力物体的平衡学习资料

力物体的平衡

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，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若运动状态不变，则此处不存在弹力。

b. 摩擦力

①由摩擦力的产生条件来判断。

②对于较难直接判定的情况，常用假设法判定：假设没有摩擦力，看两物体会发生怎样的相对运动。

③根据物体的运动状态，用牛顿定律或平衡条件来判断。

注：摩擦力（静摩擦力和滑动摩擦力）的方向，与物体间的相对运动方向或相

例2：如图1

力。

解析：

故小球B

处一定产生弹力。

例3：如图2

相同的速度v

解析：由于A、B

对A：如图3，只能受到两个力作用：重力G和支持力F N。若A物体受到摩擦力作用，就不能保证物体平衡。

a. 静摩擦力：利用牛顿定律或共点力平衡知识求解。

b. 滑动摩擦力：既可利用公式N f

F F μ=求解，也可以利用牛顿定律或共点力平

衡知识求解。

注：在解决摩擦力大小时，一定要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力。

（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：三力中任意一组只要符合2132

1F F F F F +≤≤-，则三力平衡，物体做匀速

直线运动。选B

（2）力的合成与分解解决动态变化：

根据平行四边形定则，利用邻边及其夹角跟对角线长短的关系分析力的大小变化情况的方法，通常叫做图解法，也可将平行四边形定则简化成三角形定则处理，更简单。图解法具有直观、简便的特点，多用于定性研究，应用图解法时应注意正确判断某个分力方向的变化情况及其空间范围。

例6：如图6，质量为m 的球放在倾角α的光滑斜面上，试分析挡板AO 与斜面间的倾角β多大时，AO 所受的压力最小。

解析：虽然题目要求挡板AO的受力情况，但若直接以挡板为研究对象，将无法得出结论。

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F2，对斜面产生的压力1N F，其大小等于F1，根据重力产生的效果将重力分解如图，当挡板与斜面夹角为β，由图示位置变化时，F1的大小改变，但方向

4. 共点力作用下的平衡问题

（1）临界问题与极值问题：

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，发生质的飞跃的转折状态为临界状态，临界状态也可理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态，解决这类问题的关键是抓住“恰好出现”或“恰好不出现”的条件。

b. 极值问题：指研究平衡问题中某物理量变化情况时出现的最大值或最小值。