高中物理中物體的平衡條件是什么

2016-07-03 16:23:00 　來源：網(wǎng)絡(luò)整理

　　物體的平衡依然為高考命題熱點(diǎn)。通過歷年高功課的分析，不難發(fā)現(xiàn)：功課多以力學(xué)背景呈現(xiàn)。解決物體的平衡問題，一是要認(rèn)清物體平衡狀態(tài)的特征和受力環(huán)境是分析平衡問題的關(guān)鍵;二是要學(xué)會(huì)利用力學(xué)平衡的結(jié)論(比如：合成法、正交分解法、效果分解法、三角形法、假設(shè)法等)來解答;三是要養(yǎng)成迅速處理矢量和辨析圖形幾何關(guān)系的能力。力是物體對(duì)物體的作用，是物體發(fā)生形變和改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度)的原因。力是矢量。

　　一、物體的平衡狀態(tài)

　　物體保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

　　說明：這里的靜止需要兩個(gè)條件，一是物體受到的合外力為零，二是物體的速度為零，僅速度為零時(shí)物體不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)，如物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)達(dá)到較高點(diǎn)時(shí)刻，物體速度為零，但物體不是處于靜止?fàn)顟B(tài)，因?yàn)槲矬w受到的合外力不為零。

　　二、共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件

　　物體受到的合外力為零。即F合=0

　　說明：①物體受到N個(gè)共點(diǎn)力作用而處于平衡狀態(tài)時(shí)，取出其中的一個(gè)力，則這個(gè)力必與剩下的(N-1)個(gè)力的合力等大反向。

　　②若采用正交分解法求平衡問題，則其平衡條件為FX合=0，F(xiàn)Y合=0.

　　三、重力

　　(1)重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的。

　　[注意]重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生，但不能說重力就是地球的吸引力，重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力。

　　但在地球表面附近，可以認(rèn)為重力近似等于萬(wàn)有引力

　　(2)重力的大�。旱厍虮砻鍳=mg，離地面高h(yuǎn)處G/=mg/，其中g(shù)/=[R/(R+h)]2g

　　(3)重力的方向：豎直向下(不一定指向地心)。

　　(4)重心：物體的各部分所受重力合力的作用點(diǎn)，物體的重心不一定在物體上。

　　四、彈力

　　(1)產(chǎn)生原因：由于發(fā)生彈性形變的物體有恢復(fù)形變的趨勢(shì)而產(chǎn)生的。

　　(2)產(chǎn)生條件：①直接接觸;②有彈性形變。

　　(3)彈力的方向：與物體形變的方向相反，彈力的受力物體是引起形變的物體，施力物體是發(fā)生形變的物體。在點(diǎn)面接觸的情況下，垂直于面;

　　在兩個(gè)曲面接觸(相當(dāng)于點(diǎn)接觸)的情況下，垂直于過接觸點(diǎn)的公切面。

　�、倮K的拉力方向總是沿著繩且指向繩收縮的方向，且一根輕繩上的張力大小處處相等。

　�、谳p桿既可產(chǎn)生壓力，又可產(chǎn)生拉力，且方向不一定沿桿。

　　(4)彈力的大�。阂话闱闆r下應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓定律來求解。彈簧彈力可由胡克定律來求解。

　　胡克定律：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小和彈簧的形變量成正比，即F=kx。k為彈簧的勁度系數(shù)，它只與彈簧本身因素有關(guān)，單位是N/m。

　　五、摩擦力

　　(1)產(chǎn)生的條件：①相互接觸的物體間存在壓力;③接觸面不光滑;③接觸的物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)(滑動(dòng)摩擦力)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)(靜摩擦力)，這三點(diǎn)缺一不可。

　　(2)摩擦力的方向：沿接觸面切線方向，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，與物體運(yùn)動(dòng)的方向可以相同也可以相反。

　　(3)判斷靜摩擦力方向的方法：

　�、偌僭O(shè)法：首先假設(shè)兩物體接觸面光滑，這時(shí)若兩物體不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則說明它們?cè)瓉頉]有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，也沒有靜摩擦力;若兩物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則說明它們?cè)瓉碛邢鄬?duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并且原來相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向跟假設(shè)接觸面光滑時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相同。然后根據(jù)靜摩擦力的方向跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反確定靜摩擦力方向。

　�、谄胶夥ǎ焊鶕�(jù)二力平衡條件可以判斷靜摩擦力的方向。

　　(4)大�。合扰忻魇呛畏N摩擦力，然后再根據(jù)各自的規(guī)律去分析求解。

　�、倩瑒�(dòng)摩擦力大�。豪霉絝=μFN進(jìn)行，其中FN是物體的正壓力，不一定等于物體的重力，甚至可能和重力無關(guān)�；蛘吒鶕�(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓定律來求解。

　　②靜摩擦力大�。红o摩擦力大小可在0與fmax之間變化，一般應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由平衡條件或牛頓定律來求解。

　　六、用平衡條件解題的方法

　　(1)力的三角形法

　　物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形;反之，若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)力的合力必為零。利用三角形法，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)可求得未知力。

　　(2)力的合成法

　　物體受三個(gè)力作用而平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合力必跟第三個(gè)力等大反向，可利用力的平行四邊形定則，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)求解。外語(yǔ)學(xué)習(xí)網(wǎng)

　　(3)正交分解法

　　將各個(gè)力分別分解到x軸上和y軸上，運(yùn)用兩坐標(biāo)軸上的合力等于零的條件，多用于三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的物體的平衡。值得注意的是，對(duì)x、y方向選擇時(shí)，盡可能使落在x、y軸上的力多;被分解的力盡可能是已知力，不宜分解待求力。