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物体的平衡


①选定研究对象,对研究对象进行受力分析 ②建系

原点:
(通常以力的作用点作为坐标原点)
坐标轴:(X、Y双轴------尽可能多的力落在坐标轴上)
③分解不在坐标轴上的力 FX合=0 ④列方程 条件?? 平衡!!! FY合=0

解法三:正交分解
例1:如图所示,重力为G的电灯通过两根细绳OB与OA悬挂于两墙 之间,细绳OB的一端固定于左墙B点,且OB沿水平方向,细绳OA 挂于右墙的A点。 求:①当细绳OA与竖直方向成θ角时,两 细绳OA、OB的拉力FA、FB分别是多大?
平衡问题的解题思路
例1:如图所示,重力为G的电灯通过两根细绳OB与OA悬挂于两墙 之间,细绳OB的一端固定于左墙B点,且OB沿水平方向,细绳OA 挂于右墙的A点。 求:当细绳OA与竖直方向成θ角时,两细 绳OA、OB的拉力FA、FB分别是多大?
解法一:根别受 到重力G,两细绳OA、OB的拉力FA、FB ,可 画出其受力图,由于电灯处于平衡状态,则 根据力的三角关系可得: 两细绳OA、OB的拉力FA、FB 的合力F与重力 FA = G/CoSθ 大小相等,方向相反,构成一对平衡力。 F = Gtanθ
关键字眼:缓慢、逐渐变化
例5:如图所示.挡板AB和竖直墙之间夹有小球, 球的质量为m,则挡板与竖直墙壁之间的夹角θ 缓慢增加至θ=90°时,AB板及墙对球压力如何 变化?
思路一:试一下解析法是否可行(自己动手丰衣足食)
点评:可以通过正交分解写出各个力的表达式,借 助表达式中θ的变化分析各个力变化的情况。 都逐渐减小 思路二:图解法
C、Fcos θ-mgsin θ
D、 μFsin θ
例4.如图所示在倾角为 的斜面上有一块竖直放置
的挡板,在挡板和斜面间搁有一个重为G的光 滑圆球,试求该球对斜面的压力和对挡板的压 力.
F1= mg/CoSθ F2 = mgtanθ
四、动态平衡的解题思路 何谓动态平衡? 物体在多个力作用下处于平衡状态,其中部分力 发生变化,但物体始终处于受力平衡的状态。
动态平衡问题的分析方法: (1)解析法:对研究对象的任一状态进行受力分析,建立平衡方
程,求出应变参量与自变参量的一般函数式,然后根据自变量的变
化确定应变参量的变化. (2)图解法:对研究对象进行受力分析,再根据平行四边形定则 或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图(画在同一个图中),然 后根据有向线段(表示力)的长度变化判断各个力的变化情况.
N2’
,, N2
整个变化过程中,由平衡条件知,两个弹力的 合力N大小方向都不变(等于G),与向下的重
力等大反向.据此可知作出几组平行四边形,
N1’’ N1’
反映出N1、N2的变化情况,如上图所示.当 θ逐渐增大时,N2与竖直方向的夹角逐渐减小
,N2→N′2→N″2;当θ=90°时,N2=N=
G=mg,所以N2逐渐减小,N1逐渐减小.
共点力作用下物体的平衡
二、平衡条件: 对物体受力分析,则物体所受合力为零,即F合=0 ① 若物体受两个力作用处于平衡状态,则这两个 力一定等大、反向,即二力平衡. ② 若物体受三个力作用处于平衡状态,则这三个力中 的任意两个力的合力一定与第三个力等大、反向 思考:若物体在三个以上的力的作用下而处于平衡状态 呢?有什么特点? ③若物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力 与其余力的合力等大、反向.
B
解法二:根据力的效果分解
根据题意, 结点处受到电灯向下的拉力 大小等于G,这个拉力产生了两个作用效果, FB 方向如图所示,大小分别为F1,F2
FA
F2
F1=FA;F2=FB
由几何关系可得
F1
T=G
F1=FA = G/CoSθ F2=FB = Gtanθ
解法三:正交分解 三、正交分解
1、定义:把力按照两个选定的相互垂直的方向分解叫力的正 交分解 2、步骤:
G
FA 、FB 不断增大
③保持O点和绳OA的位置,在B点上移的过 程中,细绳OA及细绳OB的拉力如何变化?
B′
G
由右图可得答案: FB
FA
FA不断减小,FB 先减小后增大
你答对了么?
G
质量为m的木块,被水平力F紧压在倾角θ=60°的固 定木板上,如右图所示,木板对木块的作用力为(
A.F 1 C. 2 B. 3 F 2
FA = G/CoSθ FB = Gtanθ
巩固强化
例2:质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上,它与斜面的滑动摩擦 因数为μ,在水平恒定推力F的作用下,物体沿斜面匀速向上运动。
则物体受到的摩擦力是(
BC

FN G1 θ θ
F1
A、 μmgcosθ
f
θ
G
F2
F G2
B、 μ(mgcosθ+Fsin θ)
物体受三个力作用:重力G,垂直于 墙的弹力N1和垂直于挡板的弹力N2的 作用,当挡板与竖直墙壁之间的夹 角θ缓慢增加时物体可以看做处于 一系列的动态平衡状态.即任意两 个力的合力一定始终与第三个力等 大反向,且构成矢量三角形。
重力大小方向均未发生变化(将其反向可看作另外两个 力的合力),在整个变化过程中,可看作两个拉力的合 力大小始终为G,方向始终竖直向上,且其中一个分力 (N1)方向也始终不变,大小随着F2的变化而变化,则 构成的动态的矢量三角形如图。
图解法适用条件:
质点在三个力作用下处于平衡状态,其中一个力恒定,一个力的 方向不变,第三个力的大小和方向都变化的情况.具体做法是:合 成两个变力,其合力与恒力等值反向.
再练一个
例6:接例2 ②若保持O点和细绳OB的位置,在A点下移 的过程中,细绳OA及细绳OB的拉力如何变 化?
B′
G
FA
FB
给出结论:
)
D. F2+(mg)2
f
F
N
G
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