共点力作用下物体的平衡及动态平衡问题分析.docVIP

专题:共点力作用下物体的平衡 1．共点力的判别：同时作用在同一物体上的各个力的作用线交于一点就是共点力。这里要注意的是“同时作用”和“同一物体”两个条件，而“力的作用线交于一点”和“同一作用点”含义不同。当物体可视为质点时，作用在该物体上的外力均可视为共点力：力的作用线的交点既可以在物体内部，也可以在物体外部。 ， 2．平衡状态：对质点是指静止状态或匀速直线运动状态，对转动的物体是指静止状态或匀速转动状态。 (1)二力平衡时，两个力必等大、反向、共线； (2)三力平衡时，若是非平行力，则三力作用线必交于一点，三力的矢量图必为一闭合三角形； (3)多个力共同作用处于平衡状态时，这些力在任一方向上的合力必为零； (4)多个力作用平衡时，其中任一力必与其它力的合力是平衡力； (5)若物体有加速度，则在垂直加速度的方向上的合力为零。 3．平衡力与作用力、反作用力 一对作用力与反作用力 作用对象 只能是同一物体， 分别作用在两个物体上 力的性质 可以是不同性质的力 一定是同一性质的力 作用效果 二者的作用相互抵消 各自产生自己的效果，互不影响。 共同点：一对平衡力和一对作用力反作用力都是大小相等、方向相反，作用在一条直线上的两个力。 【注意】①一个力可以没有平衡力，但一个力必有其反作用力。 ②作用力和反作用力同时产生、同时消失；对于一对平衡力，其中一个力存在与否并不一定影响另一个力的存在。 4．正交分解法解平衡问题 正交分解法是解共点力平衡问题的基本方法，其优点是不受物体所受外力多少的限制。 解题依据是根据平衡条件，将各力分解到相互垂直的两个方向上。 正交分解方向的确定：原则上可随意选取互相垂直的两个方向；但是，为解题方便通常的做法是：①使所选取的方向上有较多的力；②选取运动方向和与其相垂直的方向为正交分解的两个方向。在直线运动中，运动方向上可以根据牛顿运动定律列方程，与其相垂直的方向上受力平衡，可根据平衡条件列方程。③使未知的力特别是不需要的未知力落在所选取的方向上，从而可以方便快捷地求解。解题步骤为：选取研究对象一受力分析一建立直角坐标系一找角、分解力一列方程一求解。 ◎ 例题评析 【例】一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为ml和mz的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m的小球与0点的连线与水平线的夹角为600，两小球的质量比为( ) 【分析与解答】 质量为m的小球受力情况：重力mg，方向向 下；碗对小球的支持力N，方向沿半径方向斜向上；绳对小球的拉力 T，沿绳子方雨斜向上。利用分解法或合成法处理三力平衡，并考虑Tm2g，得m2m1=/3。 【答案】A 【说明】 (1)解答本题只需由平时掌握的隔离体法，分别对mmz进行受力分析。由平衡条件和牛顿第三定律即可求解。 (2)力的合成与分解也是解此题的核心之一。 1．如图所示，用光滑的粗铁丝做成一直角三角形，BC边水平，AC边竖直，∠ABC=β，AB及AC两边上分别套有细线系着的铜环，当它们静止时，细线跟AB所成的角θ的大小为(细线长度小于BC) A. B. C. D. 2．如图所示，一根水平的粗糙直横杆上，套有两个质量均为m的铁环，两铁环上系着两根等长的细线，共同拴住一质量为M=2m的小球，若细线与水平横杆的夹角为θ时，两铁环与小球均处于静止状态，则水平横杆对其中一铁环的弹力N=____________摩擦力_________________。 3．三根不可伸长的相同的轻绳，一端系在半径为R的环1上，彼此间距相等，绳穿过半径为R的第2个圆环，另一端同样地系在半径为2R的环3上，如图所示，环1固定在水平面上，整个系统处于平衡状态，试求第2个环中心与第3个环中心之间的距离(三个环都是用相同的金属丝制作的，摩擦不计)。 动态平衡问题分析 ◎ 知识梳理 1．所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理 2．图解分析法 对研究对象在状态变化过程中的若干状态进(力的平行四边)，再由动态力的四边形各边长度变化及角度 动态平衡中各力的变化情况是一种常见类 例题评析 【例】 如图所示，滑轮本身的质量忽略不计，滑轮轴。安在一根轻木杆B上，一根轻绳Ac绕过滑轮，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端下面挂一个重物，B0与竖直方向夹角=45。，系统保持平衡。若保持滑轮的位置不变，改变的大小，则滑轮受到木杆的弹力大小变化情况是( ) A．只有角变小，弹力才变大 B．只有角变大，弹力才