2024年新高一物理初升高衔接《共点力的平衡分析》含答案解析.pdfVIP

物理

专题02共点力的平衡分析

【必备知识】

1．共点力平衡的条件及特征

(1)平衡条件：物体所受共点力的合力为零。

(2)平衡特征：①物体的加速度为零。②物体处于静止或匀速直线运动状态。

2．处理共点力平衡问题的常用方法

方法内容

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

合成法

力等大、反向

效果物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的作用效果分解，

分解法则其分力和其他两个力满足平衡条件

正交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

分解法直的两组，每组力都满足平衡条件

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

力的三

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

角形法

学知识求解未知力

3．处理动态平衡问题的常用方法

(1)解析法：对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图，再根据平衡条件

列式求解，得到因变量与自变量的一般函数表达式，最后根据自变量的变化确定

因变量的变化。

(2)矢量三角形法：对研究对象在动态变化过程中的若干状态进行受力分析，

在同一图中作出物体在若干状态下所受的力的矢量三角形，由各边的长度变化及

角度变化来确定力的大小及方向的变化。此方法也称为图解法，它是求解动态平

衡问题的基本方法。此法的优点是能将各力的大小、方向等变化趋势形象、直观

地反映出来，大大降低了解题难度和计算强度。此法常用于求解三力平衡且有一

个力是恒力、另一个力方向不变的问题。

(3)相似三角形法：在三力平衡问题中，如果有一个力是恒力，另外两个力的

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物理

方向都变化，且题目给出了空间几何关系，多数情况下力的矢量三角形与空间几

何三角形相似，可利用相似三角形对应边成比例进行计算。

4．共点力平衡中的临界和极值问题

(1)临界问题

①问题界定：物体所处平衡状态将要发生变化的状态为临界状态，涉及临界

状态的问题为临界问题。

②分析方法：基本方法是假设推理法。即先假设某种情况成立，然后根据平

衡条件及有关知识进行论证、求解。

(2)极值问题

①问题界定：共点力平衡中的极值问题，一般指在力的变化过程中涉及力的

最大值或最小值的问题。

②分析方法

a．解析法：根据物体的平衡条件列出方程，在解方程时，采用数学知识求极

值或者根据物理临界条件求极值。

b．图解法：根据物体的平衡条件作出力的矢量图，画出平行四边形或者矢量

三角形进行动态分析，确定最大值或最小值。

(3)临界与极值问题的分析技巧

①求解共点力平衡问题中的临界问题和极值问题时，首先要正确地进行受力

分析和变化过程分析，找出平衡中的临界点和极值点。

②临界条件必须在变化中寻找，不能停留在一个状态来研究临界问题，而是

要把某个物理量推向极端，即极大或极小，并依此作出科学的推理分析，从而给

出判断或结论。

5．多物体系统的平衡问题

(1)系统平衡的特征

①系统内每个物体的加速度均为零。

②系统内每个物体均处于静止或匀速直线运动状态。

(2)系统平衡问题的解题方法

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一般先对整体或隔离体进行