力物体的平衡
物体的平衡与力的平衡
物体的平衡与力的平衡物体的平衡是指物体在受到外力作用时,保持静止或者作匀速直线运动的状态。
而力的平衡是指物体受到的合力为零的状态。
在力的平衡下,物体不会发生变形或者转动,保持稳定的姿态。
物体的平衡与力的平衡密切相关,下面将从物体的平衡和力的平衡两个角度进行论述。
一、物体的平衡物体的平衡分为静平衡和动平衡两种情况。
静平衡是指物体在受到外力作用时,保持静止的状态。
在静平衡下,物体受到的合力和合力矩都为零。
合力为零是指物体受到的所有力的合力合成为零,即外力与物体本身受到的支撑力平衡。
合力矩为零是指物体受到的所有力对物体一个点产生的力矩之和为零,即所有力矩的代数和为零。
只有当合力和合力矩都为零时,物体才能处于静平衡状态。
动平衡是指物体在受到外力作用时,保持匀速直线运动的状态。
在动平衡下,物体受到的合力不为零,但合力矩为零。
合力不为零是由于物体受到的外力与物体本身的摩擦力相平衡,使物体能够保持匀速直线运动。
合力矩为零是由于物体受到的所有力对物体一个点产生的力矩之和为零。
只有当合力矩为零时,物体才能处于动平衡状态。
二、力的平衡力的平衡是指物体受到的合力为零的状态。
在力的平衡下,物体不会发生加速度变化,保持静止或匀速直线运动。
力的平衡可以分为平行力的平衡和力偶的平衡两种情况。
平行力的平衡是指物体受到多个平行作用力时,合力为零的状态。
在平行力的平衡下,物体受到的作用力的代数和为零。
根据力的平衡条件,可以得出平行力的平衡方程:ΣF = 0,其中ΣF表示所有作用力的代数和。
力偶的平衡是指物体受到一个力偶时,合力和合力矩都为零的状态。
在力偶的平衡下,物体受到的力矩与力偶的力矩相平衡,使物体保持稳定。
根据力的平衡条件,可以得出力偶的平衡方程:ΣM = 0,其中ΣM表示所有力矩的代数和。
三、物体的平衡与力的平衡的应用物体的平衡与力的平衡在日常生活和工程领域有着广泛的应用。
在建筑工程中,设计和建造高楼大厦需要考虑物体的平衡和力的平衡。
力与物体的平衡之平衡的种类
力与物体的平衡之平衡的种类班级 姓名一、稳定平衡:如果在物体离开平衡位置时发生的合力或合力矩使物体返回平衡位置,这样的平衡叫做稳定平衡.如图1—1(a )中位于光滑碗底的小球的平衡状态就是稳定的.二、不稳定平衡:如果在物体离开平衡位置时发生的合力或合力矩能使这种偏离继续增大,这样的平衡叫做不稳定平衡,如图1—1(b)中位于光滑的球形顶端的小球,其平衡状态就是不稳定平衡.三、随遇平衡:如果在物体离开平衡位置时,它所受的力或力矩不发生变化,它在新的位置上仍处于平衡,这样的平衡叫做随遇平衡,如图1—1(c )中位于光滑水平板上的小球的平衡状态就是随遇的.从能量方面来分析,物体系统偏离平衡位置,势能增加者,为稳定平衡;减少者为不稳定平衡;不变者,为随遇平衡.如果物体所受的力是重力,则稳定平衡状态对应重力势能的极小值,亦即物体的重心有最低的位置.不稳定平衡状态对应重力势能的极大值,亦即物体的重心有最高的位置.随遇平衡状态对应于重力势能为常值,亦即物体的重心高度不变.四、数学 sinα ·cosβ=21 [sin (α+β)+sin (α-β)] sinα ·sinβ=—21 [cos (α+β)-cos (α-β)]θθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθ∆=∆⋅⋅∆∆=∆+∆-∆+∆-∆++∆⋅∆∆=∆+∆∆+∆∆+∆∆∆∆=∆∑∑∑nniiisinsin212sincos)2sin3sinsin2sinsin(sin212sincos)2sin25cos2sin23cos2sin2(cos2sincos1、有一玩具跷板,如图所示,试讨论它的稳定性(不考虑杆的质量).2、如图所示,均匀杆长为a,一端靠在光滑竖直墙上,另一端靠在光滑的固定曲面上,且均处于Oxy平面内.如果要使杆子在该平面内为随遇平衡,试求该曲面在Oxy平面内的曲线方程.3、一根质量为m的均匀杆,长为L,处于竖直的位置,一端可绕固定的水平轴转动.有两根水平弹簧,劲度系数相同,把杆的上端拴住,如图所示,问弹簧的劲度系数k为何值时才能使杆处于稳定平衡?4、(1)如图所示,一矩形导电线圈可绕其中心轴O 转动.它处于与轴垂直的匀强磁场中,( )(2)图中每一系统的两个球都用一跨过滑轮的线联结起来,问每一种情况各属哪种平衡?5、一均匀光滑的棒,长l ,重G,静止在半径为R的半球形光滑碗内,如图2-16所示,R<l /2<2R.假如θ为平衡时的角度,P为碗边作用于棒上的力.求证:⑴P=(l /4R )G; ⑵(cos2θ/cos θ)=l /4R .6、如图所示,一个半径为R的14光滑圆柱面放置在水平面上.柱面上置一线密度为λ的光滑均匀铁链,其一端固定在柱面顶端A ,另一端B 恰与水平面相切,试求铁链A 端所受拉力以及均匀铁链的重心位置.(A) (B) (C) (D) B B7、如图所示,两把相同的均匀梯子AC和BC,由C端的铰链连起来,组成人字形梯子,下端A和B相距6m,C端离水平地面4m,总重200 N,一人重600 N,由B端上爬,若梯子与地面的静摩擦因数μ=0.6,则人爬到何处梯子就要滑动?8、有一半径为R的圆柱A,静止在水平地面上,并与竖直墙面相接触.现有另一质量与A 相同,半径为r的较细圆柱B,用手扶着圆柱A,将B放在A的上面,并使之与墙面相接触,如图所示,然后放手.己知圆柱A与地面的静摩擦系数为0.20,两圆柱之间的静摩擦系数为0.30.若放手后,两圆柱体能保持图示的平衡,问圆柱B与墙面间的静摩擦系数和圆柱B的半径r的值各应满足什么条件?答案1、分析和解:假定物体偏离平衡位置少许,看其势能变化是处理此类问题的主要手段之一,本题要讨论其稳定性,可假设系统发生偏离平衡位置一个θ角,则:在平衡位置,系统的重力势能为(0)2(cos )E L l mg α=-当系统偏离平衡位置θ角时,如图1一3所示,此时系统的重力势能为 ()[cos cos()][cos cos()]E mg L l mg L l θθαθθαθ=-++--2cos (cos )mg L l θθ=-()(0)2(cos 1)(cos )P E E E mg L l θθ∆=-=--故只有当cos L l θ<时,才是稳定平衡.2、分析和解:本题也是一道物体平衡种类的问题,解此题显然也是要从能量的角度来考虑问题,即要使杆子在该平面内为随遇平衡,须杆子发生偏离时起重力势能不变,即杆子的质心不变,y C 为常量。
力和物体的平衡
力和物体的平衡力和物体的平衡是物理学中的一个基本概念。
平衡是指物体处于稳定的状态,不会发生运动或变形。
而力是指物体所受到的作用力,它可以改变物体的状态,使其运动或变形。
在本文中,我们将探讨力和物体的平衡,并解释它们在现实生活中的应用。
力和物体的平衡是牛顿力学的基本原理之一。
牛顿第一定律指出,一个物体如果不受到外力的作用,它将保持静止或匀速直线运动。
这意味着力是改变物体状态的关键。
如果一个物体受到两个或多个力的作用,它将处于力的平衡状态。
这种平衡状态可以是静止的,也可以是匀速直线运动的。
物体的平衡有两种类型:静态平衡和动态平衡。
静态平衡是指物体处于静止状态,没有任何运动。
它是通过物体所受到的各种力的平衡来实现的。
动态平衡是指物体处于匀速直线运动的状态。
在这种情况下,物体所受到的各种力的合力为零。
物体的平衡状态取决于所受到的各种力的大小和方向。
如果物体所受到的各种力相等且方向相反,它将处于静态平衡状态。
如果物体所受到的各种力的合力为零,它将处于动态平衡状态。
这意味着物体将以匀速直线运动的方式移动,而不会改变方向或速度。
物体的平衡状态可以用力的图像来表示。
力的图像是一种用箭头表示力大小和方向的图形。
当物体受到外力时,力的图像将显示物体所受到的各种力的大小和方向。
这将帮助我们确定物体的平衡状态,并计算出所受到的各种力的大小和方向。
力和物体的平衡在现实生活中有很多应用。
例如,在建筑和工程中,工程师需要考虑物体的平衡状态,以确保建筑物和结构的稳定性。
他们必须计算出建筑物所受到的各种力,以确定它们是否处于静态平衡状态。
如果建筑物不处于静态平衡状态,它将不稳定,可能会发生倒塌或崩溃。
另一个例子是机械工程领域。
机械工程师必须考虑物体的平衡状态,以确保机器的正常运行。
他们必须计算出机器所受到的各种力,以确定它们是否处于动态平衡状态。
如果机器不处于动态平衡状态,它将不稳定,可能会发生事故或故障。
总之,力和物体的平衡是物理学中的基本概念。
1.2力与物体平衡
(2)受力分析的基本步骤: 明确研究对象→隔离物体分析→画受力示意图→验证受力合理 性。 (3)善于变换研究对象:若不能直接判断研究对象与接触的物 体间是否有相互作用的弹力和摩擦力,可以采用变换研究对象,
借助其他物体的受力判定。
【对点训练】
1.(2014·广东高考)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原
当拉力F与水平面平行时,斜面体受地面的静摩擦力最大,最大
值为F,选项C正确,D错误。
【解题悟道】
(1)整体法和隔离法的应用:
①整体法:当系统内各物体的运动状态相同,且需要求解系统
与其他物体间的作用时一般要用整体法,整体法不能求内力。
②隔离法:当需要求系统内物体间的相互作用时要用隔离法 ,
原则上隔离受力个数较少的物体。
【典题1·师生探究】如图所示,物体A恰 能在斜面体B上沿斜面匀速下滑,此时斜 面体不受地面的摩擦力作用,若沿斜面 方向用力向下推物体,使物体加速下滑,则关于斜面体受地面的 摩擦力,下列判断正确的是( )
A.大小为零 B.大小不为零,方向水平向右 C.大小不为零,方向水平向左 D.无法判断其大小和方向
一条直线上。设三个圆柱体的质量均为m,则(
A.两支架对圆柱体b、c的支持力大小均为 3 mg
)
B.两支架对圆柱体b、c的支持力大小均为 3 mg
2
C.b、c之间一定有弹力
D.b、c之间可能无弹力
【解析】选A、C。以三个光滑圆柱体a、b、c组成的整体为研
究对象,受力情况如图,
作出两支持力的合力,由平衡条件及几何关系知,△abc为等边
下,可知B对A的作用力斜向左上方,因而A对B的作用力应斜向右
下方,因而B有水平向右滑动的趋势,地面对B的摩擦力水平向左。
大学物理中的力学平衡物体的平衡与稳定性
大学物理中的力学平衡物体的平衡与稳定性大学物理中的力学平衡:物体的平衡与稳定性在大学物理学习中,力学平衡是一个基本概念,也是我们研究物体静止与稳定性的重要工具。
了解物体的平衡与稳定性对于我们理解力学规律、应用于实际问题具有重要意义。
本文将详细介绍大学物理中的力学平衡、物体的平衡以及稳定性,并从实例角度加深理解。
物体的平衡分析物体的平衡可以分为两种情况:平衡在一维的情况称为一维平衡,平衡在三维的情况称为三维平衡。
一维平衡在一维平衡中,物体的平衡状态仅需考虑物体在水平方向上的力平衡。
假设物体在水平面上,当物体受到力的合力为零时,物体处于一维平衡状态。
这个概念比较容易理解,就像在一个水平的桌面上放置一个书本,只有当受到的外力合力为零时,书本才能保持静止不动。
三维平衡在三维平衡中,物体同时受到多个方向的力作用,物体的平衡状态需要考虑力的合力以及力矩平衡。
力矩的概念涉及到物体的旋转,当物体受到的合力矩为零时,物体处于平衡状态。
例如,如果我们将一个木块放在桌子的边缘,只有当木块受到的合力矩为零时,它才能保持在桌子上不掉下来。
稳定性分析物体的稳定性是指物体在平衡状态下,受到干扰时能否返回原始的平衡位置。
根据稳定性的不同,物体可以分为稳定平衡、不稳定平衡和部分稳定平衡。
稳定平衡当物体在平衡位置附近发生微小偏移时,回归平衡位置的趋势增强,我们称这种平衡状态为稳定平衡。
例如,将一个圆球放在一个U型凹槽中,无论它发生微小偏移,都会回归到凹槽的底部,保持原有平衡。
不稳定平衡当物体在平衡位置附近发生微小偏移时,回归平衡位置的趋势减弱,甚至偏移越大越不容易回归平衡位置,我们称这种平衡状态为不稳定平衡。
例如,将一个圆球放在一个尖顶上,即使微小的偏移也会导致圆球离开尖顶,不再保持平衡。
部分稳定平衡部分稳定平衡是介于稳定平衡和不稳定平衡之间的状态。
当物体在平衡位置附近发生微小偏移时,回归平衡位置的趋势存在,但其强度较弱。
例如,将一个圆锥形物体放置在一个斜面上,当它发生轻微偏移时,可能会回到原位,但在较大偏移时可能会滚落。
物体的平衡与力的平衡
物体的平衡与力的平衡物体的平衡与力的平衡是物理学中很重要的概念。
平衡是指物体处于稳定的状态,既不向任何方向倾斜,也不发生任何运动。
力的平衡则是指物体上施加的各个力以及它们之间的关系使得物体保持平衡。
本文将探讨物体的平衡以及力的平衡的相关概念和原理。
一、物体的平衡物体的平衡是指物体在各个方向上的受力之和为零,既不受到任何外力的作用,也不受到任何外力的影响而发生运动。
物体的平衡可以分为静态平衡和动态平衡两种情况。
1. 静态平衡静态平衡是指物体处于静止的状态,并且不发生任何运动。
在静态平衡下,物体的受力之和为零,既不受到任何合力的作用,也不受到任何合力的影响。
2. 动态平衡动态平衡是指物体处于匀速直线运动的状态,并且受到的合力等于零。
在动态平衡下,物体的受力之和也为零,但是物体会保持一定的运动状态。
二、力的平衡力的平衡是指物体上施加的各个力以及它们之间的关系使得物体保持平衡。
力的平衡可以分为平行力的平衡和非平行力的平衡两种情况。
1. 平行力的平衡平行力的平衡是指作用在物体上的各个平行力以及它们之间的关系使得物体保持平衡。
在平行力的平衡下,各个力的大小、方向和作用点之间需要满足平衡条件。
根据平衡条件,可以求解平行力的大小和作用点位置。
2. 非平行力的平衡非平行力的平衡是指作用在物体上的各个非平行力以及它们之间的关系使得物体保持平衡。
在非平行力的平衡下,各个力的大小、方向和作用点之间需要满足平衡条件。
一般情况下,非平行力的平衡需要通过向量分解和求解力矩的方法来进行分析。
三、平衡条件和力矩物体的平衡和力的平衡需要满足一定的条件,即平衡条件。
平衡条件包括力的平衡条件和力矩的平衡条件。
1. 力的平衡条件力的平衡条件是指作用在物体上的合力等于零。
即物体受到的所有力的矢量和为零,力的平衡条件可以用方程表示为∑F=0。
2. 力矩的平衡条件力矩的平衡条件是指作用在物体上的合力矩等于零。
力矩是力对于某一点的转动效果的量度,力矩的平衡条件可以用方程表示为∑M=0。
力物体的平衡共点力作用下的物体的平衡
目录
• 平衡状态与平衡条件 • 共点力作用下物体的平衡 • 力矩与力矩平衡 • 力的合成与分解 • 物体平衡问题的求解方法
01
平衡状态与平衡条件
平衡状态的定义
01
02
03
静止状态
物体相对于惯性参考系保 持静止或匀速直线运动的 状态。
匀速圆周运动状态
物体绕某点匀速圆周运动 的状态。
平衡状态
平衡条件的推导方法
01
力的合成法
将共点力进行合成,利用平行四边形定则或三角形定则求出合力,当合
力为零时,物体处于平衡状态。
02
力的分解法
将共点力进行分解,将一个力分解为两个相互垂直的分力,利用坐标轴
上的合力为零的条件推导平衡条件。
03
实例分析
如斜面上静止的物体受到重力、支持力和摩擦力作用,通过力的合成与
共点力作用下物体的平衡条件
平衡条件
作用于物体的共点力矢量和为零,即合力为零。
推导方法
通过力的合成与分解,将共点力分解为沿坐标轴方向的力, 再利用坐标轴上的合力为零的条件推导平衡条件。
实例分析
如物体在水平面上静止,受到重力、支持力和摩擦力作用, 通过力的合成与分解,可以得出物体在水平方向和竖直方 向上的合力均为零,即平衡条件的应用。
力的合成
平行四边形定则
力的合成遵循平行四边形定则, 即两个力合成时,以表示这两个 力的线段为邻边作平行四边形, 这两个邻边之间的对角线就表示
合力的大小和方向。
三角形法则
力的合成也可以通过将一个力平 移至另一个力的作用点,然后作 两个力和合力的关系的平行四边 形,合力方向沿两力夹角的平分
线。
多力合成
优点
物体的平衡与力的平衡条件
物体的平衡与力的平衡条件物体的平衡是指物体处于静止状态或在匀速直线运动中没有受到外力的干扰。
在力学中,平衡被分为静平衡和动平衡两种情况。
本文将探讨物体的平衡以及力的平衡条件。
一、物体的平衡物体处于平衡状态时,可以分为两种情况:静平衡和动平衡。
1. 静平衡静平衡是指物体处于静止状态,在这种状态下,物体的位置和姿态不发生变化。
要实现静平衡,物体必须满足以下两个条件:(1)合力为零:物体受到的所有外力的合力等于零。
如果合力不为零,物体就会沿着合力的方向产生加速度,从而改变其状态。
(2)力矩为零:物体受到的所有外力对物体中心的力矩之和等于零。
力矩是指力在物体上产生的转动效果,它由两个因素决定:力的大小和力的臂长。
当一个物体受到的力矩为零时,它不会发生旋转。
2. 动平衡动平衡是指物体处于匀速直线运动中,但没有受到外力的干扰。
在动平衡状态下,物体不会改变其速度和方向。
二、力的平衡条件要实现物体的平衡,力也必须满足一定的平衡条件。
下面是力的平衡条件:1. 合力为零合力是指作用在物体上的所有外力的矢量和。
当物体受到的合力为零时,物体处于平衡状态。
2. 分力为零除了合力为零外,物体受到的每一个分力的矢量和也必须为零。
分力是指作用在物体上的每一个单独力的矢量。
当每一个分力的矢量和都为零时,物体才能保持平衡。
3. 力矩为零力矩是指力在物体上产生的转动效果。
当物体受到的所有外力对物体中心的力矩之和等于零时,物体处于平衡状态。
三、力的平衡与物体结构的关系物体的形状和结构对力的平衡起着重要的影响。
以下是一些常见的示例:1. 杆的平衡当在杆的一侧施加一个重力或其他力,要使杆处于平衡状态,需要在相应的位置施加一个与之相等的力。
这是因为杆的平衡要求力矩为零。
2. 悬挂物体的平衡当悬挂一个重物时,需要使悬挂点和重力的垂直作用线重合,这样才能保持稳定。
如果悬挂点与重心不重合,就会产生一个力矩,物体将会发生旋转。
四、结论物体的平衡与力的平衡条件密切相关。
力 物体的平衡
力 物体的平衡【基本内容】:1、力学中常见的几种力重力 由于地球的吸引而使物体受到的力,方向竖直向下。
重力实际上是地球对物体引力的一个分力,另一个分力提供提供物体随地球自转所需的向心力。
弹力 物体发生弹性形变时,由于要恢复原状,会对跟它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的形变量(伸长量或缩短量)成正比。
F kx =-,k 为劲度系数,x 为形变量。
摩擦力 摩擦力分为滑动摩擦力和静摩擦力两种,当一个物体在另一个物体表面有相对运动或相对运动趋势时,所产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力,方向沿接触面的切线且与相对运动或相对运动趋势相反。
滑动摩擦力的大小由公式f N μ=计算,动摩擦因数μ是由接触面的情况和材料决定。
2、共点力作用下物体的平衡如果几个力作用在物体上,且交于一点或几个力的作用线交于一点,这几个力叫做共点力。
如果物体只受三个力作用,一般根据两个力的合力同第三个力等值反向做出平行四边形,解决问题,处理方法有勾股定理、正弦定理和余弦定理,有时也根据根据相似三角形的关系列方程。
如果物体受到三个以上的共点力作用,一般可用正交分解法。
物体的平衡包括静平衡和动平衡,即有静止、匀速直线运动、匀速转动三种平衡状态。
3、有固定转动轴物体的平衡力矩 力与力臂(转动轴到力的作用线之间的距离)的乘积称为力矩,记为M Fd =,它是使物体绕轴转动状态发生改变的原因,单位为N m ⋅。
力偶与力偶矩 作用在物体上的大小相等、方向相反、作用线平行的两个力组成的一对力偶。
力偶对物体只有转动作用,其转动作用的大小由力偶矩来度量。
力偶矩的大小等于力与力偶臂的乘积,力偶臂等于两个平行力的作用线之间的距离。
4、一般物体的平衡力对物体的作用效果可以改变物体的运动状态,物体所受的合力对物体的平动有影响,而合力矩对物体的转动有影响,当这两种影响都不存在时,物体处于平衡状态。
所以受任意的(共点的)平面力系作用的物体,平衡条件为000()x y i F F M ⎧=⎪⎪=⎨⎪=⎪⎩∑∑∑对任一转轴 这三个方程组成平面内任意力系的平衡方程式。
1力的概念三种性质力
第一章力物体的平衡考纲要求1.力是物体间的相互作用,是物体发生形变和物体运动状态变化的原因。
力是矢量。
力的合成和分解。
II2.重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力。
重心。
II3.形变和弹力,胡克定律。
II4.静摩擦,最大静摩擦力。
I5.滑动摩擦,滑动摩擦定律。
II6.共点力作用下物体的平衡。
II知识网络:{定义:力是物体对物体的作用,不能离开施力物体与受力物体而存在。
效果.[使物体发生形变I改变物体运动状态要素:大小、方向、作用点(力的图示)效果:拉力、动力、阻力、支持力、压力力S 分类I 重力:方向、作用点(关于重心的位置)性质:弹力:产生条件、方向、大小(胡克定律)摩擦力:(静摩擦与动摩擦)产生条件、方向、大小运算——平行四边形定则力的合成|Fi_F』WF许WFi + 比力的分解单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成三部分,即:力的概念、三个性质力;力的合成和分解; 共点力作用下物体的平衡。
其中重点是对摩擦力和弹力的理解、熟练运用平行四边形定则进行力的合成和分解。
难点是受力分析。
§ 1力的概念三种性质力知识目标一、力1、定义:力是物体对物体的作用说明:定义中的物体是指施力物体和受力物体,定义中的作用是指作用力与反作用力。
2、力的性质①力的物质性:力不能离开物体单独存在。
②力的相互性:力的作用是相互的。
③力的矢量性:力是矢量,既有大小也有方向。
④力的独立性:一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关。
3、力的分类①按性质分类:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等②按效果分类:拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等③按研究对彖分类:内力和外力。
④按作用方式分类:重力、电场力、磁场力等为场力,即非接触力,弹力、摩擦力为接触力。
说明:性质不同的力可能有相同的效果,效果不同的力也可能是性质相同的。
4、力的作用效果:是使物体发生形变或改变物体的运动状态.5、力的三要素是:大小、方向、作用点.6、力的图示:用一根带箭头的线段表示力的三要素的方法。
专题一_力与物体的平衡_精讲
专题一力与物体的平衡1.力的效果(1)力的静力学效应:力能使物体发生形变.(2)力的动力学效应:a.瞬时效应:使物体产生加速度F=ma;b.时间积累效应:产生冲量I=Ft,使物体的动量发生变化I=△p;c.空间积累效应:做功W=Fs,使物体的动能发生变化W=△Ek.2.中学物理中常见的几种力3.受力分析的步骤(1)明确研究对象:研究对象可以是一个点、一个物体或物体系等.(2)按顺序找力:按一重力、二弹力(分析有多少个接触点,然后根据弹力产生的条件分析是否产生弹力)、三摩擦力、四其他力(如电场力、磁场力等)的顺序来分析物体受力.防止多力或漏力.(3)画出力的示意图:每个力都要标明表示力的符号探究点一三力平衡问题1.如图所示的装置处于静止状态.已知A、B两点在同一水平面上,轻绳OA、OB与水平方向的夹角均为θ,物体所受重力为G,求轻绳OA和OB所受的拉力.2.如图所示,在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上.如果钢丝绳与地面的夹角∠A=∠B=60°,每条钢丝绳的拉力都是300N,求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力.(双)3.如图所示,物体G用两根绳子悬挂,开始时绳OA水平,现将两绳同时沿顺时针方向转过90°,且保持两绳之间的夹角α不变(α>90°),物体保持静止状态.在旋转过程中,设绳OA的拉力为T1,绳OB的拉力为T2,则( ).(A)T1先减小后增大(B)T1先增大后减小(C)T2逐渐增大(D)T2最终变为零探究点二多力平衡问题2.如图X2-2所示,A、B两物体紧靠着放在粗糙水平面上.A、B间接触面光滑.在水平推力F作用下两物体一起加速运动,物体A恰好不离开地面,则物体关于A、B()A.A受3个力,B受4个力B.A受4个力,B受3个力C.A受3个力,B受3个力D.A受4 个力,B受4个力C.水平面对C的摩擦力方向一定向左D.水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等探究点三物体组的平衡问题1.如图1-1-5所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力( )面以速度vA.等于零B.不为零,方向向右C.不为零,方向向左D.不为零,v0较大时方向向左,v0较小时方向向右2:如图1-1-6所示,倾角为θ的三角滑块及其斜面上的物块静止在粗糙水平地面上.现用力F垂直作用在物块上,物块及滑块均未被推动,则滑块受到地面的静摩擦力大小为( )A.0 B.F cosθC.F sinθD.F tanθ探究点四 动态平衡问题1.国家大剧院外部呈椭球型.假设国家大剧院的屋顶为半球形,一保洁人员为执行保洁任务,必须在半球形屋顶上向上缓慢爬行(如图所示),他在向上爬的过程中( )A .屋顶对他的支持力不变B .屋顶对他的支持力变大C .屋顶对他的摩擦力不变D .屋顶对他的摩擦力变大探究点五:电磁学中的物体的平衡问题1.如图所示,M 、N 是平行板电容器的两个极板,R 0为定值电阻,R 1、R 2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m 、带正电的小球悬于电容器内部.闭合电键S ,小球静止时受到悬线的拉力为F .调节R 1、R 2,关于F 的大小判断正确的是( )A .保持R 1不变,缓慢增大R 2时,F 将变大B .保持R 1不变,缓慢增大R 2时,F 将变小C .保持R 2不变,缓慢增大R 1时,F 将变大D .保持R 2不变,缓慢增大R 1时,F 将变小变式.(双选)如图所示,A 、B 两带电小球,质量分别为m A 、m B ,电荷量分别为q A 、q B ,用绝缘不可伸长的细线如图悬挂,静止时A 、B 两球处于同一水平面.若B 对A 及A 对B 的库仑力分别为F A 、F B ,则下列判断正确的是( )A .FA <FB B .OC 细线的拉力F TC =(m A +m B )gC .AC 细线对A 的拉力F TA =2g m A D .同时烧断AC 、BC 细线后,A 、B 在竖直方向的加速度相同探究六:电磁感应中的平衡问题1.如图甲中abcd 为导体做成的框架,其平面与水平面成θ角,质量为m 的导体棒PQ 与ab 、cd 垂直且接触良好,回路的电阻为R ,整个装置放于垂直框架平面的变化的磁场中,磁感应强度B 随时间变化规律如图乙所示,棒PQ 始终静止,在时间0~t0内,棒PQ 受到的静摩擦力的大小变化是 ( ) 思路:安培力方向?A.一直增大B.一直减小C.先减小后增大D.先增大后减小1.如图1-1-1所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点P 在F 1、F 2和F 3三力作用下保持静止.下列判断正确的是( )A .F 1>F 2>F 3B .F 3>F 1>F 2C .F 2>F 3>F 1D .F 3>F 2>F 12.图1-1-4为节日里悬挂灯笼的一种方式,A 、B 点等高,O 为结点,轻绳AO 、BO 长度相等,拉力分别为F A 、F B ,灯笼受到的重力为G .下列表述正确的是( )A .FA 一定小于GB .F A 与F B 大小相等C .F A 与F B 是一对平衡力D .F A 与F B 大小之和等于G3.在2010年广州亚运会上,我国运动员陈一冰在吊环项目中取得了冠军.如图所示是比赛中的一个场景,此时人静止不动,两根吊带对称并与竖直方向有一定夹角.下列判断正确的是( )A .两根吊带受到环的拉力大小不等B .手对吊环作用力方向竖直向下C .每根吊带受到环的拉力大小都等于人重量的一半D .两根吊带受到环的拉力合力一定竖直向下4.如图所示,清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中,工人及其装备的总重量为G ,悬绳与竖直墙壁的夹角为α,悬绳对工人的拉力大小为F 1 ,墙壁对工人的弹力大小为F2 , 则( )A .F 1=G sin αB .F 2=G tan αC .若缓慢减小悬绳的长度,F 1与F 2的合力变大D .若缓慢减小悬绳的长度,F 1减小,F 2增大5.如图X 2-8所示,一光滑斜面固定在地面上,重力为G 的物体在一水平推力F 的作用下处于静止状态.若斜面的倾角为θ,则( )A .F =G cos θB .F =G sin θC .物体对斜面的压力F N =G cos θD .物体对斜面的压力F N =G cos θ6.某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h=30.0 cm且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内,用测力计可以同弹簧的下端接触),如图X2-7甲所示,若本实验的和弹簧的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l劲度系数,该同学通过改变l而测出对应的弹力F,作出F-l图象如图乙所示,则弹簧的劲度系数为k=________ N/m,弹簧的原长l0=_________.甲乙图X2-77.如图所示,一质量为m=1.0×10-2kg,带电荷量为q=1.0×10-6C的小球,用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,假设电场足够大,静止时悬线向左与竖直方向成60°角.小球在运动过程电荷量保持不变,重力加速度g=10m/s2.(结果保留2位有效数字)求:(1)画出小球受力图并判断小球带何种电荷;(2)求电场强度E;(3)若在某时刻将细线突然剪断,求经过1s时小球的速度v.。
力和物体的平衡
第一章力和物体的平衡第一单元力知识要点概述一.力的概念1.力的概念2.力的基本特征(1)力的物质性力不能离开物体而独立存在产生一个力至少需要两个物体(2)力的相互性力的作用是相互的牛顿第三定律力为矢量,既有大小,又有方向力三要素:大小,方向,作用点力的表示:力的图示和力的示意图力的计算法则:平行四边形定则(4)力的独立性一个力作用于某个物体上产生的效果,与这个物体是否受到其它力的作用无关力对物体的作用效果①使物体发生形变②改变物体的运动状态(或者说产生加速度)力的积累效果:对时间的积累为冲量对空间的积累为功力的瞬时效果:产生加速度(牛顿第二定律)3.力的分类按性质划分:重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力按作用效果划分:动力,阻力,向心力,回复力,支持力,压力等按研究对象划分:内力和外力※效果和性质无必然联系:按力的作用效果命名的不同名称的力,性质可能相同。
例如,支持力,压力按力的作用效果命名的相同名称的力,性质可能不同。
例如,摩擦力,重力都可充当动力※对物体受力分析,必须找按性质命名的力二.重力1.重力的产生由于地球的吸引而使物体受到的力重力与万有引力的关系:为万有引力的一个分力在地球表面附近(不考虑地球的自转效应)近似认为二者相等。
2.重力的大小重力的大小与物体的质量成正比G=mg重力加速度g值的特点:与物体所在的高度和纬度有关3.重力的方向方向总是竖直向下的4.重力的作用点作用点叫物体的重心重心的位置与物体的质量分布和形状有关。
质量均匀分布,形状规则物体的重心在其几何中心处。
※物体的重心不一定在物体上三.弹力1.弹力的定义发生形变的物体,由于要恢复原状,会对跟它接触的且使其发生形变的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
2.弹力的产生条件两个物体互相接触且发生弹性形变3.弹力的方向弹力的方向和受力物体形变的方向相同,和施力物体形变的方向相反;和使物体产生弹性形变的外力方向相反弹力的方向一定和接触面垂直,也一定和摩擦力的方向垂直(平面接触面间产生的弹力,其方向垂直于接触面;曲面接触面间产生的弹力,其方向垂直于过研究点曲面的切面;点面接触处产生的弹力,其方向垂直于面。
高考复习——《力 物体的平衡》典型例题复习
一、力物体的平衡1、力:力是物体对物体的作用。
⑴力是一种作用,可以通过直接接触实现(如弹力、摩擦力),也可以通过场来实现(重力、电场力、磁场力)⑵力的性质:物质性(力不能脱离物体而独立存在);相互性(成对出现,遵循牛顿第三定律);矢量性(有大小和方向,遵从矢量运算法则);效果性(形变、改变物体运动状态,即产生加速度)⑶力的要素:力的大小、方向和作用点称为力的三要素,它们共同影响力的作用效果。
力的描述:描述一个力,应描述力的三要素,除直接说明外,可以用力的图示和力的示意图的方法。
⑷力的分类:按作用方式,可分为场力(重力、电场力)、接触力(弹力、摩擦力);接效果分,有动力、阻力、牵引力、向心力、恢复力等;接性质分,有重力、弹力、摩擦力、分子力等;按研究系统分,内力、外力。
2、重力:由于地球吸引,而使物体受到的力。
(1)重力的产生:由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。
(2)重力的大小:G=mg ,可以用弹簧秤测量,重力的大小与物体的速度、加速度无关。
(3)重力的方向:竖直向下。
(4)重心:重力的作用点。
重心的测定方法:悬挂法。
重心的位置与物体形状的关系:质量分布均匀的物体,重心位置只与物体形状有关,其几何中心就是重心;质量分布不均匀的物体,其重心的位置除了跟形状有关外,还跟物体的质量分布有关。
3、弹力(1)弹力的产生:发生弹性形变的物体,由于要恢复原来的形状,对跟它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
(2)产生的条件:两物体要相互接触;发生弹性形变。
(3)弹力的方向:①压力、支持力的方向总是垂直于接触面。
②绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。
③杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。
如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态,则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。
例题:如图所示,光滑但质量分布不均的小球的球心在O ,重心在P ,静止在竖直墙和桌边之间。
试画出小球所受弹力。
解析:由于弹力的方向总是垂直于接触面,在A 点,弹力F 1应该垂直于球面所以沿半径方向指向球心O ;在B 点弹力F 2垂直于墙面,因此也沿半径指向球心O 。
物体的平衡和力的平衡
物体的平衡和力的平衡物体的平衡是物理学中的重要概念,它与力的平衡密切相关。
本文将探讨物体的平衡以及力的平衡的基本原理和应用。
一、物体的平衡物体的平衡是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,各部分之间的力矩和力的合力为零。
根据力矩的定义,力矩是由作用力和力臂组成,力臂是指作用力相对于物体某一点的距离。
物体的平衡可分为两类:稳定平衡和不稳定平衡。
1. 稳定平衡:当物体受到微小干扰后,能够自动返回原来的平衡位置,即物体重心的垂直投影落在支撑点的范围内。
例如,摆放在平面上的杯子如果没有外力干扰,会始终保持直立的状态。
2. 不稳定平衡:当物体受到微小干扰后,不能自动返回原来的平衡位置,即物体重心的垂直投影不再落在支撑点的范围内。
例如,将一个笔立在桌面上,稍微触动一下,它就会倒下。
二、力的平衡力的平衡是指物体受到的合力为零的状态。
当物体受到多个力的作用时,我们可以利用力的平衡原理解析这些力。
1. 静力学平衡条件物体处于静止状态时,力的合力和力矩都为零。
首先,力的合力为零意味着物体受到的内力和外力平衡,没有产生加速度。
这可以通过牛顿第一定律来解释。
其次,力矩为零表示物体各部分之间的力矩相互抵消,物体不会发生旋转。
这可以通过力矩的定义和力的均衡条件来推导。
2. 动力学平衡条件物体处于匀速直线运动状态时,力的合力为零。
当物体受到多个力的作用时,通过合力的分解和合力为零可以推导出物体的运动状态。
只有当物体受到的合力为零时,物体才能保持匀速直线运动。
三、平衡的应用平衡理论在实际应用中具有广泛的用途。
1. 建筑物结构设计在建筑物结构设计中,平衡原理是保证建筑物稳定和安全的基础。
通过合理设计结构和确定支撑点的位置,可以使建筑物达到稳定平衡的状态。
2. 车辆运动在车辆运动中,平衡原理也是重要的。
例如,汽车行驶时,驱动力和阻力相互平衡,使汽车能够匀速行驶。
同时,车辆转弯时,通过控制转向角度和速度,保持平衡,避免发生侧翻。
3. 机械系统在机械系统中,平衡原理对于机械结构的设计和运行也是至关重要的。
物理——物体的平衡
物体的平衡1、平衡状态的概念:物体受到几个力的作用,仍保持静止状态,或匀速直线运动状态,或绕固定的转轴匀速转动状态,这时我们说物体处于平衡状态,简称平衡。
在力学中,平衡有两种情况,一种是在共点力作用下物体的平衡;另一种是在几个力矩作用下物体的平衡(既转动平衡)。
2、区分平衡状态、平衡条件、平衡位置几个概念。
平衡状态指的是物体的运动状态,即静止匀速直线运动或匀速转动状态;平衡条件是指要使物体保持平衡状态时作用在物体上的力和力矩要满足的条件。
平衡位置这个概念是指往复运动的物体,当该物体静止不动的位置或物回复力为零的位置。
举例:简谐振动的物体在平衡位置时其合力不一定零,所以也不一定是平衡状态。
例如单摆振动到平衡位置时后合力是指向圆心的。
3、共点力的平衡(重点)⑴共点力的概念:物体同时受几个共面力的作用,如果这几个力都作用在物体的同一点,或这几个力的作用线都相交于同一点,这几个力就叫做共点力。
⑵共点力作用下物体的平衡条件是物体所受的合外力为零。
⑶三力平衡原理:物体在三个力作用下,处于平衡状态,如果三力不平行,它们的作用线必交于一点。
例如图1所示,不均匀细杆AB长1米,用两根细绳悬挂起来,当AB在水平方向平衡时,二绳与AB夹角分别为30°和60°,求AB重心位置?根据三力平衡原理,杆受三力平衡,T A、T B、G必交于点O只要过O作AB垂线,它与AB交点C 就是AB杆的重心。
由三角函数关系可知重心C到A距离为0.25米。
⑷具体问题的处理①二力平衡问题,一个物体只受两个力而平衡,这两个力必然大小相等,方向相反,作用在一条直线上,这也就是平常所说的平衡力。
平衡力的这些特点就成为了解决力的平衡问题的基础,其他平衡问题最终要转化为这个基础问题。
②三力平衡问题:往往先把两个加合成,这个合力与第三个力就转化成了二力平衡问题,即三力平衡中任意两个力的合力与第三个力的大小相等,方各相反,作用在一条直线上。
物体的平衡力的合成与力的平衡
物体的平衡力的合成与力的平衡物体的平衡力的合成与力的平衡是力学中的一个重要概念。
在本文中,我们将讨论物体的平衡以及力的合成的相关原理和应用。
一、物体的平衡物体的平衡是指物体在作用力的作用下,保持静止或匀速直线运动的状态。
在力学中,平衡可以分为静态平衡和动态平衡。
静态平衡是指物体处于恒定的位置,不发生任何位移。
在静态平衡条件下,物体受到的合力和合力矩都为零。
这意味着物体受到的所有作用力之间存在相互抵消的关系。
动态平衡是指物体在作用力的作用下以恒定速度做直线运动。
在动态平衡条件下,物体受到的合力不为零,但合力矩为零。
这意味着物体所受合力产生的力矩和约束力产生的力矩相互平衡。
二、力的合成力的合成是指将多个力按照一定的方式合并成一个力的过程。
力的合成可以分为向量合成和分解两种方式。
向量合成是指将多个力按照平行四边形法则或三角形法则合成成一个力。
平行四边形法则适用于多个力的方向不同但都作用在同一物体上的情况,而三角形法则适用于多个力的方向相同或相反的情况。
分解是指将一个力按照一定的方式拆分成多个力的过程。
分解可以分为正交分解和非正交分解两种方式。
正交分解是指将一个力按照两个垂直方向的力分量的和进行分解。
非正交分解是指将一个力按照两个非垂直方向的力分量的和进行分解。
分解后的力分量之间满足勾股定理。
三、力的平衡力的平衡是指物体受到的合力为零的状态。
力的平衡可以用于分析物体的静态平衡和动态平衡。
在静态平衡条件下,物体受到的合力和合力矩都为零。
根据力的平衡条件,我们可以通过正交分解将物体所受的力分解为垂直于杆的力和平行于杆的力,然后使用力矩的平衡条件得出物体的平衡条件。
在动态平衡条件下,物体受到的合力不为零,但合力矩为零。
通过合力的合成可以求解物体所受的合力的大小和方向,然后使用力矩的平衡条件得出物体的平衡条件。
四、力的平衡的应用力的平衡的应用广泛存在于日常生活和工程实践中。
在建筑领域,力的平衡可以用于分析建筑物结构的稳定性。
力与物体平衡必备基础知识和方法
力与物体平衡1.共点力的平衡(1)平衡状态:物体保持静止或做匀速直线运动.(2)平衡条件:F 合=0或F x =0,F y=0.(3)常见情形:静态平衡、动态平衡2.受力分析、共点力作用下的静态平衡思路静态平衡问题的解题“四步骤”3.平衡中的“三看”与“三想”(1)看到“缓慢”,想到“物体处于动态平衡状态”.(2)看到“轻绳、轻环”,想到“绳、环的质量可忽略不计”.(3)看到“光滑”,想到“摩擦力为零”.4.平衡问题的“四点”注意(1)杆的弹力方向不一定沿杆但活动轻杆的弹力方向一定沿杆.(2)摩擦力的方向总与物体的相对运动方向或相对运动趋势方向相反,但与物体的运动方向无必然的联系.(3)由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线。
(4)由“绳”“杆”连接的两个物体,沿绳或杆方向的力大小相等5. 共点力作用下的动态平衡问题共点力作用下动态平衡问题的求解方法求解方法适用情况解决办法解析法力的合成、分解、正交分解、拉密定理图解法物体所受的三个力中,有一个力的大小、方向均不变,另一个力的大小变化,第三个力则大小、方向均发生变化把三力集中在一个三角形中,以不变的力的始端为出发点,向方向不变的力的作用线画线找变化关系物体所受的三个力中,有一个力的大小、方向均不变,另外两个力的夹角不变,大小、方向均发生变化把三力集中在一个三角形中,做外接圆,另外两个力的夹角不变的力的交点一定在圆周上相似三角形法物体所受的三个力中,一个力大小、方向均确定,另外两个力大小、方向均不确定,但是三个力均与一个几何三角形的三边平行把力的三角形和边的三角形画出来,利用相似三角形对应边比例相等求解6.平衡中的临界、极值问题临界问题当某物理量变化时,会引起其他物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态能够“恰好出现”或“恰好不出现”.在问题描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述极值问题一般是指在力的变化过程中出现最大值和最小值问题。
专题四力与物体的平衡平衡与动态变化【精选】
(1)从运动角度判断 当物体的速度大小和方向不变时,物体处于平衡状 态.物体的速度为零时,不一定处于平衡状态,只有 物体的加速度为零,物体才处于平衡状态. (2)从受力角度判断 共点力作用下物体的平衡条件是合外力为零,表达 式:F合=0或写成分量形式Fx合=0和Fy合=0. 物体处于平衡状态时的几个重要推论:
3.求解共点力平衡问题的常用方法 (1)解三角形法:该方法主要用来解决三力平衡问 题.若力的三角形为直角三角形,则运用勾股定理 及三角函数求解;若力的三角形为斜三角形,则运 用正弦、余弦定理或相似三角形的知识求解. (2)正交分解法:处理四力或四力以上的平衡问题用 该方法较为方便.
(3)相似三角形法:通过力的三角形与几何三角形相 似求未知力.对解斜三角形的图解法中,当物体所受 的力变化时,通过对几个特殊状态画出力的图示(在 同一图上)进行对比分析,使得动态的问题静态化, 抽象的问题形象化,使问题将变得易于分析处理.
类型一:多物体的平衡问题
(2008·全国卷Ⅱ) 如图1-1所示,一固定斜面 上有两个质量相同的小物块A 和B紧挨着匀速下滑,A与B的 接触面光滑.已知A与
斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间的动摩擦因
数的2倍,斜面倾角为α.B与斜面之间的动摩擦因
数是
()
A. tanα
B. cotα
C.tanα
D.cotα
3.如图1-9所示,光滑半球面上的小球被一通过
定滑轮的力F由底端缓慢拉至顶端的过程中,关
于绳的拉力F及半球面对小球的支持力FN的变化 情况,以下说法正确的是( )
A.F增大
B.F减小
C9·潍坊质检)如图1-13所示,倾斜天花板平面 与竖直方向夹角为θ,推力F垂直天花板平面作用 在木块上,使其处于静止状态,则( ) A.木块一定受三个力作用 B.天花板对木块的弹力FN>F C.木块受的静摩擦力等于mgcosθ D.木块受的静摩擦力等于mg/cosθ
物体的平衡与平衡条件
物体的平衡与平衡条件物体的平衡是物理学中一个重要的概念,在我们的日常生活中随处可见。
无论是建筑物、桌椅还是我们自己身体,在保持平衡的状态下,才能实现稳定和正常的功能。
本文将深入探讨物体的平衡和平衡条件,希望能对读者有所启发。
一、平衡的定义和特点平衡是指物体处于稳定的状态,在此状态下,物体受到的合力和合力矩均为零。
合力是指物体受到的所有外力的矢量和,合力矩则是指物体受到的外力对物体产生的转动效应。
只有在合力和合力矩都为零的情况下,物体才能保持平衡。
平衡的特点包括稳定性和静态性。
稳定性是指物体在受到微小扰动后,能够自行恢复到原来的平衡位置。
静态性则是指物体在平衡状态下不具有加速度,外力不会改变物体的速度和方向。
二、平衡条件的数学表达为了更准确地描述物体的平衡条件,我们可以使用数学公式来表示。
对于物体的平衡而言,存在两个重要的平衡条件:合力为零和合力矩为零。
1. 合力为零合力为零意味着物体受到的所有外力的矢量和为零。
这可以用以下数学公式表示:∑F = 0其中,∑F代表所有外力的矢量和,等于零表示物体所受的外力平衡,没有净外力作用于物体。
2. 合力矩为零合力矩为零意味着物体受到的外力对物体产生的转动效应为零。
这可以用以下数学公式表示:∑τ = 0其中,∑τ代表所有外力对物体产生的转动效应的矢量和,等于零表示物体所受的外力矩平衡,没有净外力矩作用于物体。
三、平衡条件的应用举例物体的平衡条件在我们的日常生活中处处可见。
下面通过几个例子来说明平衡条件的应用。
1. 桌面上的物体我们将一个本放在桌上,并要求它保持平衡。
这时,桌子对书本施加支持力的方向上,必须存在一个等大反向的力,使得合力为零。
同时,桌子还会在书本产生一个向下的重力,可以通过调整桌子腿的长度来使得合力矩为零,以保持平衡。
2. 车辆的平衡当我们骑自行车或驾驶汽车时,保持平衡是非常重要的。
无论是自行车的前后轮还是汽车的四个轮子,在行驶过程中都需要保持平衡。
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力、物体的平衡
1. 力的概念:物体间的相互作用 理解:
(1)任何一个力都有施力者和受力者,力不能离开物体而独立存在; (2)力具有相互性和同时性;
(3)一些不直接接触的物体也能产生力;
(4)力的作用效果:使物体发生形变或改变物体的运动状态。
例1:关于力的概念说法正确的是( ) A. 力是使物体产生形变和改变运动状态的原因
B. 一个力必定联系着两个物体,其中每个物体既是受力物体又是施力物体
C. 只要两个力的大小相同,它们产生的效果一定相同
D. 两个物体相互作用,其相互作用力可以是不同性质的力
解析:两个力相同的条件是满足力的二要素,若仅仅大小相等,它们所产生的效果不一定相同。
两个物体间的相互作用力,性质必相同。
故正确答案为AB 。
2. 三种常见力 考查热点:
(1)重力:主要针对其概念和重心,重力是由于地球对物体的吸引而产生的,但它并不是物体与地球之间的万有引力,而是万有引力的一个分力。
重力的作用点——重心,并不是物体上最重的点,而是一个等效合力的作用点,可在物体上,也可在物体外,它的位置是由其几何形状和质量分布共同决定的。
(2)弹力和摩擦力的有无及方向的判定: a. 弹力
① 对于形变明显的情况,根据形变情况直接判定。
② 对于形变不明显的情况,常用“假设法”判定。
基本思路:假设将与研究对象接触的物体解除接触,判断研
b. 摩擦力
① ② ③ 注:例2:如图1解析:面A 例3:如图2,物体A B 间的摩擦力情况。
解析:由于A 、B 对A :如图3
(1)铁块从水平位置随木板逐渐上升,但始终对木板静止;
(2)铁块刚要由静止变为运动,此为临界态,利用平衡条件:αμαcos sin mg mg =⋅,可求出木板在此状态下与水平面的夹角μαarctan 0=,其中μ为铁块与木板间的动摩擦因数;
(3)铁块沿木板下滑,木板倾角α由0α逐渐增大到90°。
利用力的分解、平衡条件及滑动摩擦力的大小N f F F μ=,分别求出铁块在不同阶段所受的摩擦力大小,最后结合图象进行判断。
① 当木板从水平位置缓慢上转,μαarctan 0≤≤︒时,铁块始终相对木板静止,此阶段铁块必受沿木板向上的静摩擦力,利用平衡条件可求出摩擦力的大小αsin mg F f =,由此关系可以看出,f F 随α角的增大而增大,两者满足正弦关系。
② 当μαarctan 0=时,铁块处于临界状态,此时木板对铁块的静摩擦力达到了最大值fm F ,即为最大静摩擦力。
③ 当︒≤<90arctan αμ,铁块相对木板向下滑动,铁块受到滑动摩擦力作用,根据N f F F μ=,可求出
αμcos mg F f =。
可见随着α的增大,f F 逐渐减小,两者满足余弦关系,当︒=90α时,0=f F 。
通过以上分析可以看出,正确的答案为C 。
3. 力的合成与分解
(1)合力与分力的关系:等效替代关系 a. 位置关系:分力分居合力的两侧 b. 大小关系:2121F F F F F +≤≤-合
注:合力可能大于、小于或等于每个分力,当然需要一定的条件。
两分力同向时,合力最大;反向时合力最小,当两分力大小一定时,合力大小会随两分力夹角的增大而减小。
例5:作用在同一物体上的下列几组力中,不能使物体做匀速直线运动的是( ) A. 3N 、4N 、5N B. 2N 、3N 、6N C. 4N 、6N 、9N D. 5N 、6N 、1N
解析:
(2例6:如图6压力最小。
解析:以球为研究对象,球所受重力mg 产生的效果有两个:对挡板产生的压力2N F ,其大小等于F 2,对斜面产生的压
F1的
F1
a. 临界问题:某种物理现象变化为另一种物理现象或物体从某种特性变化为另一种特性时,发生质的飞跃的转
b.
例7:如图8,
细绳OC
解析:当OC
O
衡条件有︒
=45
cos
1
2
F
F N
07
.7
=。
由于F2大于OB能承受的最大拉力,所以在物体重力不断增加时,OA被拉断前细绳OB先被拉断。
则假设OB
45
sin F
F=
︒
3
1
45
cos F
F=
︒
(2)数学方法的应用:
时,BC 杆AB CD ,AB 2
AB BC CD CE =
N
L L G F AB BC T 2001
==。