3、5共点力的平衡条件
复习:
1、共点力:几个力作用于同一点,或几个力的作用线相交(延长或反向延长)于一点,这几个力就叫做共点力.
2、二力平衡:物体受两个力作用时,只要两个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,则这两个力合力为零,物体处于二力平衡状态.
【知识梳理】
一、共点力的平衡
1、平衡状态:物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态。
2、共点力的平衡:物体如果受到共点力作用处于平衡状态,就叫共点力的平衡。
3、共点力的平衡条件:物体所受合外力为零。
(1)二力平衡的条件:如果物体受到两个力处于平衡态,那么这两个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
(2)三个力平衡的条件:如果物体受到三个力处于平衡态,那么任意两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
(3)多个力平衡的条件:如果物体受到多个力处于平衡态,那么其中的任意一个力必定与余下的其他力的合力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。 .
判断物体是否处于平衡状态的方法:①根据物体的运动状态(看运动状态是静止,还是匀速运动);②根据物体的受力情况(看合力是否为零).ﻭ
二、平衡条件的应用
应用共点力的平衡条件解题的一般步骤:
(1)确定研究对象:即在弄清题意的基础上,明确以哪一个物体(或结点)作为解题的研究对象。
(2)分析研究对象的受力情况:全面分析研究对象的受力情况,找出作用在研究对象上的所有外力,并作出受力分析图。
(3)判断研究对象是否处于平衡状态。
(4)应用共点力的平衡条件,选择适当的方法,列平衡方程.
(5)求解方程,并根据情况,对结果加以说明或必要的讨论.
三、处理共点力平衡问题的几种方法
1、合成法
物体受到三个力而平衡时,其中任意两个力的合力必定与第三个力等大反向。可根据数学三角函数求解。
2、分解法
物体受到三个力而平衡时,将某一个力按力的效果分解,则其分力分别与另外两个力等大反向.
3、正交分解法
物体受到三个力或三个以上的力而平衡时,常用正交分解法将物体所受的共点力正交分解,平衡条件可表示为: Fx合=0, Fy合=0
为方便计算,建立直角坐标系时应使尽可能多的力落在坐标轴上。
3、力的三角形法
物体受到三个力而平衡时,这三个力的矢量首尾相接,恰好构成三角形。应利用三角函数或相似三角形等数学知识求解。
例1:沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点(右图所示),足球的质量为m,网兜的质量不计,足球与墙壁的接触点为B,悬绳与墙壁的夹角为α,求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力.
解法一:用合成法
取足球作为研究对象,它们受重力G=mg、墙壁的支持力N和悬绳的拉力T三个共点力作用而平衡,由共点力平衡的条件可知,N和T的合力F与G大小相等、方向相反,即F=G,从图中力的平行四边形可求得:
解法二:用分解法
取足球为研究对象,其受重力G、墙壁支持力N、悬绳的拉力T,如右图所示,将重力G分解为和,由共点力平衡条件可知,N与的合力必为零,T与的合力也必为零,所以ﻭ
解法三:用三角形法求解
取足球作为研究对象,其受重力G,墙壁的支持力N,悬绳的拉力T,如右图所示,设球心为O,由共点力的平衡条件可知,N和G的合力F与T大小相等,方向相反,把G、N、
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