共點(diǎn)力平衡與受力分析

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1、共點(diǎn)力平衡與受力分析1．共點(diǎn)力作用在物體的同一點(diǎn)或作用線相交于一點(diǎn)的幾個力2．平衡狀態(tài)物體保持勻速直線運(yùn)動或靜止叫平衡狀態(tài)，是加速度等于零的狀態(tài)3．共點(diǎn)力作用下的物體的平衡條件物體所受的合外力為零，即。若采用正交分解法求解平面問題，則平衡條件為4．受力分析的基本思路把指定物體（研究對象）在特定的物理情境中所受到的所有外力找出來，并畫出受力圖，這就是受力分析。（1）受力分析的順序：先找出重力，再找接觸力（彈力、摩擦力），最后分析其他力（電磁力、浮力等）。（2）受力分析的三個判斷依據(jù)：①從力的概念判斷，尋找對應(yīng)的施力物；②從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生的原因；③從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生

2、形變或改變運(yùn)動狀態(tài)（是靜止、勻速直線運(yùn)動還是有加速度）例1：以下四種情況中，物體處于平衡狀態(tài)的有（D）A．豎直上拋物體達(dá)最高點(diǎn)時B．做勻速圓周運(yùn)動的物體C．單擺擺球通過平衡位置時D．彈簧振子通過平衡位置時（3）受力分析的方法①隔離法和整體法將研究對象與周圍物體分隔獲將相對位置不變的物體作為一個整體來分析。②假設(shè)法在未知某力是否存在時，可先對其做出存在或不存在的假設(shè)，然后在就該力存在于不存在對物體運(yùn)動狀態(tài)是否產(chǎn)生影響來判斷該力是否存在。③注意要點(diǎn)a．研究對象的受力圖，通常只畫出根據(jù)性質(zhì)命名的力，不要把按效果分解的分力或合成的合力分析進(jìn)去，受力圖完成后再進(jìn)行力的合成或分解。4b．區(qū)分

3、內(nèi)力和外力，對幾個物體的整體進(jìn)行受力分析時，這幾個物體間的作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)；當(dāng)把某一物體單獨(dú)隔離分析時，原來內(nèi)力變成了外力，要畫在受力圖上。c．在難以確定物體的某些受力情況時，可先根據(jù)（或確定）物體的運(yùn)動狀態(tài)，在運(yùn)用平衡條件或牛頓運(yùn)動定律判定未知力。例1：如圖，小車M在恒力作用下，沿水平地面作直線運(yùn)動，由此可判斷（CD）A．若地面光滑，則小車一定受三個力作用B．若地面粗糙，則小車可能受三個力作用C．若小車做勻速運(yùn)動，則小車一定受四個力作用D．若小車做加速運(yùn)動，則小車可能受三個力作用5．共點(diǎn)力平衡的幾種解法（1）力的合成、分解法：對于三力平衡，一般根據(jù)“任意兩個力的

4、合力與第三個力等大反向”的關(guān)系，借助三角函數(shù)、相似三角形等手段求解；或?qū)⒛骋涣Ψ纸獾搅硗獾膬蓚€力的反方向上，得到的這兩個分力勢必與另外兩個力等大反向；對于多個力的平衡，利用先分解再合成的正交分解法。（2）矢量三角形法：物體受同一平面內(nèi)三個互不平行的力的作用平衡時，這三個力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個矢量三角形；反之，若三個力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個力的合力必為零，利用三角形法，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識可求得未知力。矢量三角形作圖分析法，優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡便，但它僅適于處理三力平衡問題。例1：如圖，小木塊放在傾角為α的斜面上，他在一個水平向右的力F（

5、）的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。以豎直向上為y軸的正方向，則小木塊受到斜面的支持力與摩擦力的合力的方向可能是（CD）A．沿y軸正方向B．向右上方，與y軸夾角小于αC．向左上方，與y軸夾角小于αD．向左上方，與y軸夾角大于α（3）相似三角形法：相似三角形法，通常尋找的是一個矢量三角形于一個結(jié)構(gòu)（幾何）三角形相似，這一方法也僅能處理三力平衡問題。例1：固定在水平面上的光滑半徑為R，球心為O的正上方固定一小定滑輪，細(xì)線一端繞過定滑輪。今將小球從圖示的初始位置緩慢的拉至B點(diǎn)，在小球到達(dá)B點(diǎn)前的過程中，小球?qū)Π肭虻膲毫N4、細(xì)線的拉力Fr大小變化的情況是（C）A．FN變大，F(xiàn)r變大B．FN變

6、小，F(xiàn)r變大C．FN不變，F(xiàn)r變小D．FN變大，F(xiàn)r變小（4）正弦定理法：三力平衡時，三個力可構(gòu)成一封閉三角形，若由題設(shè)條件尋找到角度關(guān)系，則可用正弦定理列式求解。（5）三力匯交原理：如果一個物體受到三個不平行外力的作用而平衡，這三個力的作用線必在同一平面上，而且必為共點(diǎn)力。例1：如圖，粗細(xì)不勻的直桿AB用兩輕繩OA、O’B吊在兩豎直墻上，已知直桿長L，求重心離A段的距離（設(shè)A、B兩點(diǎn)在同一水平直線上）。.（6）正交分解法：將各力分別分解到x軸上和y軸上，運(yùn)用兩坐標(biāo)軸上的合力等于零的條件，多用于三個以上共點(diǎn)力作用下的物體平衡。值得注意的是，對x、y方向選擇時，盡可能使落在x

7、、y軸上的分力多；被分解的力盡可能使已知力，不宜分解待求力。例1：如圖，將一根不能伸長、柔軟的輕繩兩端分別系于A、B兩點(diǎn)上，一物體用動滑輪懸掛在繩上。達(dá)到平衡時，兩段繩子的夾角為θ1，繩子張力為F1；將繩子B端移至C點(diǎn)，待整個系統(tǒng)達(dá)到平衡時，兩段繩子間的夾角為θ2，繩子張力為F2；將繩子B端移至D點(diǎn)，待整個系統(tǒng)達(dá)到平衡時，兩段繩子間的夾角較為θ3，繩子張力為F3，不計摩擦，則（BD）A．θ1=θ2=θ3B．θ1=θ2<θ3C．F1>F2>F3D．F1=F2