共点力的平衡

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共点力

1.定义:如果一个物体受到两个或更多个力的作用,这些力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点上,但它们的延长线交于一点,这样的一组力叫作共点力。

2.力的合成平行四边形定则只适用于共点力。

共点力平衡的条件

1.平衡状态:物体保持静止或匀速直线运动状态。

2.平衡条件:合力为0。

平衡条件的推论

(1)二力平衡:若物体在两个力作用下处于平衡状态,则这两个力一定等大、反向。

(2)三力平衡:若物体在三个共点力作用下处于平衡状态,则任意两个力的合力与第三个力等大、反向⇒表示三个力的有向线段首尾相接一定组成闭合的三角形,如图所示。

(3)多力平衡:若物体在n个共点力作用下处于平衡状态,则其中任意一个力必定与另外(n-1)个力的合力等大、反向。

(4)注意一点:物体静止时不一定处于平衡状态,一定要保持静止!(或者说处于静止状态),竖直上抛运动到最高的物体速度为零,物体瞬时静止,但不是平衡状态。

解答共点力平衡问题的三种常用方法

(1)合成法:物体在三个共点力作用下处于平衡时,将其中的任意两个力合成,其合力一定与第三个力平衡,从而把三力平衡问题转化为二力平衡问题。

(2)分解法:物体在三个共点力作用下处于平衡时,将其中任意一个力沿其他两个力的反方向分解,则每个方向上的一对力大小相等,方向相反,从而把三力平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题。

(3)正交分解法:物体在三个或三个以上的共点力作用下处于平衡时,将物体所受的各个力均向两个互相垂直的方向上分解,然后分别在这两个方向上列平衡方程。此时平衡条件可表示为:Fx合=0,Fy合=0。

解答共点力平衡问题的一般步骤

(1)选取研究对象,对于有相互作用的两个或两个以上的物体构成的系统,应明确所选研究对象是系统整体还是系统中的某一个物体(整体法或隔离法)。

(2)对所选研究对象进行受力分析,并画出受力示意图。

(3)对研究对象所受的力进行处理。对三力平衡问题,一般根据平衡条件画出力合成的平行四边形。对四力或四力以上的平衡问题,一般建立合适的直角坐标系,对各力按坐标轴进行分解。

(4)建立平衡方程。对于四力或四力以上的平衡问题,用正交分解法列出方程组。

“活结”与“死结”、“活杆”与“死杆”模型

1.“活结”与“死结”模型
(1)“活结”:一般是由轻绳跨过光滑滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“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角平分线。
(2)“死结”:两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。

2.“活杆”与“死杆”模型
(1)“活杆”:即轻杆用转轴或铰链连接,当杆处于平衡状态时,杆所受到的弹力方向一定沿着杆,否则会引起杆的转动。如图甲所示,若C为转轴,则轻杆在缓慢转动中,弹力方向始终沿杆的方向。

(2)“死杆”:若轻杆被固定不发生转动,则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向。如图乙所示,水平横梁的一端A插在墙壁内,另一端装有一个小滑轮B,一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂重物m。滑轮对绳子的作用力应为图丙中两段绳中拉力F1和F2的合力F的反作用力,即死杆弹力的方向不沿杆的方向。

高中物理知识点总结

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