浅谈受力分析、共点力的平衡

《浅谈受力分析、共点力的平衡》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、浅谈受力分析、共点力的平衡一、受力分析对物体进行受力分析，是解决力学问题的基础和主要方法，是研究共点力平衡的前提，它贯穿于整个力学乃至整个教材之中，在整个高中物理学习的全过程中占有极重要的地位。1.受力分析：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中所受的所有力找出來，并画!11受力图，这就是受力分析。2.受力分析的步骤：(1)先确定耍作受力分析的对彖，并把它隔离起来；(2)按一定顺序：重力、弹力、摩擦力、己知力等逐一画出物体受到的力；(3)检查是否多画或漏画了力(弄清各力产生的原因及各力的施力物体)。［例］在右图中，分析在粗糙斜面上匀速下滑的木块的受力情况。有人认为木块受三个力

2、,重力G、弹力N、摩擦力f；也冇人认为受四个力，除了上面三个力外，还受到一个“下滑力”F。谁说的对呢？分析：只要分析每个力产生的原因和施力物体，问题就清楚了。地球G产生的原因是地球对木块的吸引，施力物体是地球，方向竖直向下；弹力N产生的原因是斜而与木块的接触处发生了形变，斜面要恢复原状，因而对斜面产生一个垂直斜1侨向上的支持力，施力物体是斜面；摩擦力f产牛的原因是木块与斜面接触，•且相対于斜回向下滑动，因而斜血对木块产生一个沿斜面向上的摩擦力，施力物体是斜面；至于“卜•滑力”F,找不到力产生的原因，也找不到施力物体，所以它不迢一个单独存在的力。二、共点力的平衡共点力作用下的物体

3、的平衡不但是力学小的一个重要内容，而H在后

4、何的热学、电学中也常涉及到，所以学好这部分内容对初学者來说是相当重耍的。1.物休的平衡状态：指物体处于静止状态或匀速直线运动状态。2.共点力的平衡：指共点的儿个力对物体的作用结果使物体处于平衡状态。3.共点力的平衡条件：作用在物体上的力的合力为零。4.求解共点力的平衡问题常用的方法(1)合力法：当物体在三个共点力的作用下处于平衡状态时，往往合成任意两个力，其合力与第三个力大小相等、方向相反，然后运用三角函数关系求解未知力。(2)用正交分解列方程组解析法：若物体在三个(或三个以上)共点力作用下处于平衡状态，则用正交分解法在X轴、Y轴上建

5、立方程组求解。(3)动态平衡的图解法：此法一般只使用于物体仅受三个共点力的作用而处于动态平衡状态的情况。5.实例分析［例1］重为G的球，置于倾角为Q的光滑斜而上，下方用竖直挡板挡住，使球静止。求：(1)斜面对小球的支持力N】。(2)挡板对小球的压力N2。分析：画出小球的受力分析图：小球受重力G,斜面的支持力M挡板对小球的压力N2o解法一：按力的合成法作出N1和N2的合力F,如图(a),有F=G。由三角函数关系得Ni==costzcosa解法二：止交分解法N2=Ftana=Gtana选収水平向右为x轴，竖直向上为y轴，如图（b）所示（这样选取坐标系，只要分解-个力M即可，解题简

6、单）。把弹力M沿x轴、轴方向进行分解，即N]V=N、sina,N、、=N、cosa再由平衡条件可知x、y轴方向的合力为零，故有N2-N、sina=0,N、cosa-G=Q解得=—COS6ZN2=Gtana点评：初学者在解题过程中往往会出现一些错谋，典型的有:（1）用力的介成法解题时，衣作N

7、和2的合力时，不明确M和N?的合力应与重力G人小相等，方向相反，而是随手作出M、2为邻边的平行四边形，导致错解。如图（c）所示。（2）用力的正交分解法解题时，建立坐标系、规定正方向的用意不明确，建立方程时不按规定做，导致列式错误。如N、cos(7-N2=0、或N]Sina-G=0N、sinc

8、r+7V2=0N、cosa+G=0因此，应用止交分解法解题吋，应注意：①止确、合理地选取朋标，尽量减少分解的力。②力的“+”“一”号不能出现错误。凡在两个坐标轴上的力，其方向只有两种情况，要么与坐标轴（C）正方向相同，要么相反。因此我们可以用“+”和“一”号来表示力的方向，凡与x、y轴正方向相同的力为“+”，反之为“一”。［例2］上题中，若挡板由竖直位置缓慢转向水平位置的过程中，试分析斜面对小球的支持力M,挡板对小球的压力2大小的变化情况？解析：如图（d）所示，仍将N】、N2用合成法合成为重力G的平衡力F。当扌专板方向变化时，2的方向随着变化，但N方向不变，始终垂直于斜面指向小

9、球,rh平行四形定则，通过图象把不同情况下的M、N2在一个图上展示出来，比较可得，M逐渐变小，N2先变小厉变人。当M丄N2时，N?最小。点评:在同一图上画出各状态的受力图并进行分析，使动态问题静态化，抽象问题形象化，使问题变得贯穿于整个高屮物理学习之屮，解易于分析处理。总之，受力分析、共点力的介成是整个力学的基础,决这类题的方法技巧很多，这里只介绍了初学者最常用的儿种方法，随着高中的学习，还会遇到一些方法（如相似三角形法、斜三角形法等）。