物理受力平衡问题.pptVIP

* 第四章 牛顿运动定律 忻州一中 解鸿志 平衡状态：一个物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态． 　 竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬时的速度为零（静止），但这一状态不可能保持，因而这一不能保持的静止状态不属于平衡状态． 物理学中有时出现”缓慢移动”也说明物体处于平衡状态 （2）“保持”某状态与“瞬时”某状态有区别： （1）共点力作用下物体平衡状态的运动学特征： 加速度为零． （ 3）共点力作用下物体的平衡条件是合外力为零 F合=0  方法一 正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用时,常用正交分 解法列平衡方程求解:Fx合=0,Fy合=0.为方便计算,建 立坐标系时以尽可能多的力落在坐标轴上为原则. 【例2】如图2所示，不计滑轮摩擦,A、B两物体均处 于静止状态. 现加一水平力F作用在B上使B缓慢右 移,试分析B所受力F的变化情况. 解析 对物体B受力分析如图, 建立如图直角坐标系.在y轴上有 Fy合=FN+FAsinθ-GB=0, ① 在x轴上有 Fx合=F-Ff-FAcosθ=0, ② 又Ff=μFN; ③ 联立①②③得F=μGB+FA(cosθ-μsinθ). 可见,随着θ不断减小,水平力F将不断增大. 答案 随着θ不断减小,水平力F将不断增大 方法二 力的合成法 物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,则任意 两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反, “力的合成法”是解决三力平衡问题的基本方法. 【例1】如图1所示,重物的质量为m, 轻细绳AO和BO的A端、B端是固定 的,平衡时AO水平,BO与水平面的 夹角为θ,AO的拉力F1和BO的拉力 F2的大小是 ( ) 图1 A.F1=mgcosθ B.F1=mgcotθ C.F2=mgsinθ D.F2=mg/sinθ 解析 根据三力平衡特点,任意两 力的合力与第三个力等大反向,可作 出如图矢量图,由三角形知识可得 F1=mgcotθ, 所以正确选项为B、D. 答案 BD 方法三 整体法与隔离法 整体法是把两个或两个以上物体组成的系统作为 一个整体来研究的分析方法;当只涉及研究系统而不 涉及系统内部某些物体的受力和运动时,一般可采用 整体法. 隔离法是将所确定的研究对象从周围物体(连接体) 系统中隔离出来进行分析的方法,其目的是便于进一 步对该物体进行受力分析，得出与之关联的力.为了 研究系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时, 通常可采用隔离法.一般情况下，整体法和隔离法是 结合在一起使用的. 【例3】有一直角支架AOB,AO水平 放置,表面粗糙;OB竖直向下,表面 光滑.AO上套有小环P,OB上套有小 环Q,两环质量均为m.两环间由一根 质量可忽略且不可伸长的细绳相连, 图3 并在某一位置平衡,如图3所示.现将P环向左移一小 段距离,两环再次达到平衡,将移动后的平衡状态和 原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力FN和细 绳上的拉力FT的变化情况是 ( ) A.FN不变,FT变大 B.FN不变,FT变小 C.FN变大,FT变大 D.FN变大,FT变小 解析 采取先“整体”后“隔离”的方法.以P、Q 绳为整体研究对象,受重力、AO给 的向上弹力、OB给的水平向左弹 力.由整体处于平衡状态知AO给P 向右静摩擦力与OB给的水平向左 弹力大小相等;AO给的竖直向上弹 力与整体重力大小相等.当P环左移 一段距离后,整体重力不变,AO给的竖直向上弹力也 不变.再以Q环为隔离研究对象,受力如图所示，Q环 所受重力G、OB给Q的弹力F1,绳的拉力FT处于平衡; P 环向左移动一小段距离的同时FT移至FT′位置,仍 能平衡,即FT竖直分量与G大小相等,FT应变小,所以 正确答案为B选项. 答案 B 方法四 三角形法 对受三力作用而平衡的物体,将力矢量图平移使三 力组成一个首尾依次相接的封闭力三角形