1、,3 受力分析物體的平衡,第二章,相互作用 物體的平衡,一、受力分析 1.受力分析的步驟： (1)選取對(duì)象即確定 物體(可以是單個(gè)物體，也可以是多個(gè)物體的組合).,受力,(2)隔離物體把研究對(duì)象從周圍的環(huán)境中隔離開來(lái)，分析周圍物體對(duì)研究對(duì)象的力的作用.按照先 力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等)，后 力(彈力、摩擦力)，再 力的順序進(jìn)行分析；或先 力，后 力(彈力、摩擦力)的順序進(jìn)行分析. 注意：分析的力為性質(zhì)力，如重力、彈力、摩擦力等，不要分析效果力，如向心力、回復(fù)力等.,接觸,其他,主動(dòng),被動(dòng),場(chǎng),(3)畫受力圖把物體所受的力一一畫在受力圖上，并標(biāo)明各力的符號(hào)和方向. (4)確定方向即確定坐標(biāo)系，

2、規(guī)定正方向. (5)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. 步驟(4)(5)是針對(duì)某些力是否存在的不確定性而增加的,2.力的正交分解法. 力的正交分解法是將已知力按 的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法.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.,互相垂直,二、物體的平衡 1.平衡狀態(tài) 物體處于 叫做平衡狀態(tài). 注意：靜止?fàn)顟B(tài)是指速度和加速度都為零的狀態(tài).如豎直上拋運(yùn)動(dòng)物體達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度為零，但加速度等于重力加速度，不為零，不是靜止?fàn)顟B(tài).,靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),2.平衡條件及推論 物體的平衡條件是物體所受到的

3、合外力為零，即 . 利用正交分解法，可寫成 Fx=0, Fy=0 推論(1)：若物體受多個(gè)力作用而平衡，則其中任意一個(gè)力與其余力的合力 .,一定大小相等，方向相反，且作用在同一直線上,F合=0,推論(2)：若一個(gè)物體受三個(gè)力而平衡，則三個(gè)力中任意兩個(gè)力的合力必與第三個(gè)力 .若這三個(gè)力是非平行力，則三個(gè)力一定是 (三力交匯原理).如果將這三個(gè)力的矢量平移，則一定可以得到一個(gè)首尾相接的 .,大小相等，方向相反，且作用在同一直線上,共點(diǎn)力,封閉三角形,一、物體受力分析的原則 1.根據(jù)力的概念，從施力物體出發(fā)，進(jìn)行受力分析. 2.從力產(chǎn)生的原因出發(fā)，進(jìn)行受力分析，一般場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)主要依

4、據(jù)這一點(diǎn)進(jìn)行受力分析. 3.從物體所處的狀態(tài)(平衡和非平衡態(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.,二、運(yùn)用正交分解法解決物體的平衡問(wèn)題的主要依據(jù)是什么？ 若物體處于平衡狀態(tài)，則所受合外力為零，在兩個(gè)相互垂直的方向上將所有力分解后，在兩個(gè)方向上分別合成，在這兩個(gè)方向上的合力都為零，從而獲得兩個(gè)獨(dú)立的方程.,三、怎樣處理平衡問(wèn)題？ 1.情境 (1)一般平衡：物質(zhì)受到若干個(gè)力而處于平衡狀態(tài).已知其中一些力需求某個(gè)力，構(gòu)建已知力與未知力之間的關(guān)系. (2)特殊平衡 動(dòng)態(tài)平衡：物體受到的若干個(gè)力中某些力在不斷變化，但物體的平衡狀態(tài)不變.這類問(wèn)題一般需把握動(dòng)(如角度)與不動(dòng)

5、(如重力)的因素及其影響關(guān)系.,臨界平衡：當(dāng)物體的平衡狀態(tài)即將被破壞而尚未破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的平衡. 2.方法 受力分析的對(duì)象有時(shí)是單個(gè)物體，有時(shí)是連接體.對(duì)單個(gè)物體，如果受三個(gè)力或可簡(jiǎn)化為三個(gè)力的可以通過(guò)平行四邊形定則(或三角形定則)應(yīng)用數(shù)學(xué)方法來(lái)處理.,如果單個(gè)物體受到三個(gè)以上的力一般可利用物理方法來(lái)處理.對(duì)連接體問(wèn)題可借助整體法和隔離法轉(zhuǎn)化為單個(gè)物體來(lái)分析處理.由于整體法和隔離法相互彌補(bǔ)(整體法不需考慮內(nèi)力，但也求不出內(nèi)力，可利用隔離法求內(nèi)力)，所以連接體問(wèn)題一般既要用到整體法也需用到隔離法.如果已知內(nèi)力一般先隔離再整體，如果內(nèi)力未知一般先整體再隔離.這種思想不僅適用于平衡狀態(tài)下的連接體問(wèn)題，也

6、適用于有加速度的連接體問(wèn)題.,(1)常用的數(shù)學(xué)方法： 相似三角形： 菱形轉(zhuǎn)化為直角三角形,(2)物理方法(數(shù)學(xué)運(yùn)算)： 正交分解法來(lái)處理平衡問(wèn)題的基本思路是： 確定研究對(duì)象進(jìn)行受力分析并畫出受力圖； 建立直角坐標(biāo)系.讓盡可能多的力落在坐標(biāo)軸上； 按先分解(把所有力分解在x軸、y軸上)再合成的思想，根據(jù)Fx=0和Fy=0列方程組求解.,1.物體的受力分析 如圖所示，在墻角外的水平地面上，靜止放一質(zhì)量為4m、傾角為37的三角形木塊，在木塊斜面與豎直墻壁間靜止放有一質(zhì)量為m的光滑的小球，則木塊對(duì)地面壓力的大小 為 ，地面對(duì)木塊 的靜摩擦力大小為 .,5mg,mgtan,如圖所示，小車M在恒力F作用下

7、，沿水平地面做直線運(yùn)動(dòng)，由此可以判斷( ) A.若地面光滑，則小車一定受三個(gè)力作用 B.若地面粗糙，則小車可能受三個(gè)力作用 C.若小車做勻速運(yùn)動(dòng)， 則小車一定受四個(gè)力作用 D.若小車做加速運(yùn)動(dòng)，則小車可能受三個(gè)力作用,CD,2.正交分解法在解決平衡問(wèn)題中的運(yùn)用 質(zhì)量為m的木塊在推力F作用下，在水平地面上做勻速運(yùn)動(dòng)，如圖所示.已知木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，那么木塊受到的滑動(dòng)摩擦力為下列各值中的哪個(gè)( ) A. mg B.(mg+Fsin) C.(mg+Fcos) D.Fcos,BD,如圖所示，在傾角=30的粗糙斜面上放一物體，重力為G，現(xiàn)在用與斜面底邊平行的力F=G/2推物體，物體恰能在斜面上

8、斜向下勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少？,3.整體法和隔離法在平衡問(wèn)題中的運(yùn)用 如圖所示，用光滑的粗鐵絲做成一個(gè)直角三角形，BC邊水平，AC邊豎直，ABC=，AB及AC上分別套有細(xì)線系著兩個(gè)小環(huán)P、Q，當(dāng)它們靜止時(shí)，細(xì)線與AB邊所成的角的變化范圍為 . 90.,如圖所示，質(zhì)量為m=5kg的物體置于一粗糙的斜面體上，用一平行于斜面的大小為30N的力F推物體，使物體沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，斜面體質(zhì)量為M=10kg，且始終靜止.取g=10m/s2，求地面對(duì)斜面體的摩擦力大小及支持力大小.,對(duì)整體，由平衡條件得： f=Fcos30 N=(m+M)g-Fsin30 故得：f=26N N=135N,4.相似三角形在平衡問(wèn)題中的運(yùn)用 如圖所示，輕繩的A端固定在天花板上，B端系一個(gè)重力為G的小球，小球靜止在固定的光滑的大球球面上.已知AB繩長(zhǎng)為l，