高一物理上学期 共点力作用下的物体的平衡

*共点力作用下的物体的平衡一.共点力：定义：几个力作用于物体上的同一点，或者它们的作用线交于一点，这样的一组力叫做共点力。二.物体的平衡：物体若保持静止或保持匀速直线运动状态，则称物体处于平衡状态。三.平衡条件：（1）F合=0（2）正交分解：Fx合=0；Fy合=0四.求解共点力平衡问题的一般步骤：1、选定研究对象（隔离法），进行受力分析。2、对各力进行处理：合成、效果分解、正交分解等3、根据平衡条件列等式求解。（受三个以上力时适宜采用正交分解法）*三力汇交：物体若受到三个不在一直线上的力作用而平衡，三力必汇交于一点，即三力必为共点力。五、三个共点力平衡问题：例1、重物重100N，求两绳对重物的拉力大小。300600F1F2GGF1F2质点分析法GF1F2F12GF1F2GF1F2合成法•任意两力合力必与第三力为平衡力分解法效果GF1F2G1G2GF1F2F21F22GF1F2F11F12•将任意一个力沿另两个力的反方向分解，两分力必与另两力分别平衡。分解法正交F2XF2YF1XF1YX方向：F1X=F2XY方向：F1Y+F2Y=G也可选择其它方向作为X、Y的方向。GF1F2α三个共点力作用下的动态平衡问题：例2、如图，用水平力将重物缓慢拉起。问F和绳拉力T的大小如何变化。FFT2T1F/α1、分析绳节点受三个力作用。2、T1和F合成为F/，则F/=G。3、T1=F//cosα，F=F/·tanα4、F/不变，α增大，故T1增大，F增大。注：也可将任意两个力合成，或任意一个力分解，最后在三个里构成的三角形中讨论。αFFT2T1F/α也可直接分析三角形三边的变化趋势：αF/T2T1F三角形的直角不变，F/=G不变而α增大，因此T1和F均增大。αFFα练、上题中若保持F与上段绳垂直，而将重物缓慢拉起。问F和绳拉力T的大小如何变化。T2T1F/1、分析绳节点受三个力作用。2、T1和F合成为F/，则F/=G。3、T1=F/·cosα，F=F/·sinα4、F/=G不变，α增大，故T1减小，F增大。例3、如图，保持橡皮筋的节点位置O和弹簧秤1的方向不变，将弹簧秤2缓慢转到水平位置。问两弹簧秤示数如何变化。O12βαβO12FF/F2F1F、β不变，α逐渐增大到900，F1增大，F2先减小后增大，当F1与F2垂直时，有最小值。练、光滑球放在挡板与斜面之间，现将挡板缓慢放至水平过程中，求球对挡板和斜面的压力的大小变化情况。答案：球对挡板的压力先减小后增大，对斜面的压力一直减小。300123三个共点力作用下的临界问题：例4、图中三根绳完全相同，能够承受的最大拉力为Fm，问要使三绳不断，2绳下端最多可以挂多重的物体？受力分析可知，1绳承受拉力为最大。分析：只要保证承受拉力最大的绳恰好不断即可。令F1=Fm，可得：Gmax=F2=Fm/2练、上题中若1、2、3绳能够承受的最大拉力分别为100N、60N、80N，问要使三绳都不断，2绳下端所挂重物的重力最多为多大？300123解：令F1=100N，则由受力图可得：F2=F1/2=50NF3=3F1/2≈86.5N故应令F3=80N，得Gmax=F2=3F3/3=803/3N六、三个以上共点力平衡问题：适宜采用正交分解法分析计算例5、如图，要用恒力F推滑块沿粗糙墙壁匀速上滑，已知滑块重力为10N，与墙壁的动摩擦因素为μ=0.5，求F大小。（sin370≈0.6，cos370≈0.8）370FFGfN370FXFY解：对滑块受力分析如图：水平：N=FX=F·sin370=0.6F竖直：FY=f+G即F·cos370=μ·N+G0.8F=0.5×0.6F+10解得：F=20（N）练、如图，要用恒力F推滑块沿粗糙墙壁匀速右滑，已知滑块重力为10N，与墙壁的动摩擦因素为μ=0.8，求F大小。530FGFfN370FXFY解：对滑块受力分析如图：水平：f=FX=F·sin370=0.6F竖直：N=FY-G=F·cos370-G=0.8F-10解得：F=200（N）又f=μ·N=0.8·（0.8F-10）∴0.6F=0.8·（0.8F-10）