简便方法。核心思路：将任意两个力合成一个合力，该合力与第三个力“等大反向”。正交分解法适用情况：普适方法，适用于所有共点力平衡问题，尤其在涉及三个及以上力、或力的方向复杂时优势明显。核心思路：建立直角坐标系，将所有力分解到两个互相垂直的坐标轴上，分别在x、y方向应用平衡条件（合力为零），把矢量运算转化为代数运算。【例2】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？F3F2F1方法一：合成法F3F1F2F4以O为原点建立直角坐标系。F1在两坐标轴方向的分矢量分别为F1x和F1y。列平衡方程：F2－F1x＝0F1y－F3＝0即F2－F1sinθ＝0

（1）

F1cosθ－G

＝0

（2）由（1）（2）式解得F1＝G/cosθ，F2＝Gtanθ。F3F1F2xyF1yF1x方法二：正交分解法⑴确定研究对象⑵受力分析，画出受力示意图⑶列平衡方程⑷对平衡方程求解⑸讨论解的合理性常见方法：正交分解法、合成法、按力的作用效果分解等三、解决平衡问题的基本步骤随堂练习：1．一物体受三个共点力的作用，可能使物体处于平衡状态的是（

）A．F1＝7N、F2=8N、F3=9N

B．F1＝8N、F2=2N、F3=11NC．F1＝7N、F2＝1N、F3=5N

D．F1=10N、F2=10N、F3＝1N答案：A2.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？3.将一长方形木块锯开为相同的A、B两部分后，按图示方式叠放并静止在粗糙水平地面上，A、B接触面与竖直方向的夹角为q，A、B间的动摩擦因数为m。若A、B的质量均为m，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（

）A．B受到4个力作用B．A对B的压力大小为C．地面对B没有摩擦力作用D．A对B的摩擦力大小为【答案】AC1.平衡（状）态匀速直线运动静止2.平衡条件：F合=0①受两个力：物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。（二力平衡）②受三