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1、力和物體的平衡第二單元力物體的平衡類(lèi)型:復(fù)習(xí)目的要求:通過(guò)強(qiáng)化基礎(chǔ)訓(xùn)練,內(nèi)化力的合成與分解、受力分析等解題思想,以形成解題能力重點(diǎn)難點(diǎn):力的合成與分解,受力分析。力、力學(xué)中常見(jiàn)的三種力基礎(chǔ)知識(shí)一、力定義:力是物體對(duì)物體的作用說(shuō)明:定義中的物體是指施力物體和受力物體,定義中的作用是指作用力與反作用力。力的性質(zhì)力的物質(zhì)性:力不能離開(kāi)物體單獨(dú)存在。一談到力,必然涉及兩個(gè)物體, 受力物體和施力物體, 力不能離開(kāi)物體而存在 , 找不到施力物體和受力物體的力是不存在的. 一提到力一定要知道其施力物體和受力物體,學(xué)好物理的功底。說(shuō)明 : 分析力 , 首先要明確施力物體和受力物體對(duì)某一物體而言, 可能有一個(gè)或
2、多個(gè)施力物體.受力物體和施力物體總是同時(shí)成對(duì)出現(xiàn).力的相互性:力的作用是相互的。施力物體給予受力物體作用的同時(shí)必受受力物體的反作用. 即力是成對(duì)出現(xiàn)的施力物體同時(shí)也是受力物體. 受力物體同時(shí)也是施力物體,.我們把物體之間的作用稱(chēng)為作用力與反作用力 . 力的矢量性:力是矢量,既有大小也有方向。力的獨(dú)立性:一個(gè)力作用于物體上產(chǎn)生的效果與這個(gè)物體是否同時(shí)受其它力作用無(wú)關(guān)。力的測(cè)量工具:測(cè)力計(jì),可以用彈簧稱(chēng)測(cè)量單位 : 牛頓簡(jiǎn)稱(chēng)牛 . 符號(hào) N意義:使質(zhì)量為 1 千克的物體產(chǎn)生 1 米秒 2 加速度力的大小為 1 牛頓力的表示方法:三要素表示、力的圖示和示意圖力的三要素是:大小、方向、作用點(diǎn)力的圖示:
3、用一根帶箭頭的線(xiàn)段表示出力的三要素,稱(chēng)為力的圖示 . 要選擇合適的比例 , 要求嚴(yán)格。說(shuō)明:改變?nèi)我环矫孀饔眯Ч几淖?。力的示意圖:若只要求正確地表示出物體的受力個(gè)數(shù)和受力的方向 , 按大致比例畫(huà)出力的大小 , 稱(chēng)為力的示意圖 .示意圖著重于受力個(gè)數(shù)和各力的方向畫(huà)法, 不要求作出標(biāo)度 .力的作用效果靜力效果 : 使物體的形狀發(fā)生改變 , 拉伸壓縮彎曲扭轉(zhuǎn)等動(dòng)力效果 : 使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變即是產(chǎn)生加速度力的分類(lèi)按性質(zhì)分類(lèi):重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力、核力等一定有施、受力物體。按效果分類(lèi):拉力、壓力、支持力、動(dòng)力、阻力、向心力、回復(fù)力、下滑力、分力、合力、斥力、吸力、浮力等按研究對(duì)象
4、分類(lèi):內(nèi)力和外力。按作用方式分類(lèi):重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等為場(chǎng)力,即非接觸力,彈力、摩擦力為接觸力。說(shuō)明:性質(zhì)不同的力可能有相同的效果,效果不同的力也可能是性質(zhì)相同的。二、重力產(chǎn)生原因:由于地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力叫重力說(shuō)明:重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的力,但它并不就等于地球時(shí)物體的引力重力是地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力的一個(gè)分力,另一個(gè)分力提供物體隨地球旋轉(zhuǎn)所需的向心力。由于物體隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力很小,所以計(jì)算時(shí)一般可近似地認(rèn)為物體重力的大小等于地球?qū)ξ矬w的引力。其一個(gè)分力使得物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力 , ;另一個(gè)力為重力。地球附近的物體都受重力作用,重力的施力物體是地球。重力的大小與緯度
5、和距地面的高度有關(guān)。重力在不同緯度的地方不同,南北兩極較大,赤道處較小。離地面不同高度的地方不同, 離地越高的地方越小,但是在處理物理問(wèn)題時(shí),在地球表面和地球表面附近某一高度的地方,一般認(rèn)為物體受的重力不變一個(gè)物體受的重力不受運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響,與是否還受其它力作用也無(wú)關(guān)。在超重、矢重和衛(wèi)星上也還受重力作用,大?。?G g此公式可認(rèn)為牛頓第二定律。g=9.8N/g 可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量方向:豎直向下不等同于指向地心,只有赤道和兩極處重力的方向才指向地心。重心:物體各部分都受重力作用 , 效果上認(rèn)為集中到一個(gè)點(diǎn)上 , 這個(gè)點(diǎn)就叫重心,即是說(shuō)重力的作用點(diǎn)。即:重心是物體各部分所受重力合力的作用點(diǎn)說(shuō)明:
6、重心可以不在物體上物體的重心與物體的形狀和質(zhì)量分布都有關(guān)系。重心是一個(gè)等效的概念。重心是一個(gè)等效替代點(diǎn) , 不要認(rèn)力只有重心處受重力 , 物體的其它部分不受重力。有規(guī)則幾何形狀、質(zhì)量均勻的物體重心在它的幾何中心質(zhì)量分布不均勻的物體,其重心隨物體的形狀和質(zhì)量分布的不同而不同。薄物體的重心可用懸掛法求得三、彈力彈力產(chǎn)生原因:發(fā)生形變的物體想要恢復(fù)原狀而對(duì)迫使它發(fā)生形變的物體產(chǎn)生的力。定義:直接接觸的物體間由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力產(chǎn)生條件:直接接觸,有彈性形變。方向:彈力的方向與施力物體的形變方向相反,作用在迫使物體發(fā)生形變的物體上。彈力是法向力,力垂直于兩物體的接觸面。具體說(shuō)來(lái):彈簧兩端的彈力方
7、向, 與彈簧中心軸線(xiàn)重合, 指向彈簧恢復(fù)原狀的方向。其彈力可為拉力 , 可為壓力;對(duì)彈簧秤只為拉力。輕繩對(duì)物體的彈力方向,沿繩指向繩收縮的方向,即只為拉力。點(diǎn)與面接觸時(shí)彈力的方向,過(guò)接觸點(diǎn)垂直于接觸面而指向受力物體。面與面接觸時(shí)彈力的方向,垂直于接觸面而指向受力物體。球與面接觸時(shí)彈力的方向,在接觸點(diǎn)與球心的連線(xiàn)上而指向受力物體。球與球相接觸的彈力方向,沿半徑方向,垂直于過(guò)接觸點(diǎn)的公切面而指向受力物體。輕桿的彈力方向可能沿桿也可能不沿桿,桿可提供拉力也可提供壓力 , 這一點(diǎn)跟繩是不同的。根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況。利用平行條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律判斷說(shuō)明:壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面指向被壓或被支持的物體
8、。繩的拉力方向總是沿繩指向繩收縮的方向。桿既可產(chǎn)生拉力,也可產(chǎn)生壓力 , 而且能產(chǎn)生不同方向的力。這是桿的受力特點(diǎn)。桿一端受的彈力方向不一定沿桿的方向。彈力的大?。簭椈?、橡皮條類(lèi):它們的形變可視為彈性形變。彈力的大小跟形變關(guān)系符合胡克定律遵從胡克定律力 F=X。上式中叫彈簧勁度系數(shù) , 單位: N/ ,跟彈簧的材料、粗細(xì), 直徑及原長(zhǎng)都有關(guān)系; X 是彈簧的形變量切不可認(rèn)為是彈簧的原長(zhǎng)。一根張緊的輕繩上的張力大小處處相等。非彈簧類(lèi)的彈力是形變量越大 , 彈力越大 , 一般應(yīng)根據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) , 利用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律來(lái)計(jì)算。重難點(diǎn)突破一、彈力有無(wú)判斷彈力的方向總跟形變方向相反,但很多情
9、況接觸處的形變不明顯,這給判斷彈力是否存在帶來(lái)困難??捎靡韵路椒ń鉀Q。拆除法:即解除所研究處的接觸,看物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變。若不變,則說(shuō)明無(wú)彈力;若改變,則說(shuō)明有彈力。分析主動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是判斷彈力有無(wú)的金鑰匙。分析主動(dòng)力就是分析沿彈力所在直線(xiàn)上, 除彈力以外其它力的合力 . 看該合力是否滿(mǎn)足給定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) , 若不滿(mǎn)足 , 則存在彈力 , 若滿(mǎn)足則不存在彈力。二、彈力方向判定對(duì)于點(diǎn)與面、面與面接觸的情形,彈力的方向總跟接觸面垂直。對(duì)于接觸面是曲面的情況,要先畫(huà)出通過(guò)接觸點(diǎn)的切面,彈力就跟切面垂直。對(duì)于桿的彈力方向問(wèn)題,要特別注意不一定沿桿,沿桿只是一種特殊情況,當(dāng)桿與物體接觸處情況不易確定
10、時(shí),應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律來(lái)判斷。三、彈力的計(jì)算彈力是被動(dòng)力,其大小與物體所受的其它力的作用以及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān),所以可根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力情況,利用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解。非彈簧類(lèi)彈力的大小計(jì)算,只能根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用 F 合 =0 或 F 合 =a 求解。四、摩擦力定義:當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體的表面上相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),受到的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力,叫摩擦力,可分為靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力。產(chǎn)生條件: 接觸面粗糙; 相互接觸的物體間有彈力;接觸面間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。說(shuō)明:三個(gè)條件缺一不可,特別要注意“相對(duì)”的理解兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件.摩擦力的方向:靜
11、摩擦力的方向總跟接觸面相切,并與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反?;瑒?dòng)摩擦力的方向總跟接觸面相切,并與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。說(shuō)明:“與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反”不能等同于“與運(yùn)動(dòng)方向相反”?;瑒?dòng)摩擦力方向可能與運(yùn)動(dòng)方向相同,可能與運(yùn)動(dòng)方向相反,可能與運(yùn)動(dòng)方向成一夾角?;瑒?dòng)摩擦力可能起動(dòng)力作用,也可能起阻力作用。摩擦力的大?。红o摩擦力的大?。号c相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的強(qiáng)弱有關(guān),趨勢(shì)越強(qiáng),靜摩擦力越大,但不能超過(guò)最大靜摩擦力,即0 f f 。但跟接觸面相互擠壓力FN 無(wú)直接關(guān)系。具體大小可由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合動(dòng)力學(xué)規(guī)律求解。最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力,在中學(xué)階段討論問(wèn)題時(shí),如無(wú)特殊說(shuō)明,可認(rèn)為它們數(shù)值相等。效果:阻礙物體的相對(duì)運(yùn)
12、動(dòng)趨勢(shì) , 但不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng) , 可以是動(dòng)力 , 也可以是阻力?;瑒?dòng)摩擦力的大?。夯瑒?dòng)摩擦力跟壓力成正比,也就是跟一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體表面的垂直作用力成正比。公式: F= FN。說(shuō)明: FN表示兩物體表面間的壓力, 性質(zhì)上屬于彈力,不是重力,更多的情況需結(jié)合運(yùn)動(dòng)情況與平衡條件加以確定。 與接觸面的材料、接觸面的情況有關(guān),無(wú)單位?;瑒?dòng)摩擦力大小,與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大小無(wú)關(guān)。效果:總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng), 但并不總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng) , 可能是動(dòng)力 , 也可能是阻力。說(shuō)明:滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的大小、物體運(yùn)動(dòng)的速度和加速度無(wú)關(guān),只由動(dòng)摩擦因數(shù)和正壓力兩個(gè)因素決定,而動(dòng)摩擦因數(shù)由兩接觸面材料
13、的性質(zhì)和粗糙程度有關(guān)發(fā)生范圍 :滑動(dòng)摩擦力發(fā)生在兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間,但靜止的物體也可以受滑動(dòng)摩擦力;靜摩擦力發(fā)生在兩個(gè)相對(duì)靜止的物體間,但運(yùn)動(dòng)的物體也可以受靜摩擦力 .五、靜摩擦力靜摩擦力定義:發(fā)生在兩個(gè)相對(duì)靜止的物體之間 , 由于存在有相對(duì)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)而產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力叫做靜摩擦力。產(chǎn)生條件:相互接觸的物體間存在彈力:兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì);接觸面粗糙。方向:跟接觸面相切,并且跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反靜摩擦力的方向可能與運(yùn)動(dòng)方向相同,也可能與運(yùn)動(dòng)方向相反,或與運(yùn)動(dòng)方和成一夾角。作用效果:總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),但不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng),可以是動(dòng)力,也可以是阻力。大?。簺](méi)有確定的
14、取也值無(wú)確定的運(yùn)算公式,只能在零到最大值之間取值。靜摩擦力的大小與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的強(qiáng)弱有關(guān),趨勢(shì)越強(qiáng),靜摩擦力越大,但不能超過(guò)最大靜摩擦力,即 0 f f ,具體大小可由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合動(dòng)力學(xué)規(guī)律求解。效果:靜摩擦力是被動(dòng)力 , 其作用效果是阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) , 并不是阻礙運(yùn)動(dòng)。與發(fā)生趨勢(shì)的力大小相等、方向相反,相互平衡。說(shuō)明:摩擦力總是起阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用, 并不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng) . 因?yàn)橛写藭r(shí)候摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同.絕對(duì)不能說(shuō) : 靜止的物體受到的摩擦力是靜摩擦力 , 運(yùn)動(dòng)物體受到的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力。靜摩擦力是相對(duì)靜止的物體之間的摩擦力,受靜摩擦力作用的物體不一定靜止?;?/p>
15、動(dòng)摩擦力是具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體之間的摩擦力,受滑動(dòng)摩擦力作用的物體不一定都滑動(dòng)。一個(gè)物體滑動(dòng)另一個(gè)物體靜止是常見(jiàn)的現(xiàn)象。摩擦力和彈力都是接觸力,有摩擦力時(shí)必定有彈力,有彈力不一定有摩擦力。分析摩擦力時(shí)“參考系”的選擇:條件是相互接觸物體之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。規(guī)律方法總結(jié)靜摩擦力方向的判斷假設(shè)法 : 即假設(shè)接觸面光滑,看物體是否會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng);若發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),則說(shuō)明物體原來(lái)的靜止是有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的靜止 . 且假設(shè)接觸面光滑后物體發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向即為原來(lái)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向,從而確定靜摩擦力的方向.根據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),應(yīng)用力學(xué)規(guī)律判斷 . 在分析靜摩擦力方向時(shí),應(yīng)注意整體法和隔離法相結(jié)合
16、.摩擦力大小計(jì)算分清摩擦力的種類(lèi):是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力.滑動(dòng)摩擦力由Ff= FN 公式計(jì)算 . 最關(guān)鍵的是對(duì)相互擠壓力FN 的分析,它跟研究物體在垂直于接觸面方向的力密切相關(guān),也跟研究物體在該方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān). 特別是后者,最容易被人所忽視. 注意 FN 變,則Ff 也變的動(dòng)態(tài)關(guān)系 .靜摩擦力 : 最大靜摩擦力是物體將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)這一臨界狀態(tài)時(shí)的摩擦力,它只在這一狀態(tài)下才表現(xiàn)出來(lái). 它的數(shù)值跟正壓力成正比,一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力. 靜摩擦力的大小、方向都跟產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力密切相關(guān),但跟接觸面相互擠壓力無(wú)直接關(guān)系. 因而靜摩擦力具有大小、方向的可變性,即靜摩擦力是一種被動(dòng)力,與物
17、體的受力和運(yùn)動(dòng)情況有關(guān) . 求解靜摩擦力的方法是用力的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律 . 即靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同確定,其可能的取值范圍是0 Ff F重難點(diǎn)突破一、正確理解動(dòng)摩擦力和靜摩擦力中的“動(dòng)”與“靜”的含義?!皠?dòng)”和“靜”是指研究對(duì)象相對(duì)于跟它接觸的物體而言的 , 而不是相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)和靜止,所以受滑動(dòng)摩擦力作用的物體可能是靜止的,反之,受靜摩擦力作用的物體可能是運(yùn)動(dòng)的。二、滑動(dòng)摩擦力方向的判斷。幾乎所有的同學(xué)認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力方向判斷要比靜摩擦力方向的判斷容易 , 因而忽視了對(duì)滑動(dòng)摩擦力方向判斷方法的深刻理解?;瑒?dòng)摩擦力方向總是跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反 , 要確定滑動(dòng)摩擦
18、力的方向首先要判斷出研究對(duì)象跟它接觸的物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向。三、靜摩擦力的有無(wú)、方向判斷及大小計(jì)算。判斷相互作用的物體之間是否存在靜摩擦力,確實(shí)是一個(gè)難點(diǎn)。原因在于靜摩擦力是被動(dòng)出現(xiàn)的,再加上靜摩擦力中的“靜”字,就更增加了它的隱性。為了判斷靜摩擦力是否存在,幾乎所有的參考資料都有給出了“假設(shè)法”,目的是想化“靜”為“動(dòng)”,即假設(shè)接觸面光滑無(wú)摩擦力,看研究對(duì)象是否會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),這種方法對(duì)受其它力較少的情況是可以的,但對(duì)物體受力較多的情況,這說(shuō)是一種“中聽(tīng)不中用”的方法了。根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)分析靜摩擦力的有無(wú),判斷其方向、計(jì)算其大小。這是最基本的也是最有效的方法。若物體處于平衡狀態(tài),分析沿接觸
19、面其它力的合力,若合力為零,則靜摩擦力不存在,若合力不為零,一定存在靜摩擦力,且靜摩擦力的大小等于合力,方向與合力方向相反。若物體處于非平衡狀態(tài),則利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)判斷靜摩擦力的有無(wú)、方向及大小。四、計(jì)算摩擦力大?。菏紫纫逡?jì)算的是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力,只有滑動(dòng)摩擦力才可以用 F=FN 計(jì)算,而靜摩擦力是被動(dòng)力,當(dāng)它小于最大靜摩擦力時(shí),取值要由其它力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)分析,跟正壓力的大小無(wú)關(guān)。特別是有些情況中物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化時(shí),更要注意兩種摩擦力的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。規(guī)律方法 1、對(duì)重力的正確認(rèn)識(shí); 2、彈力方向的判斷方法; 3、彈簧彈力的計(jì)算與應(yīng)用; 4、摩擦力方向的判斷與應(yīng)用; 5、摩擦
20、力大小的計(jì)算與應(yīng)用散力的合成與分解一合力與分力一個(gè)力如果它產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用所產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力,那幾個(gè)力就叫做這個(gè)力的分力合力與它的分力是力的效果上的一種等效替代關(guān)系。共點(diǎn)力:幾個(gè)力如果作用在物體的同一個(gè)點(diǎn),或者它們的作用線(xiàn)相交于同一個(gè)點(diǎn),這幾個(gè)力做共點(diǎn)力。二力的合成與分解求幾個(gè)已知力的合力叫力的合成;求一個(gè)力的分力叫力的分解。同一個(gè)力可以分解成無(wú)數(shù)對(duì)大小、方向不同的分力。下面是有確定解的幾種常見(jiàn)情況:已知合力和兩個(gè)分力的方向,求兩個(gè)分力的大小。已知合力和一個(gè)分力的大小與方向,求另一個(gè)分力的大小和方向。已知合力及一個(gè)分力F1 的大小和F2 的方向求F1 的方向
21、和 F2 的大小。合力和分力是一種等效代替關(guān)系,分解是用分力代換合力;合成則是用合力代換分力注意:力的合成是唯一的, 而力的分解有時(shí)不是唯一的。只有在下列兩種情形下,力的分解才是唯一的:已知合力和兩個(gè)分力的方向;已知合力和一個(gè)分力大小和方向。運(yùn)算法則:平行四邊形法則:求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力 F1、F2 的合力 , 可以把 F1,F(xiàn)2的線(xiàn)段作為鄰邊作平行四邊形 , 它的對(duì)角線(xiàn)即表示合力的大小和方向。三角形法則:合力和兩個(gè)分力通過(guò)平移,構(gòu)成一個(gè)首尾相接的封閉三角形。這就是三角形法則求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力F1, F2 的合力,可以把F1,F(xiàn)2 首尾相接地畫(huà)出來(lái),把F1, F2 的另外兩端連接起來(lái),則
22、此連線(xiàn)就表示合力F 的大小和方向;共點(diǎn)的兩個(gè)力: F1、F2 的合力 F 的大小,與它們的夾角有關(guān), 越大,合力越小; 越小,合力越大。合力可能比分力大,也可能比分力小。F1 與 F2 同向時(shí)合力最大, F1 與 F2 反向時(shí)合力最小。合力大小的取值范圍是|F1 F2| F 合求 F、 F2 兩個(gè)共點(diǎn)力的合力的公式:合力的方向與 F1tg=注意:力的合成和分解都均遵從平行四邊行法則。F1 F2FF1+F2合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。當(dāng) F1、F2 大小一定 , 在 0-1800 范圍內(nèi)變化時(shí) , 增大 ,F減?。粶p小 ,F 增大。F1、 F2 垂直時(shí): F 的大小 F
23、 的方向 tan=當(dāng) F1、F2 大小相等 , 夾角為 1200 時(shí) , 合力為 F=F1=F2 方向與兩分力勻?yàn)?600三個(gè)力或三個(gè)以上的力的合力范圍在一定的條件下可以是: 0 F |F1+F2 Fn|三力的分解計(jì)算力的分解是力的合成的逆運(yùn)算,同樣遵守平行四邊形法則,關(guān)于力分解的討論 :己知合力的大小和方向,-有無(wú)數(shù)多組解己知合力的大小和方向,. 又知 F1、 F2的方向 -有確定的解. 又知 F1、 F2大小 -有確定的解. 又知 F1 的大小和方向 -有確定的解 . 又知 F1 的方向及 F2 的大?。寒?dāng) F>F2>Fsin 時(shí)-有兩組解當(dāng) F2=Fsin 時(shí)- 有一組解當(dāng)
24、F2>F 時(shí) - 有確定的解在實(shí)際問(wèn)題中,分力的求解方法:根據(jù)力產(chǎn)生的實(shí)際效果確定分力的方向. 即使是同一個(gè)力 , 在不同的情況下所產(chǎn)生的效果也往往是不同的,按問(wèn)題的需要進(jìn)行分解. 由平行四邊形定則作出力的分解圖 . 由數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行運(yùn)算 , 力學(xué)形和幾何形相似力分解的解題思路 :力分解問(wèn)題的關(guān)鍵是:根據(jù)力的作用效果確定分力的方向.然后畫(huà)出力的平行四邊形 , 接著轉(zhuǎn)化為一個(gè)根據(jù)己知邊角關(guān)系求角的幾何問(wèn)題 .基本思路可以表示為:實(shí)際問(wèn)題確定分力的方向物理抽象作出平行四邊形用數(shù)學(xué)計(jì)算求分力重難點(diǎn)突破一、正確理解合力、分力及二者的關(guān)系。合力和分力是一種等效替代關(guān)系,求幾個(gè)已知分力的合力必須要明確
25、這個(gè)合力是虛設(shè)的等效力,并非真實(shí)存在的力,合力沒(méi)有性質(zhì)可言,也找不到施力物體。反之,把一個(gè)已知力分解為兩個(gè)分力,這兩個(gè)分力也并非存在。無(wú)性質(zhì)可言,當(dāng)然也找不到施力物體。因此在進(jìn)行受力分析時(shí),要注意以下兩點(diǎn):合力和分力不能同時(shí)共存,不能既考慮了合力,又考慮分力,這們就增加了力。不要把受力分析與力的分解相混淆,受力分析的對(duì)象是某一個(gè)物體,分析的力是實(shí)際受到的性質(zhì)力;而力的分解的對(duì)象則是某一個(gè)力,是用分力代替這個(gè)力。二、合力的取值范圍。共點(diǎn)的兩個(gè)力的合力的大小范圍是F1-F2 F合F1+F2。合力隨兩力夾角 的減小而增大。合力可以大于分力,也可以等于分力,或者小于分力。共點(diǎn)的三個(gè)力的合力大小范圍是:
26、合力的最大值為三個(gè)力的大小之和。用三個(gè)力中最大的一個(gè)力的值減去其余兩個(gè)力,其結(jié)果為正,則這個(gè)正值為三個(gè)力的合力的最小值;若結(jié)果為零或負(fù),則三個(gè)力的合力的最小值為零。三、力的分解原則。如果不加限制,從數(shù)學(xué)角度來(lái)看,將一個(gè)力分解答案將無(wú)窮多。從物理學(xué)角度來(lái)看, 這樣分解一個(gè)力是沒(méi)有意義的。因此我們分解力時(shí),要遵循以下原則才有意義:按照力產(chǎn)生的實(shí)際效果分解。按照題設(shè)條件或解題實(shí)際需要分解。物體的受力分析、正交分解一、物體受力分析方法意義:對(duì)物體進(jìn)行受力分析是解題的基礎(chǔ),它貫穿于整個(gè)高中物理。受力分析是解決力學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ) , 解決好力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵和重要方法 , 是學(xué)好物理的步 .;解物理問(wèn)題的能力很重
27、要體現(xiàn)在能否對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析。把指定的研究對(duì)象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出來(lái),并畫(huà)出受力示意圖,就是受力分析。受力分析的方法和步驟:選取對(duì)象。原則上使問(wèn)題的研究處理盡量簡(jiǎn)便.隔離物體把研究對(duì)象從周?chē)沫h(huán)境中隔離開(kāi)來(lái),分析周?chē)矬w對(duì)研究對(duì)象的力的作用。只分析研究對(duì)象以外的物體施予研究對(duì)象的力,而不分析研究對(duì)象施予外界的力按照先場(chǎng)力 , 后接觸力 , 再其他力的順序進(jìn)行分析;或先主動(dòng)力 , 后被動(dòng)力的順序進(jìn)行分析。按順序分析可以防止漏力;分析出的每個(gè)力都要能找出施、受力物體,這樣可防止添力現(xiàn)象。注意:力既不能多, 也不能少;分析的力為性質(zhì)力, 如重.力、彈力、摩擦力等 , 不要分
28、析效果力, 如向心力、 回復(fù)力等。畫(huà)出受力示意圖把物體所受的力一一畫(huà)在受力圖上,并標(biāo)明各力的方向,注意不要將施出的力畫(huà)在圖上。畫(huà)受力圖時(shí),只能按力的性質(zhì)分類(lèi)畫(huà)力,不能按作用效果畫(huà)力,否則將出現(xiàn)重復(fù) .需要合成或分解時(shí),必須畫(huà)出相應(yīng)的平行四邊形在解同一個(gè)問(wèn)題時(shí),分析了合力就不能再分析分力;分析了分力就不能再分析合力,千萬(wàn)不可重復(fù)還要注意不同對(duì)象的受力圖用隔離法分別畫(huà)出,對(duì)于質(zhì)點(diǎn)不考慮形變及轉(zhuǎn)動(dòng)效果,可將各力平移置物體的重心上,即各力均從重心畫(huà)起。檢驗(yàn):防止錯(cuò)畫(huà)、漏畫(huà)、多畫(huà)力。確定方向即確定坐標(biāo)系,規(guī)定正方向。列方程根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律,列出在給定方向上的方程。注意事項(xiàng): . 只分析研究對(duì)象
29、所受的力 , 不分析研究對(duì)象對(duì)其它物體所施的力. 對(duì)于分析出的每個(gè)力, 都應(yīng)該能找出其施力物體. . 合力和分力不能同時(shí)作為物體所受的力判斷物體是否受某個(gè)力的依據(jù) :從力的概念判斷尋找施力物體;從力的性質(zhì)判斷尋找產(chǎn)生原因;從力的效果判斷尋找是否產(chǎn)生形變或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。力的產(chǎn)生條件 : 不同的性質(zhì)力 , 產(chǎn)生條件不同 , 這是最基本的判斷 .力的作用效果 : 有些力產(chǎn)生條件較復(fù)雜 , 方向也隱蔽 , 根據(jù)產(chǎn)生條件難以判斷 , 此情況下應(yīng)根據(jù)力的作用效果去判斷是否受某力 .根據(jù)力的相互作用性: 力的作用是相互的, 從研究對(duì)象是否施出某種力來(lái)間接判是否受某種力的作用.檢查受力情況與運(yùn)動(dòng)情況是否相符.
30、在難以確定物體的某些受力情況時(shí),可先根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),再運(yùn)用平衡條件或牛頓定律判定未知力。注意 : 合力與分力不能同時(shí)認(rèn)為物體所受的力, 它們只是一種效果相同的“等效替代”。用字母代號(hào)標(biāo)出物體所受的每一個(gè)力,而某力的分力只按平行四邊形定則作出,一般一標(biāo)符號(hào)?;玖W拥闹亓珊雎?,若無(wú)特別說(shuō)明重力是一定存在的。彈力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)摩擦力注意相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向二、隔離法與整體法整體法:以幾個(gè)物體構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)為研究對(duì)象進(jìn)行求解的方法。在許多問(wèn)題中可以用整體法比較方便,但整體法不能求解系統(tǒng)的內(nèi)力。隔離法:把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開(kāi)來(lái),分別以每一部分為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,分別列出方程,再聯(lián)立
31、求解的方法。把研究對(duì)象從周?chē)h(huán)境中隔離,然后分析周?chē)男拔矬w”對(duì)它施加有力的作用,分析出的是性質(zhì)力,即是分析出的每個(gè)力都應(yīng)該能找到施力物體。并按照一定的順序進(jìn)行受力分析,并畫(huà)出受力示意圖。通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)作用時(shí),用整體法;在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時(shí),用隔離法。有時(shí)在解答一個(gè)問(wèn)題時(shí)要多次選取研究對(duì)象,需要整體法與隔離法交叉使用三、力的正交分解法:將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法。物體受到多個(gè)力作用時(shí)求其合力,可將各個(gè)己知力沿兩個(gè)相互垂直的方向直行正交分解,然后再分別沿這兩個(gè)方向求出合力,正交分解法是處理多個(gè)力作用用問(wèn)題的基本方法。利用力的正交分解法可以求幾個(gè)已知共點(diǎn)力的合
32、力,它能使不同方向的矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為同一直線(xiàn)上的標(biāo)量運(yùn)算。一般地,當(dāng)物體受三個(gè)以上的共點(diǎn)力作用時(shí),用正交分解法為好。正交分解的每一個(gè)力不一定按實(shí)際效果進(jìn)行分解,往往按解題需要分解,原則上使更多的力落在互相垂直的坐標(biāo)軸上。步驟為:正交分解建立坐標(biāo)軸的原則:一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn)靜力學(xué)中:以少分解力和容易分解力為原則。動(dòng)力學(xué)中:以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo) ,這樣使牛頓第二定律表達(dá)變?yōu)镕x=0; Fy=a物體受到多個(gè)力作用F1、F2、F3, 求合力 F 時(shí), 可把各力沿相互垂直的x 軸、 y 軸分解。F1 分解為 Fx1 和 Fy1;F2 分解為 Fx2 和 Fy2;F3 分解為
33、Fx3 和 Fy3 然后求這兩個(gè)方向上的合力,把復(fù)雜的矢量運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為相互垂直方向上的代數(shù)運(yùn)算.則: x 軸上的合力Fx=Fx1+Fx2+Fx3+y 軸上的合力Fy=Fy1+Fy2+Fy3+合力大小:合力方向:與x 軸夾角為,則tan=四、圖解法根據(jù)平行四邊形定則 , 利用鄰邊及其夾角跟對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)短關(guān)系分析力大小變化情況的方法 , 通常叫圖解法。圖解法具有直觀、簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。應(yīng)用時(shí)應(yīng)該注意正確判斷某個(gè)分力方向的變化情況及其空間范圍。當(dāng)合力的大小方向一定,其中一個(gè)分力的方向一定時(shí),用圖解法較為簡(jiǎn)單。五、三角形法:合力和兩個(gè)分力通過(guò)平移,構(gòu)成一個(gè)首尾相接的封閉三角形。力學(xué)幾何求解;用正弦、余弦定理及相
34、似法求解。受力分析的幾個(gè)步驟靈活選擇研究對(duì)象:也就是說(shuō)根據(jù)解題的目的,從體系中隔離出所要研究的某一個(gè)物體,或從物體中隔離出某一部分作為單獨(dú)的研究對(duì)象,對(duì)它進(jìn)行受力分析所選擇的研究對(duì)象要與周?chē)h(huán)境聯(lián)系密切并且已知量盡量多;對(duì)于較復(fù)雜問(wèn)題,由于物體系各部分相互制約,有時(shí)要同時(shí)隔離幾個(gè)研究對(duì)象才能解決問(wèn)題究竟怎樣選擇研究對(duì)象要依題意靈活處理對(duì)研究對(duì)象周?chē)h(huán)境進(jìn)行分析:除了重力外查看哪些物體與研究對(duì)象直接接觸,對(duì)它有力的作用凡是直接接觸的環(huán)境都不能漏掉分析,而不直接接觸的環(huán)境千萬(wàn)不要考慮進(jìn)來(lái)然后按照重力、彈力、摩擦力的順序進(jìn)行力的分析,根據(jù)各種力的產(chǎn)生條件和所滿(mǎn)足的物理規(guī)律,確定它們的存在或大小、方向
35、、作用點(diǎn)審查研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài):是平衡態(tài)還是加速狀態(tài)等等,根據(jù)它所處的狀態(tài)有時(shí)可以確定某些力是否存在或?qū)δ承┝Φ姆较蜃鞒雠袛喔鶕?jù)上述分析,畫(huà)出研究對(duì)象的受力分析圖;把各力的方向、作用點(diǎn)準(zhǔn)確地表示出來(lái)重難點(diǎn)突破一、研究對(duì)象的選取在進(jìn)行受力分析時(shí),步就是選取研究對(duì)象。選取的研究對(duì)象可以是一個(gè)物體,也可以是由幾個(gè)物體組成的整體。隔離法:將某物體從周?chē)矬w中隔離出來(lái),單獨(dú)分析該物體所受到的各個(gè)力,稱(chēng)為隔離法。隔離法的原則:把相連結(jié)的各物體看成一個(gè)整體 , 如果要分析的是整體內(nèi)物體間的相互作用力 , 就要把跟該力有關(guān)的某物體隔離出來(lái) , 當(dāng)然 , 對(duì)隔離出來(lái)的物體而言 , 它受到的各個(gè)力就應(yīng)視為外力了。
36、整體法:把相互連結(jié)的幾個(gè)物體視為一個(gè)整體,從而分析整體外的物體對(duì)整體中各個(gè)物體的作用力,稱(chēng)為整體法。整體法的基本原則:當(dāng)整體中各物體具有相同的加速度或都處于平衡狀態(tài)時(shí),命題要研究的是外力,而非內(nèi)力時(shí), 選整體為研究對(duì)象。整體法要分析的是外力,而不是分析整體中各物體間的相互作用。整體法的運(yùn)用原則是先避開(kāi)次要矛盾突出主要矛盾這們一種辯證的思想。整體法、隔離法的交替運(yùn)用。對(duì)于連結(jié)體問(wèn)題,多數(shù)情況即要分析外力,又要分析內(nèi)力,這時(shí)我們可以采取先整體后隔離的交叉運(yùn)用方法,當(dāng)然個(gè)別情況也可先隔離再整體的相反運(yùn)用順序。二、物體受力分析。正確地進(jìn)行受力分析是解題的基礎(chǔ),高中物理不的兩大主塊:力和電都大量涉及到力
37、的問(wèn)題。對(duì)物體進(jìn)行受力分析,主要遵循以下兩條原則:從力產(chǎn)生的原因出發(fā),進(jìn)行受力分析,一般場(chǎng)力主要依據(jù)這一點(diǎn)進(jìn)行分析。從物體所處的狀態(tài)入手結(jié)合各種力的特點(diǎn),然后根據(jù)平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行分析判斷。以上原則以第條為主, 同學(xué)們要養(yǎng)成 “抓狀態(tài), 用規(guī)律”的良好習(xí)慣。三、正交分解。正交分解法只是一種處理矢量問(wèn)題的方法,它的目的往往不是為了分解矢量,而是為了合成矢量,化復(fù)雜的矢量運(yùn)算過(guò)程為簡(jiǎn)單的同一直線(xiàn)上的矢量運(yùn)算過(guò)程。正交分解法的重要性和實(shí)用性其實(shí)不在于如何建軸。如果向互相垂直的方向上分解某個(gè)力。因?yàn)榱Φ莫?dú)立作用原理和運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理都要求我們要在不同的方向上單獨(dú)考慮問(wèn)題,如:因此同學(xué)們要逐漸養(yǎng)
38、成根據(jù)物體在不同方向上的狀態(tài),用相應(yīng)的物理規(guī)律去解決問(wèn)題的好習(xí)慣。共點(diǎn)力作用下的物體的平衡一共點(diǎn)力物體同時(shí)受幾個(gè)力的作用,如果這幾個(gè)力都作用于物體的同一點(diǎn)或者它們的作用線(xiàn)交于同一點(diǎn),這幾個(gè)力叫共點(diǎn)力能簡(jiǎn)化成質(zhì)點(diǎn)的物體受到的力可視為共點(diǎn)力。二、平衡狀態(tài)物體保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)注意:這里的靜止需要二個(gè)條件,一是物體受到的合外力為零,二是物體的速度為零,僅速度為零時(shí)物體不一定處于靜止?fàn)顟B(tài),如物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)刻,物體速度為零,但物體不是處于靜止?fàn)顟B(tài),因?yàn)槲矬w受到的合外力不為零共點(diǎn)力的平衡:如果物體受到共點(diǎn)力的作用,且處于平衡狀態(tài),就叫做共點(diǎn)力的平衡。共點(diǎn)力的平衡條件:為使物體保持平衡狀
39、態(tài),作用在物體上的力必須滿(mǎn)足的條件,叫做 兩種平衡狀態(tài) : 靜態(tài)平衡 v=0;a=0 動(dòng)態(tài)平衡 v 0;a=0瞬時(shí)速度為 0 時(shí), 不一定處于平衡狀態(tài) . 如 : 豎直上拋?zhàn)罡唿c(diǎn) . 只有能保持靜止?fàn)顟B(tài)而加速度也為零才能認(rèn)為平衡狀態(tài) . . 物理學(xué)中的“緩慢移動(dòng)”一般可理解為動(dòng)態(tài)平衡。三、共點(diǎn)力作用下物體的平衡條物體受到的合外力為零 即 F 合 =0 其正交分解式為 F 合x(chóng)=0; F 合 y=0某力與余下其它力的合力平衡。二力平衡:這兩個(gè)力大小相等,方向相反,作用在同一直線(xiàn)上,并作用于同一物體。三力平衡:三個(gè)力的作用線(xiàn)必交于一個(gè)點(diǎn), 且三個(gè)力共面. 稱(chēng)為匯交共面性。其力大小符合組成三解形規(guī)律
40、三個(gè)力平移后構(gòu)成一個(gè)首尾相接、封閉的矢量形;任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向推論: 1 非平行的三個(gè)力作用于物體而平衡,則這三個(gè)力一定共點(diǎn)。2 幾個(gè)共點(diǎn)力作用于物體而平衡,其中任意幾個(gè)力的合力與剩余幾個(gè)力的合力一定等值反向三力匯交原理:當(dāng)物體受到三個(gè)非平行的共點(diǎn)力作用而平衡時(shí),這三個(gè)力必交于一點(diǎn);說(shuō)明:物體受到N 個(gè)共點(diǎn)力作用而處于平衡狀態(tài)時(shí), 取出其中的一個(gè)力 , 則這個(gè)力必與剩下的個(gè)力的合力等大反向。若采用正交分解法求平衡問(wèn)題,則其平衡條件為:FX合=0, Fy 合 =0;求解平衡問(wèn)題的一般步驟:選對(duì)象, 畫(huà)受力圖, 建坐標(biāo),列方程。四、平衡的臨界問(wèn)題由某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象
41、或由某種物理狀態(tài)變化為另一種物理狀態(tài)時(shí),發(fā)生轉(zhuǎn)折的狀態(tài)叫臨界狀態(tài),臨界狀態(tài)可以理解為“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”某種現(xiàn)象的狀態(tài)。平衡物體的臨界狀態(tài)是指物體所處的平衡狀態(tài)將要發(fā)生變化的狀態(tài)。往往利用“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件。五、平衡的極值問(wèn)題極值是指研究平衡問(wèn)題中某物理量變化情況時(shí)出遭到的最大值或最小值??煞譃楹?jiǎn)單極值問(wèn)題和條件極值問(wèn)題。重難點(diǎn)突破一、平衡條件的運(yùn)用方法。解決共點(diǎn)力作用下物體的平衡問(wèn)題,實(shí)際上就是如何表達(dá)“合力為零”,使之具體化的問(wèn)題。根據(jù)物體平衡時(shí),受共點(diǎn)力多少的不同,可分為以下三種表達(dá)方式。物體受兩個(gè)共點(diǎn)力作用而平衡,這兩個(gè)力必等大反向且在同一直線(xiàn)上。選F1 方向?yàn)?/p>
42、正,則合力為零可表示為F?1-F2=0 。物體受三個(gè)共點(diǎn)力作用而平衡,任意兩個(gè)力的合力必定跟第三個(gè)力等大反向當(dāng)物體受三個(gè)以上共點(diǎn)力平衡時(shí),多數(shù)情況下采用正交分解法。即將各力分解到X 軸和 y 軸上,運(yùn)用兩坐標(biāo)軸上的合力等于零的條件,F(xiàn)X=0, Fy=0。坐標(biāo)系的建立應(yīng)以少分解力,即讓較多的力在坐標(biāo)軸上為原則。二、畫(huà)矢量三角形解決動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題。另一種平衡是物體受的幾個(gè)共點(diǎn)力是變化的,但物體總保持平衡即滿(mǎn)足合力為零的條件。這種平衡也叫動(dòng)態(tài)平衡。解決這類(lèi)平衡問(wèn)題的方法是畫(huà)出一系列為的矢量三角形,從三角形的邊長(zhǎng)變化就可定性確定力的變化。三、平衡物體的臨界與極值問(wèn)題。臨界問(wèn)題:當(dāng)某物理量變化時(shí) , 會(huì)引
43、起其他幾個(gè)物理量的變化 , 從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”,在問(wèn)題的描述中常用“剛好”、“剛能”、“恰好”等語(yǔ)言敘述。解決這類(lèi)問(wèn)題的基本方法是假設(shè)推理法,即先假設(shè)某種情況成立, 然后再根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)進(jìn)行論證、求解。極值問(wèn)題:平衡物體的極值,一般指在力的變化過(guò)程中的最大值和最小值問(wèn)題。解決這類(lèi)問(wèn)題的方法常用解析法,即根據(jù)物體的平衡條件列出方程,在解方程時(shí),采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值或者根據(jù)物理臨界條件求極值。另外,圖解法也是常用的一種方法,即根據(jù)物體的平衡條件作出力的矢量圖,畫(huà)出平行四邊形或者矢量三角形進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,確定最大值或最小值。規(guī)律方法用平衡條件解題的常用方法(1
44、)力的三角形法物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用平衡時(shí),這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接,構(gòu)成一個(gè)矢量三角形;反之,若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形,則這三個(gè)力的合力必為零利用三角形法,根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)可求得未知力力的合成法物體受三個(gè)力作用而平衡時(shí),其中任意兩個(gè)力的合力必跟第三個(gè)力等大反向,可利用力的平行四邊形定則,根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)求解正交分解法將各個(gè)力分別分解到X 軸上和 y 軸上,運(yùn)用兩坐標(biāo)軸上的合力等于零的條件,多用于三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的物體的平衡值得注意的是,對(duì)x、 y 方向選擇時(shí),盡可能使落在 x、y 軸上的力多;被分解的力盡可能是已知力,不宜分解待求力說(shuō)明:力的三角形法與正交分解法是解決共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的最常見(jiàn)的兩種解法前者適于三力平衡問(wèn)題,簡(jiǎn)捷、直觀后者適于多力平衡問(wèn)題,是基本的解法,但有時(shí)有冗長(zhǎng)的演算過(guò)程,因此要靈活地選擇解題方法動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的分析在有關(guān)物體平衡問(wèn)題中,存在著大量的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題,所謂動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題是指通過(guò)控制某些物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢的變化,而在這個(gè)過(guò)程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài)解動(dòng)態(tài)問(wèn)題的關(guān)鍵是抓住不變量,依據(jù)不變的量來(lái)確定其他量的變化規(guī)
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