作用在物體的同一點,或作用線相交于一點的幾個力。
平衡狀態(tài):
物體保持勻速直線運動或靜止叫平衡狀態(tài),是加速度等于零的狀態(tài)。
共點力作用下的物體的平衡條件:
物體所受的合外力為零,即∑F=0,若采用正交分解法求解平衡問題,則平衡條件應為:∑Fx=0,∑Fy=0。
解決平衡問題的常用方法:
隔離法、整體法、圖解法、三角形相似法、正交分解法等。
圖解法分析分力與合力的關系:
當兩個分力成一定的夾角α(α<180。)時,增大其中一個分力或使兩個分力都增大,合力的變化情況如何呢?這個問題可以用數(shù)學公式推導分析,也可以用函數(shù)圖像數(shù)形結合分析,但最簡捷有效的方法是圖解法。為了便于分析合力的變化,設,借助輔助參考圓來進行分析。如圖所示,F(xiàn)1、F2的共點在圓心,而且開始時F1、F2的合力為F,大小恰好為圓的半徑。
(1)當保持力F2不變,只增大F1時,如圖所示,合力,的大小可能出現(xiàn)三種情況:減小、不變或增大,即 。我們可以得到這樣的結論:當兩個力F1、F1夾角α保持不變,在增大其中一個分力時,它們的合力大小可能減小、不變或增大。
(2)當兩個分力F1、F2都增大時,如圖所示,合力F 的大小也有可能出現(xiàn)三種情況:減小、不變或增大,即,我們也可以得到這樣的結論:當兩個力F1、F2夾角α保持不變,在同時增大兩個分力時,它們的合力F大小可能減小、不變或增大。
整體法與隔離法:
(1)整體法:當只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內部某些物體的力和運動時,一般可采用整體法。運用整體法解題的基本步驟是:
①明確研究的系統(tǒng)和運動的全過程;
②畫出系統(tǒng)整體的受力圖和運動全過程的示意圖;
③選用適當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。
(2)隔離法:為了弄清系統(tǒng)(連接體)內某個物體的受力和運動情況,一般可采用隔離法。運用隔離法解題的基本步驟是:
①明確研究對象或過程、狀態(tài);
②將某個研究對象或某段運動過程、某個狀態(tài)從全過程中隔離出來;
③畫出某狀態(tài)下的受力圖或運動過程示意圖;
④選用適當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。隔離法和整體法常常需交叉運用,從而優(yōu)化解題思路和方法,使解題簡捷明了。
受力分析的一般順序:
(1)明確研究對象,研究對象可以是質點、結點、物體、物體系。
(2)找出所有接觸點。
(3)按順序分析物體受力。一般先分析場力(重力、電場力、磁場力等不接觸力).再依次對每一接觸點分析彈力、摩擦力。
(4)找出每個力的施力物體。(防“多”分析力)
(5)看受力與運動狀態(tài)是否相符。(防“漏”力、 “錯”力)
(6)正確畫出受力圖。注意不同對象的受力圖用隔離法分別畫出,對于質點和不考慮力對物體的形變和轉動效果的情況,可將各力平移至物體的重心上,即各力均從重心畫起。
受力分析的步驟:
第一步:隔離物體。隔離物體就是把被分析的那個物體或系統(tǒng)單獨畫出來,而不要管其周圍的其他物體,這是受力分析的基礎。
第二步:在已隔離的物體上畫出重力和其他已知力。重力是一個已知力,可首先把它畫出來。另外,物體往往在重力及其他主動力作用下才與其他物體產(chǎn)生擠壓、拉伸以及相對運動等,進而產(chǎn)生彈力和摩擦力,所以還要分析其他主動力。第三步:查找接觸點和接觸面。就是查找被分析物體與其他物體的接觸點和接觸面。彈力和摩擦力是接觸力,其他物體對被分析物體的彈力和摩擦力只能通過接觸點和接觸面來作用,這就是說尋找物體所受的彈力(拉力、壓力、支持力等)和摩擦力只能在被分析物體與其他物體相接觸的點和面上找。查找接觸點和接觸面要全,每個接觸點或面上最多有兩個力(一個彈力,一個摩擦力)。
第四步:分析彈力(拉力、壓力、支持力等)。在被分析物體與其他物體的接觸處,如果有形變(擠壓或拉伸),則該處就有彈力,反之則沒有。在確定彈力存在以后,其方向就比較容易確定了。
第五步:分析摩擦力。摩擦力分靜摩擦力和滑動摩擦力,它們的產(chǎn)生條件是兩物體接觸處不光滑,除擠壓外還要有相對滑動的趨勢或相對滑動。因此分析接觸面上有無摩擦力,首先要看接觸面是否光滑(這是題目中的已知條件),其次看有無彈力,然后再進行摩擦力的判斷:接觸面上有相對滑動時有滑動摩擦力,其大小,方向跟物體的相對運動方向相反;接觸面上無相對滑動但有相對滑動趨勢時有靜摩擦力,它的大小和方向總是跟迫使物體產(chǎn)生相對滑動趨勢的外力有關。
受力分析中的技巧:
(1)研究對象的受力圖,通常只畫出根據(jù)性質命名的力,不要把按效果分解的分力或合力分析進去,受力圖完成后再進行力的合成或分解。
(2)區(qū)分內力和外力。對幾個物體的整體進行受力分析時,這幾個物體間的作用力為內力,不能在受力圖中出現(xiàn);當把某一物體單獨隔離分析時,原來的內力變成了外力,要畫在受力圖上。
(3)在難以確定物體的某些受力情況時,可先根據(jù) (或確定)物體的運動狀態(tài),再運用平衡條件或牛頓運動定律來判定未知力。也就是說在分析物體受力時要時刻結合研究對象所處的運動狀態(tài),同時對不易確定的力?山Y合牛頓第三定律來分析其反作用力是否存在以及方向如何等情況。
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