3.5 共点力平衡（课件） 2023-2024学年高一物理同步讲练课堂（人教版2019必修第一册）

第三章：第5节共点力平衡高中物理必修第一册课件目录CONTENT高中物理必修第一册课件共点力平衡的条件实例与方法动态平衡巩固提升共点力平衡的条件第一部分问题与思考01.高中物理必修第一册课件下面四种情况的物体的受力有何特点？思考：以上四种情况中物体均处于什么状态？平衡状态图甲、丁中棒所受的力是共点力。图乙、丙中棒所受的力不是共点力。平衡状态02.高中物理必修第一册课件GFN二力平衡时两个力:

大小相等，方向相反GFN平衡状态:物体处于静止或者匀速直线运动的状态。高中物理必修第一册课件平衡条件03.GF1F2GNf当物体受到多个力作用平衡时，它们的受力有何特点?fFNG合力等于零,即F合＝0平衡状态的运动学特征：v=0或v不变，即：a=0平衡条件注意：保持静止和瞬时速度为0意义不同高中物理必修第一册课件对平衡条件的理解04.共点力合力为0的具体表达形式：F合=0物体受三个力：三个力首尾相接构成一个闭合三角形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：具体问题该如何处理呢？实例分析与方法探究第二部分高中物理必修第一册课件问题模型101.【例题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？模型构建GFfABCFN受力分析高中物理必修第一册课件ABC

Ff＝μFN

解得tanθ

=μ

可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，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。三力平衡转化为四力平衡。GFN

FfθθxyF1

F2

解法一：正交分解法02.高中物理必修第一册课件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值反向FNGG’FfABCθθ

Ff＝μFN

解得tanθ

=μ

可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m

GFfFN

解法二：合成法03.高中物理必修第一册课件模型建构04.高中物理必修第一册课件共点力平衡问题的解题步骤05.1.确定研究对象；2.对研究对象进行受力分析；3.根据共点力的平衡条件列方程；4.求解平衡方程；5.讨论解的合理性和实际意义。高中物理必修第一册课件【例题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合成法F3F2F1F5F3F2F1F6乙丙F3F1F2F4甲对于三力平衡问题，可以选择任意的两个力进行合成。对甲：问题模型206.高中物理必修第一册课件正交分解法：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＝0F1y－F3＝0即F2－F1sinθ＝0

（1）

F1cosθ－G

＝0

（2）由（1）（2）式解得F1＝G/cosθ，F2＝Gtanθ。即绳AO和绳BO所受的拉力大小分别为Gcosθ和Gtanθ。F3F1F2xyF1yF1x解法二：正交分解法07.高中物理必修第一册课件问题模型308.受力特点：三个力互相不垂直，且夹角（方向）未知。【例题3】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．FNG相似三角形法：力的三角形与空间三角形相似T高中物理必修第一册课件问题模型409.【例题4】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？方法一：解析法高中物理必修第一册课件水平方向：竖直方向：O点受力如图，对O点由共点力平衡条件，解法二：正交分解法10.高中物理必修第一册课件绳子上的“死活结”

问题11.1.“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。动态平衡问题及处理方法第三部分高中物理必修第一册课件什么是动态平衡？01.

动态平衡问题是指通过控制某些物理量的变化，使物体的状态发生缓慢改变，“缓慢”指物体的速度很小，在变化程中可认为物体处于平衡状态，把物体的这种状态称为动态平衡态。高中物理必修第一册课件处理动态平衡问题的常用方法02.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高中物理必修第一册课件问题模型103.F4【例题1】如果悬绳AO与竖直方向的夹角θ

减小，BO仍保持水平，重物仍然静止悬挂，悬绳AO和水平绳BO所受的拉力将分别如何变化？F3F1F2θ

减小，cosθ

增大，tanθ

减小减小减小方法一：解析法高中物理必修第一册课件解析法解题的一般步骤04.1.选某一状态对物体进行受力分析；2.将其中两力合成，合力与第三个力等大反向；3.列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式；4.根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况。解析法适用于有特殊三角形的时候（直角始终存在）。是否可以用其他方法解决问题？F3F1F2F4F3F1F2A′θF4F3F1F2A′θF4F1′F2′夹角θ

减小，悬绳AO和水平绳BO所受的拉力都减小。Aθ

=0F3F1F3F1F2F4高中物理必修第一册课件解法二：图解法05.高中物理必修第一册课件

图解法适用于三力动态平衡：一力大小方向均不变、一力方向不变、一力大小方向都变。1.确定恒力、定向力、第三力2.画出恒力，从恒力末端画出与定向力同方向的虚线，将第三力平移与恒力、定向力构成矢量三角形。3.根据题中变化条件，比较这些不同形状的矢量三角形，判断各力的大小及变化。图解法解题的一般步骤06.高中物理必修第一册课件【例题2】如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定，杆的A端用铰链固定，光滑轻小滑轮在A点正上方，B端吊一重物，现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢上拉，在AB杆达到竖直前(均未断)，关于绳子的拉力F和杆受的弹力N的变化，判断正确的是()A．F变大

B．F变小

C．N变大

D．N变小问题模型207.高中物理必修第一册课件Tg=GNFT=G

∆TNB∽

∆OBANABFOBTOA==解题方法：相似三角形法08.高中物理必修第一册课件相似三角形法:物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，根据合力为零，把三个力画在一个三角形中，看力的三角形与哪个三角形相似，找到力的三角形与空间三角形相似后，根据相似三角形的对应边成比例，列方程求解.相似三角形法适用于：有一恒力，另外两个力大小、方向都变。方法攻略09.高中物理必修第一册课件【例题3】如图所示，装置中两根细绳拴住一球,保持两细绳间的夹角θ=120°不变,若把整个装置顺时针缓慢转过90°,则在转动过程中,CA绳的拉力FT1,CB绳的拉力FT2的大小变化情况是（

）A.FT1先变小后变大

B.FT1先变大后变小C.FT2先变小后变大

D.FT2一直变小，且最终变为零问题模型310.高中物理必修第一册课件-31-整个装置顺时针转过一个角度后,小球受力如图所示,设AC绳与竖直方向夹角为α,则由平衡条件,有FT1cosα+FT2cos(θ-α)-mg=0FT1sinα-FT2sin(θ-α)=0联立解得α从90°逐渐减小为0°,则由上式可知FT1先变大后变小;FT2一直变小,当α=0°时,FT2=0。【参考答案】BD

解法一：解析法11.高中物理必修第一册课件-32-整个装置顺时针缓慢转动90°的过程中θ角和mg保持不变,β角从90°减小到0,α角从30°增大到120°,易知FT1先变大后变小;FT2一直变小,当β=0°时,由图易知FT2=0。【参考答案】BD

解法二：正弦定理法12.高中物理必修第一册课件

如图,力的三角形的外接圆正好是以初态时的FT2为直径的圆,FT1先变大到最大为圆周直径,然后变小,FT2一直变小,直到零。.mgFT1FT2【参考答案】BD

解法三：辅助圆法13.高中物理必修第一册课件辅助圆法：适用于物体受三个力处于动态平衡时，其中一个力大小、方向均确定,另两个力大小、方向均不确定,但是这两个力的方向夹角保持不变。方法攻略14.巩固提升第四部分高中物理必修第一册课件课堂小结平衡状态:物体处于静止或者匀速直线运动的状态。平衡状态共点力平衡动态平衡F合=0Fx=0Fy=0F3F1F2F4正交分解法高中物理必修第一册课件练习1如图所示，一只松鼠在倾斜的直树枝上，从底端缓慢向上运动的过程中，忽略树枝的形变，则下列说法正确的是（）A．树枝对松鼠的作用力不变B．树枝对松鼠的摩擦力变大C．树枝对松鼠的支持力变大D．树枝对松鼠的支持力方向竖直向上精选练习【参考答案：A】高中物理必修第一册课件练习2如图所示，一根金属直杆AB放置在水平固定的光滑半球形碗内，稳定时直杆与水平方向的夹角

。直杆在A点处受到碗的作用力大小为NA，在B点处受到碗的作用力大小为NB，则NA:NB为（）A．

B．2∶3 C．1

∶1

D．精选练习【参考答案：C】高中物理必修第一册课件练习3

精选练习高中物理必修第一册课件解析

精选练习【参考答案：C】高中物理必修第一册课件练习4如图所示，某钢制工件上开有一个楔型凹槽，凹槽的截面是一个直角三角形，三个角的度数分别是

，

，

，在凹槽中放有一个光滑的金属球，当金属球静止时，金属球对凹槽的AB边的压力为F1、对BC边的压力为F2，则

的值为（）A．

B． C．

D．精选练习【参考答案：C】高中物理必修第一册课件练习5

精选练习

高中物理必修第一册课件解析

精选练习【参考答案：B】

高中物理必修第一册课件练习6如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是（）A．绳的右端上移到b′，绳子拉力增大B．绳的两端高度差越大，绳子拉力越小C．将杆N向左移一些，绳子拉力变小D．绳的右端上移到b′点，衣架悬挂点的位置不变精选练习

高中物理必修第一册课件解析

精选练习【参考答案：C】

高中物理必修第一册课件练习7

精选练习

高中物理必修第一册课件解析ABCD.对A物体由二力平衡可得，绳的拉力等于物体重力，对滑