蓝影传说

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共点力作用下物体的平衡 共点力平衡条件的应用
(一)力学平衡状态
物体的力学平衡状态,指的是物体的静止状态、匀速直线运动状态.
1.就物体的物理状态而言,有力学状态、热学状态、电磁学状态和光学状态等.
2.物体的力学状态,也就是物体的运动状态,有平衡状态、匀变速直线运动状态、匀变速曲线运动状态、匀速圆周运动状态、简谐运动状态等
3.力学平衡状态是比较常见的力学状态.研究物体力学平衡状态的种类、保持平衡状态的条件,是本章的主要任务.
4.物体的力学状态与物体的受力情况紧密联系.研究物体的平衡状态,归根结蒂就是研究物体的受力情况,研究物体保持平衡状态的受力条件.
(二)共点力作用下物体的平衡条件
1.共点力是作用于一点的力,或作用线相交于一点的几个力.
2.共点力作用下物体的平衡条件是物体所受外力的合力为零.
A.最简单的是物体受两个共点力作用的情况.只要这两个力大小相等、方向相反,合力就为零,这就是所谓的二力平衡问题.
B.很多情况是物体在三个共点力作用下处于平衡状态.这时,三个力中的任意一个力总跟另外两个力的合力平衡.
C.不难想象如果一个物体在几个共点力作用下处于平衡状态,当撤消其中的一个力时,则其它几个力的合力一定与该力大小相等、方向相反,这时物体将在合力作用下改变原来的平衡状态.
3.研究共点力作用下物体平衡问题的基本方法,是平行四边形法则及相关的三角形计算.
4,用正交分解法研究共点力的平衡问题,其平衡条件是合外力的正交分量均为零,即
 A.正交分解法把矢量运算转化为代数运算.这种方法不仅在力学中被广泛应用,在学习电场知识和磁场知识时,也都要应用正交分解法.
B.应用正交分解法的重要环节是坐标系的建立.在后面的“发散思维应用”中将通过具体的实例予以说明.一般原则是让坐标轴跟一个分力或两个分力平行,以尽可能简化运算.
(三)三力平衡原理是解决物体平衡问题的重要原理.
它的内容是:一个物体受到三个不平行的力的作用而平衡,则这三个力必将共点,而且表示这三个力的矢量线段将组成一个封闭的三角形.
若此失量三角形是直角三角形,则可以用三角函数知识求解;若此矢量三角形不是直角三角形,还可以用正弦定理、余弦定理、或三角形相似性求角.
(四)若平衡物体受到三个以上不平行且不共点的力作用,若可以忽略物体自身的大小和形状或不涉及转动问题时,也可把物体所受全部外力当作共点力来处理.解决其平衡问题,一般有两种处理办法:
1.根据具体情况,用力的合成法,把其中作用线相交的力进行合成,从而将多力合成三力,把多力平衡转化为三力平衡,用以上叙述的三力平衡原理解决问题;
2.解析法,即把物体所受各力按两个特定的互相垂直的方向分解(物体所受各力皆处在同一平面内,不处在一个平面的力在中学阶段不作要求),再根据力的平衡条件,列出力的平衡方程求解.即:
 这里要注意,互相垂直的两个方向即坐标系方向的选择原则是:要使坐标轴尽可能和更多的力相重合,以免去力分解的麻烦.
(五)作好力图,处理动态过程中力变化的分析.
当物体周边情况发生变化或物体在缓慢的运动过程中,物体的受力也往往随之发生变化.如何分析物体受力变化的情况往往是解决物体平衡问题的一大难点.若物体只受到三个力作用,可按照题意,先作出变化过程中物体受力的矢量三角形图,再根据几何三角知识对图形进行分析,找出各力的变化关系.
若物体受到三力以上的力的作用,除了作出力图之外,还要认真分析过程中的变量和不变量,抓住某些量之间的关系.作出判断和计算.
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