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(gè)力2．平衡狀態(tài)物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)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(wèn)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(duì)象）在特定的物理情境中所受到的所有外力找出來(lái)，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(gè)判斷依據(jù)：①?gòu)牧Φ母拍钆袛啵瑢ふ覍?duì)應(yīng)的施力物；②從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生的原

2、因；③從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形變或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（是靜止、勻速直線運(yùn)動(dòng)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(shí)B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體C．單擺擺球通過(guò)平衡位置時(shí)D．彈簧振子通過(guò)平衡位置時(shí)（3）受力分析的方法①隔離法和整體法將研究對(duì)象與周圍物體分隔獲將相對(duì)位置不變的物體作為一個(gè)整體來(lái)分析。②假設(shè)法在未知某力是否存在時(shí)，可先對(duì)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(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否產(chǎn)生影響來(lái)判斷該力是否存在。③注意要點(diǎn)a．研究對(duì)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

3、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)分內(nèi)力和外力，對(duì)幾個(gè)物體的整體進(jìn)行受力分析時(shí)，這幾個(gè)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(shí)，原來(lái)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(shí)，可先根據(jù)（或確定）物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在運(yùn)用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)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(dòng)，由此可判斷（CD）A．若地面光滑，則小車一定受三個(gè)力作用B．若地面粗糙，則小車可能受三個(gè)力作用C．若小車做勻速運(yùn)動(dòng)，則小車一定受四個(gè)力作用D．若小車做加速運(yùn)動(dòng)，則小

4、車可能受三個(gè)力作用5．共點(diǎn)力平衡的幾種解法（1）力的合成、分解法：對(duì)于三力平衡，一般根據(jù)“任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)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€(gè)力的反方向上，得到的這兩個(gè)分力勢(shì)必與另外兩個(gè)力等大反向；對(duì)于多個(gè)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(gè)互不平行的力的作用平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形；反之，若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)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(shí)可求得未知

5、力。矢量三角形作圖分析法，優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)便，但它僅適于處理三力平衡問(wèn)題。例1：如圖，小木塊放在傾角為α的斜面上，他在一個(gè)水平向右的力F（）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(gè)矢量三角形于一個(gè)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(wèn)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(guò)

6、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(guò)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變小，F(xiàn)r變大C．FN不變，F(xiàn)r變小D．FN變大，F(xiàn)r變?。?）正弦定理法：三力平衡時(shí)，三個(gè)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(gè)物體受到三個(gè)不平行外力的作用而平衡，這三個(gè)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(zhǎng)L，求重心離A段的距離（

7、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(gè)以上共點(diǎn)力作用下的物體平衡。值得注意的是，對(duì)x、y方向選擇時(shí)，盡可能使落在x、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(zhǎng)、柔軟的輕繩兩端分別系于A、B兩點(diǎn)上，一物體用動(dòng)滑輪懸掛在繩上。達(dá)到平衡時(shí)，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(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，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(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩子間的夾角較為θ3

8、，繩子張力為F3，不計(jì)摩擦，則（BD）A．θ1=θ2=θ3B．θ1=θ2<θ3C．F1>F2>F3D．F1=F2