物理 共点力课件.ppt

* 第4课时 力的平衡及其应用 考点自清 一.共点力的平衡 物体受到的 为零,即F合= 或 平衡条件 物体处于 状态或 状 态,叫做平衡状态.(该状态下物体的加 速度为零) 平衡状态 力的作用点在物体上的 或力的 交于一点的几个力叫做共点力. 能简化成质点的物体受到的力可以视为 共点力 共点力 同一点 延长线 静止 匀速直线运动 合外力 0 二.平衡条件的推论 1.二力平衡 如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这 两个力必定大小 ,方向 ,为一对 . 2.三力平衡 如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其 中任意两个力的 一定与第三个力大小 、 方向 . 3.多力平衡 如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一 个力与其余力的 大小 ,方向 . 相等 相反 平衡力 合力 相等 相反 合力 相等 相反 名师点拨 在进行一些平衡类问题的定性分析时,采用共点力平 衡的相关推论,可以使问题简化. 热点一 求解平衡问题的基本思路 平衡类问题不仅仅涉及力学内容,在电磁学中常涉 及带电粒子在电场、磁场或复合场中的平衡,通电导 体棒在磁场中平衡,但分析平衡问题的基本思路是一 样的. 1.分析平衡问题的基本思路 (1)明确平衡状态(加速度为零); (2)巧选研究对象(整体法和隔离法); (3)受力分析(规范画出受力示意图); 热点聚焦 (4)建立平衡方程(灵活运用力的合成法、正交分 解法、矢量三角形法及数学解析法); (5)求解或讨论(解的结果及物理意义). 2.求解平衡问题的常用规律 (1)相似三角形法:通过力三角形与几何三角形相 似求未知力.对解斜三角形的情况更显优越性. (2)拉密原理:三个共点力平衡时,每个力与另外两 个力夹角的正弦之比均相等,这个结论叫拉密原理. 表达式为: F1/sin α=F2/sin β=F3/sin γ(其中α为F2与 F3的夹角,β为F1与F3的夹角,γ为F1与F2的夹角). (3)三力汇交原理:物体在同一个平面内三个力作 用下处于平衡状态时,若这三个力不平行,则这三 个力必共点,这就是三力汇交原理. (4)矢量三角形法:物体受同一平面内三个互不平 行的力作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接 恰好构成一个封闭的三角形,即这三个力的合力必 为零,由此求得未知力. 热点二 一般平衡问题的解答策略 1.整体法与隔离法 要解决物体平衡问题,首先要能正确地选取研究对 象,常用两种方法:一是隔离法,二是整体法.我们 可以把具有相同运动状态且又具有相互作用的几 个物体视为一个整体,当研究整体受外界作用力时 可以选取整体为研究对象,而涉及内部物体之间的 相互作用分析时则需采取隔离法. 隔离法与整体法不是相互对立的,一般问题的求解 中,随着研究对象的转变,往往两种方法交叉运用. 2.平衡法与正交分解法 (1)平衡法 这是研究平衡问题的一个基本方法,它以二力平衡 为基础,重点研究三力平衡问题.根据分矢量与合 矢量的等效性以及平衡力的概念,我们可以得出这 样的结论:如果一个物体受三个共点力处于平衡状 态,则其中任意两个力的合力与第三个力是一对平 衡力. (2)正交分解法 所谓正交分解就是把不在一条直线上的共点力都 分解到两个互相垂直(正交)的坐标轴上,这样就可 以在两个轴上进行力的合成了,所以正交分解法的 实质仍然是将矢量运算最终转化为代数运算.下面 是应用正交分解法的基本步骤: ①建立直角坐标系.建立直角坐标系时应首先满足使 尽 可能多的力落在坐标轴上,这样可以使需要分解 的力少 一些;然后尽量使x轴正方向与物体运动方向 一致. ②将没能落在坐标轴上的力分解到坐标轴上. ③分别求出两个轴上的合外力,方法与一条直线上共 点 力的运算方法相同. ④分别应用牛顿第二定律列出两个轴上的动力学方 程,对平衡问题也可以应用平衡条件列出关系式求解. 特别提示 正交分解法在后面动力学的复习中还要应用到,而且 动力学问题中需要分解的矢量不一定是力,也可能需 要分解速度和加速度,这要视具体问题而定.总之,正 交分解法的根本目的是尽可能简捷地将矢量运算转 化为代数运算. 题型1 动态分析问题 【例1】如图1所示,轻绳的两端分别系 在圆环A和小球B上,圆环A套在粗糙 的水平直杆MN上.现用水平力F拉着 绳子上