【课件】共点力的平衡+课件+-2022-2023学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
2022届高中物理新教材同步必修第一册 第3章 5 第1课时 共点力平衡的条件 三力平衡问题
5 共点力的平衡
第1课时 共点力平衡的条件 三力平衡问题
[学习目标] 1.知道什么是共点力，知道什么是平衡状态，掌握共点力平衡的条件.2.会利用合成法或分解法分析三力平衡问题．
一、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，这几个力叫作共点力．
二、共点力平衡的条件
1．平衡状态：
物体受到几个力作用时，保持静止或匀速直线运动的状态．
2．在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0.
即F合＝0或 Fx合＝0Fy合＝0，其中Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后，在x轴和y轴上所受的合力．
1．判断下列说法的正误．
(1)只有静止的物体才受力平衡．( × )
(2)物体处于平衡状态，一定是受到共点力的作用．( × )
(3)某时刻物体的速度为零，物体一定处于平衡状态．( × )
(4)物体处于平衡状态时加速度一定为零．( √ )
(5)如果一个物体受到三个力作用而保持静止状态，则其中任意两力的合力与第三力等大、反向．( √ )
2．如图1所示，静止于倾角为30°的斜面上的物体，重力为10 N，则它受到的支持力为____________ N，摩擦力为________ N.
图1
答案 53 5
一、共点力平衡的条件
1．平衡状态
(1)物体处于静止或匀速直线运动的状态．
(2)对“平衡状态”的理解
不管是静止还是匀速直线运动，速度保持不变，所以Δv＝0，a＝ΔvΔt，对应加速度为零，速度为零不代表a＝0.
[深度思考] 物体做竖直上抛运动，当运动到最高点时速度为零，此时物体是否处于平衡状态？
答案 物体在最高点时速度为零，但加速度不为零，不是平衡状态．
2．共点力平衡的条件
(1)共点力平衡的条件是合力为0.
(2)表示为：F合＝0；或将各力分解到x轴和y轴上，满足Fx合＝0，且Fy合＝0.
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．
高一上学期物理专题知识及习题-共点力的平衡
共点力的平衡
1.知道共点力的平衡条件，并会分析生产生活中的相关问题。
2.能运用数学中的三角函数、几何关系等对力与平衡问题进行分析和推理。
3.能从不同的角度解决力与平衡问题。
一、共点力平衡的条件及三力平衡问题
1．平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态．
2．平衡条件：合外力等于0，即F合＝0或{Fx合＝0Fy合＝0 .
3．推论(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．(2)三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大、反向．(3)多力平衡：若物体在n个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意(n－1)个力的合力必定与第n个力等大、反向．
二、物体在三个力或多个力作用下的平衡问题的解法
1．力的合成法——一般用于受力个数为三个时(1)确定要合成的两个力；(2)根据平行四边形定则作出这两个力的合力；(3)根据平衡条件确定两个力的合力与第三力的关系(等大反向)；(4)根据三角函数或勾股定理解三角形．2．正交分解法——一般用于受力个数为三个或三个以上时(1)建立直角坐标系；(2)
正交分解各力；
1(3)沿坐标轴方向根据平衡条件列式求解．
三、利用正交分解法分析多力平衡问题
1．将各个力分解到x轴和y轴上，根据共点力的平衡条件列式(Fx＝0，Fy＝0)求解．2．对x、y轴方向的选择原则是：使尽可能多的力落在x、y轴上，需要分解的力尽可能少，被分解的力尽可能是已知力．3．此方法多用于三个或三个以上共点力作用下的物体平衡，三个以上共点力平衡一般要采用正交分解法．
题型1受力分析的应用
[例题1]如图所示，质量均为m的a、b两物体，放在两固定的水平挡板之间，物体间用一竖直放
置的轻弹簧连接，在b物体上施加水平拉力F后，两物体始终保持静止状态，已知重力加速度
为g，则下列说法正确的是（ ）
A．a物体对水平挡板的压力大小可能为2mg
B．b物体所受摩擦力的大小为F
C．a物体所受摩擦力的大小为F
3.5共点力平衡— 【新教材】人教版(2019)高中物理必修第一册教案
1 / 7 3.5共点力的平衡 〖教材分析〗 共点力的平衡在以前的教材中没有单独成章节来学习，是混杂在其它章节内容里分散学习的，正交分解法，也是首次在课本中出现，与初中的知识是没有任何的联系的。我们要运用等效替代法，结合上节课学习的力按作用效果来分解，引入正交分解法，在此之前先要讲述力的平衡的几种情况，这样正交分解法就可以说成四力平衡，不会太难了。 〖教学目标与核心素养〗 物理观念：能够解释平衡状态的含义，并能够判断一个物体所处的状态是否平衡。 科学思维：能够通过实验和练习归纳出应用力的平衡条件解决实际问题的基本步骤和基本方法。 科学探究：能够从物理现象和实验中归纳简单的科学规律。 科学态度与责任：意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣。 〖教学重点与难点〗 重点：1、共点力的平衡条件。 2、使用正交分解法。 难点：1、共点力的平衡条件。。 2、应用正交分解法解决实际问题。 〖教学方法〗 教师启发引导教学，并辅以问题法、演示法、归纳法等。 〖教学准备〗 多媒体课件。 〖教学过程〗 一、新课引入 通过多媒体课件动图展示：三个人两根竹竿，扛一块大石头，谁更累呢？或许都一样吧。
2 / 7 教学设计说明：把课本的问题变得更加形象。 我们把这块石头的受力分析可以简化，会和课本甲乙丙丁四个图，那个比较接近呢？也许是乙和丙吧。 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？ 根据：平行没有交点。 我们上节课把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。叫做共点力。课本说甲丁就是共点力，根据定义我们容易看得出来丁是共点力，但是甲怎么看出来的？ 根据作用线相交于一点，我们把甲的作用力的线沿反方向延长，即可看得他们相交于一点。在生活中常见的共点力很多，如挂足球。 那么顾名思义非共点力，就是它们的作用线是平行的，没有交点。如图中的乙丙。三个力的作用线都是平行的，生活中常见的非共点力有挑扁担，如沙师弟。 下面我们来研究物体受共点力平衡的情况。 二、新课教学 （一）共点力平衡条件 要想知道平衡条件是什么，首先得了解什么是平衡。 平衡：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 平衡状态有两种情况：静止和匀速直线 静止的如：桌上的书、屋顶的灯。 匀速直线：随传送带匀速运送的物体、沿直线公路匀速前进的汽车。通过多媒体课件动图展示：传送带直线运动。 想一想，受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？
人教版高中物理必修第一册课后习题 第3章 相互作用——力 5 共点力的平衡
第1页 共13页 5 共点力的平衡
课后·训练提升
合格考过关检验
一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.如图所示,光滑斜面的倾角为θ=37°,一个可以看成质点的小球在轻质细线的拉力作用下静止在斜面上,细线与斜面间的夹角也为37°。若小球的重力为G,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则手对细线的拉力等于( )
A.G B.G2
C.3G4 D.4G5
答案C
解析对小球受力分析,小球受到细线的拉力F、斜面的支持力和小球的重力作用,在沿斜面方向上,Fcos37°=Gsin37°,解得F=Gtan37°=34G,选项C正确。 第2页 共13页 2.如图所示,斜面的倾角为30°,物块A、B通过轻绳连接在弹簧测力计的两端,A、B重力分别为10 N、6 N,整个装置处于静止状态,不计一切摩擦,则弹簧测力计的读数为 ( )
A.1 N B.5 N
C.6 N D.11 N
答案B
解析对物体A由共点力平衡条件有FT-GAsin30°=0,由牛顿第三定律可知,弹簧测力计的读数为FT=5N,选项B正确。
3.如图所示,轻绳OA一端固定在天花板上,另一端系一光滑的圆环,一根系着物体的轻绳穿过圆环后,另一端固定在墙上B点,且OB处于水平位置。现将A点缓慢沿天花板水平向右移动,且OB段的轻绳始终保持水平,则OA、OB段轻绳所受的拉力的大小FTA、FTB的变化情况是( )
A.FTA增大,FTB不变
B.FTA、FTB均不变
C.FTA不变,FTB增大
D.FTA、FTB均减小 第3页 共13页 答案B
解析因为圆环光滑,则OC、OB段轻绳所受的拉力的大小FTC、FTB始终相等,且等于物体的重力。又OB段轻绳始终保持水平,OC段轻绳始终保持竖直,则A点缓慢右移,圆环也随之右移,角θ不变,如图所示。由平衡条件得FOA=√FOB2+FOC2=√2mg,可知OA段绳上所受的拉力不变。选项B正确。
高中物理 第三章 第5节 共点力的平衡教案 新人教版必修第一册-新人教版高一第一册物理教案
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1 / 16 第5节 共点力的平衡
核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任
1.物体的平衡状态及二力平衡条件。
2.理解物体在共点力作用下的平衡条件。 能应用“力的合成法、分解法、正交分解法”等方法解决实际的平衡问题。 能用共点力的平衡条件，分析生产生活中的实际问题。
知识点 共点力平衡的条件
1.平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态。我们就说这个物体处于平衡状态。
2.平衡条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0，即F合＝0。
[思考判断]
(1)共点力一定作用于物体上的同一点。(×)
(2)作用于同一物体上的所有力都是共点力。(×)
(3)物体的加速度a＝0，则物体一定处于静止状态。(×)
(4)物体的速度很大，则F合很大。(×)
(5)某时刻物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态。(×)
(6)沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态。(×)
物体瞬时速度为零时，不一定处于平衡状态。例如，竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬时速度为零，但这一状态不可能保持，因而不能称为静止。
核心要点 共点力的平衡条件的理解
[观察探究] word 2 / 16 如图所示，著名景点——某某飞来石独自静止于悬崖之上，它受哪些力作用？这些力大小、方向有何关系？它们的合力有何特点？
答案 受重力和支持力。重力方向竖直向下、支持力方向竖直向上，二力等大、反向，合力为零。
[探究归纳]
1.两种平衡情形
(1)物体在共点力作用下处于静止状态。
(2)物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。
2.平衡条件的表达式
F合＝0
3.由平衡条件得出的三个结论
[试题案例]
[例1] 如图所示，质量为m的物块静止于斜面上，逐渐增大斜面的倾角θ，直到θ等于特定值φ时，物块达到“欲动未动”的临界状态，此时的摩擦力为最大静摩擦力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求物块与斜面间的动摩擦因数μ。
2024年【高一物理】最强课件力的动态平衡
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一、教学内容
本课件取材自《高中物理》教材第一册第四章“力与运动”部分，具体涉及4.3节“力的动态平衡”。详细内容包括：动态平衡的定义与条件，物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动的判定，共点力作用下物体的平衡问题，以及动态平衡问题在实际生活中的应用实例。
二、教学目标
1. 理解并掌握动态平衡的概念及其判定条件。
2. 能够运用共点力平衡原理解决实际问题，准确进行力的合成与分解。
3. 培养学生的逻辑思维能力和解决实际物理问题的能力。
三、教学难点与重点
重点：动态平衡的定义，共点力平衡条件的应用。
难点：力的合成与分解在实际问题中的应用，动态平衡问题的分析与解决。
四、教具与学具准备
1. 教具：三角板、力图示器、小车、滑轮组。
2. 学具：直尺、圆规、弹簧测力计、细线。
五、教学过程
1. 实践情景引入：展示滑轮组和小车模型，提问在何种条件下小车能够保持静止或匀速直线运动。 2. 知识讲解：
a) 动态平衡的定义与条件。
b) 共点力作用下物体的平衡判定。
3. 例题讲解：通过例题解析力的合成与分解在动态平衡问题中的应用。
4. 随堂练习：学生分组讨论并解决实际问题，教师巡回指导。
5. 知识巩固：选取典型习题，进行课堂解答，强调解题思路与步骤。
六、板书设计
1. 动态平衡定义
2. 共点力平衡条件
3. 力的合成与分解方法
4. 解题步骤与注意事项
七、作业设计
1. 作业题目：
a) 小明用200N的力拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动，摩擦力是多少？
b) 有一物体放在斜面上，已知物体与斜面的摩擦系数为0.3，斜面倾角为30°，求物体沿斜面向下滑动的加速度。
2. 答案：
a) 摩擦力为200N。
b) 加速度a = g sin30° μ g cos30° = 5m/s²。
八、课后反思及拓展延伸 1. 反思：学生对动态平衡概念的理解是否深刻，解决问题时是否能够灵活运用力的合成与分解。
高一物理人教版必修一共点力的平衡之处理动态平衡问题常用的方法教案
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重/难点
重点：共点力的平衡之处置静态平衡效果常用的方法。
难点：共点力的平衡之处置静态平衡效果常用的方法。
重/难点剖析
重点剖析：静态平衡是指平衡效果中的一局部力是变力，是静态力，力的大小和方向均要发作变化，所以叫静态平衡，这是力平衡效果中的一类难题。基本思绪：化〝动〞为〝静〞，〝静〞中求〝动〞。基本方法：图解法和解析法。
难点剖析：求解三个力的静态平衡效果，普通是采用图解法，即先做出两个变力的合力〔应该与不变的那个力等大反向〕然后过合力的末端画方向不变的那个力的平行线，另外一个变力的末端必落在该平行线上，这样就能很直观的判别两个变力是如何变化的了，假设触及到最小直的效果，还可以采用解析法，即采用数学求极值的方法求解。
打破战略
1．静态平衡：是指平衡效果中的一局部力是变力，是静态力，力的大小和方向均要发作变化，所以叫静态平衡，这是力平衡效果中的一类难题。
2．基本思绪：化〝动〞为〝静〞，〝静〞中求〝动〞。 3．基本方法：图解法和解析法。
用图解法解静态平衡效果的普通思绪：
(1)平行四边形定那么是基本方法，但也要依据实践状况采用不同的方法：
①假定出现直角三角形，常用三角函数表示合力与分力的关系；
②假定给定条件中有长度条件，常用力组成的三角形(矢量三角形)与长度组成的三角形(几何三角形)的相似比求解。
(2)用力的矢量三角形剖析力的最小值效果的规律：
①假定F合的方向、大小及一个分力F1的方向，那么另一分力F2的最小值的条件为F1⊥F2；
②假定F合的方向及一个分力F1的大小、方向，那么另一分力F2的最小值的条件为F2⊥F合。
例1. 如下图，将球用细绳系住放在倾角为θ的润滑斜面上，当细绳由水平方向缓慢向上偏移至竖直方向的进程中，细绳上的拉力将( )
A．逐渐增大
B．逐渐减小
C．先增大后减小
D．先减小后增大 解析 球的重力有两个效果，即拉细绳和压斜面，用图解法剖析该题，作出力的分解图示如下图。
3.4 力的合成与分解 (教学设计)—-高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
3.4 《力的合成和分解》教学设计
一、教材分析
学生在初中已经接触过求沿同一直线作用的两个力的合力的方法，在第一章也初步接触过位移的矢量合成，本节的内容进一步介绍矢量运算的普遍法则——平行四边形定则。
教科书首先结合提水桶、吊灯悬吊在天花板上等实例，根据等效思想提出合力与分力的概念；然后提出力的合成和分解的探究问题，并设计实验进行探究，得出力的合成和分解所遵从的法则——平行四边形定则；最后，从物理量运算的角度，提升对矢量和标量的认识。
二、学情分析
对于本章来说，把牛顿第三定律由原来在牛顿运动定律之后，提前放入本章，这就为解答共点力平衡问题的受力分析奠定了必要的知识基础。为此，本章在重力、弹力、摩擦力的后面，增加“牛顿第三定律”一节课文，并在该节课文中，专门设立了一个“物体受力的初步分析”小标题，为分析“共点力的平衡”问题设下伏笔。
在这一节中，把力的合成和分解设计为一节课， 其教学目标很明确，只要求学生会用等效替换的方法根据平行四边形定则进行力的合成和分解的运算，并不要求学生解答具体实际情境中的受力问题，而把这些问题放在“共点力的平衡”中去解决，这有利于帮助教师理解和规范力的合成和分解的教学目标。
三、教学建议
平行四边形定则是本节的重点和难点。这个定则是矢量运算普遍遵从的法则，对后续学习具有重要影响，因此本节内容是整个高中物理的重要内容，是物理知识体系中有方法、可迁移、应用广泛的内容，因此平行四边形定则是学习的重点。矢量运算的法则完全不同于算术运算法则，从思维方式上看对学生来说具有较大的跨度，因此平行四边形定则是学生学习的难点。
四、教学目标和教学重难点
1、教学目标
(1)、知道合力与分力的概念，体会等效替换的思想。
(2)、通过实验探究，得出力的合成和分解遵从的法则——平行四边形定则。
(3)、会利用作图和三角函数知识求解合力或者分力。
(4)、知道矢量相加遵从平行四边形定则，标量相加遵从算术法则。能区别矢量和标量。
第三单元 《相互作用的力》整体教学设计-高一物理(人教版2019必修第一册)
第三章 相互作用——力
【课程标准】
1.2.1 认识重力、弹力与摩擦力。通过实验，了解胡克定律，知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。
1.2.2 通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
一 、单元教材概述
新教材第一章、第二章学习的是关于运动学的知识，不涉及发生各种运动的原因。本章学习的是关于力的知识，并研究物体处于平衡状态下各力间的相互关系,开始建立运动和力的相互作用间的关系，本章在高中物理教学中占有重要地位，在培养学生的学科素养启着至关重要的地位。
本单元内容可分为四部分：
第一部分：包括《3.1 重力与弹力》、《3.2 摩擦力》，这是物体受到的基本性质力，为共点力作用下的物体的受力分析提前做好准备。
第二部分：《3.3 牛顿第三定律》讲述了作用力与反作用力，为解决共点力平衡为题的受力分析奠定了必要的理论知识。
第三部分：《3.4 力的合成与分解》要求学生掌握平行四边形法则进行力的合成与分解的运算，为后续的共点力平衡的学习提供工具。
第四部分：《3.5 共点力的平衡》是本章的重难点，学生在学习共点力的过程中，所形成的科学思维方法，为下一章应用牛顿第二定律带来帮助，有利于学生形成运动和力的相互作用的观念。
【注意事项】
1. 强化了胡克定律的教学过程
课程标准明确要求“通过实验，了解胡克定律”,“探究弹簧弹力与形变量的关系”被列为高中物理学生的必做实验，是新教材必考的12个实验之一。新教材中以“实验”栏目，全面陈述了探究胡克定律的实验过程，并让学生自主获得实验数据，制作弹簧弹力和伸长量关系的F-x图像，发现并概括弹簧弹力与伸长量的定量关系，形成胡克定律的结论，学生需要对本实验高度关注。
2.牛顿第三定律 — — 为受力分析奠定基础 牛顿第三定律在新教材中教学提前，出现在摩擦力之后，有利于加速对重力、弹力和摩擦力的理解，为共点力的分析奠定了知识基础。
高中物理(新人教版)必修第一册课后习题：共点力的平衡(课后习题)【含答案及解析】
共点力的平衡
课后篇巩固提升
合格考达标练
1.
如图所示,重力为20 N的物体,放在倾角为30°的光滑斜面上,弹簧测力计对物体的拉力与斜面平行。物体在斜面上保持静止时,弹簧测力计示数为( )
A.10 N B.17 N
C.20 N D.30 N
解析物体受重力、支持力和弹簧测力计的拉力,三力平衡,拉力等于重力沿斜面向下的分力,故
F=mgsin 30°=20×12 N=10 N。
答案A
2.(2021江苏淮安中学高一期末)如图所示,斜面上和与斜面垂直的挡板上各有一个压力传感器A、B,斜面倾角可调,铁球静止在传感器A、B上,从图示位置缓慢减小斜面的倾角θ,下列说法中正确的是( )
A.A的示数不变,B的示数减小
B.A的示数减小,B的示数不变
C.A的示数增大,B的示数减小
D.A的示数减小,B的示数增大
解析压力传感器A的读数为FA=mgcos θ,压力传感器B的读数为FB=mgsin θ,则当θ减小时FA变大,FB减小。故选C。
答案C
3.如图所示是一个简易起吊设施的示意图,AC是质量不计的撑竿,A端与竖直墙用铰链连接,一滑轮固定在A点正上方,C端吊一重物。现施加一拉力F缓慢将重物P向上拉,在AC杆达到竖直前( )
A.BC绳中的拉力FT越来越大
B.BC绳中的拉力FT越来越小
C.AC杆中的支撑力FN越来越大
D.AC杆中的支撑力FN越来越小
解析作出C点的受力示意图,如图所示。作出力的矢量三角形如图中虚线所示,由图可知力的矢量三角形与几何三角形ABC相似。根据相似三角形的性质得𝐹T𝐵𝐶=𝐹N𝐴𝐶=𝐺𝐴𝐵,解得BC绳中的拉力为FT=G𝐵𝐶𝐴𝐵,AC杆中的支撑力为FN=G𝐴𝐶𝐴𝐵。由于重物P向上运动时,AB、AC不变,BC变小,故FT减小,FN不变。B正确。
答案B
4.(2021广东清远高一期末)半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有竖直挡板MN,在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态,如图所示。若用外力使MN保持竖直且缓慢地向右移动,在Q着地前,P始终保持静止,则下列说法中正确的是 ( )