必修.力的平衡

第3節(jié)力的平衡感悟平衡之美圖1：蘑菇石圖2：商場(chǎng)電梯上的人圖3：遠(yuǎn)古巨石圖4：平穩(wěn)飛行的飛機(jī)1、平衡狀態(tài)是指物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變下列運(yùn)動(dòng)狀態(tài)屬于平衡狀態(tài)的有（）A:靜止B:自由落體運(yùn)動(dòng)C:勻速直線運(yùn)動(dòng)D:勻速圓周運(yùn)動(dòng)AC2、使物體處于平衡狀態(tài)（即保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)）時(shí)的受力情況如何？不受力由牛頓第一定律可知：物體在不受任何外力作用時(shí)，將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。受力情況案例能否處于平衡狀態(tài)合力情況可以F合=0受一個(gè)力不可以F合≠0自由落體運(yùn)動(dòng)受兩個(gè)力可以F合=0牛頓第一定律站崗勻速升空站立GN二力平衡大小相等方向相反同一直線一對(duì)平衡力的合力為零方案13、三個(gè)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件猜想假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)F1F2F3方案2方案3F1F2F3F31F32F1F2F3F12F合=0因此由實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論:三個(gè)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件為:F合=0由實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)可知：F12與F3大小相等，方向相反，在一條直線上。(F12表示F1、F2的合力）三個(gè)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件F1F2F3F121、F12=F3(F12表示F1、F2的合力）2、F13=F2(F13表示F1、F3的合力）3、F23=F1(F23表示F1、F3的合力）F2F1F3F13F2F1F3F23即：當(dāng)物體所受三個(gè)共點(diǎn)力而處于平衡狀態(tài)，那么其中任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。∵F合=0即F1+F2+F3=0∴F1+F2=-F3F1+F3=-F2

F2+F3=-F1推廣：物體在三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的平衡條件是所受合力也為零。即F合＝0推論：當(dāng)物體處于平衡時(shí)，它所受的某一個(gè)力與其余的力的合力等值反向。尋找三個(gè)以上的共點(diǎn)力的平衡條件

：根據(jù)力的合成定則，我們可以把任意兩個(gè)共點(diǎn)力用一個(gè)力代替，據(jù)此，逐步的等效簡(jiǎn)化，三個(gè)以上的共點(diǎn)力最終也都可以等效簡(jiǎn)化為兩個(gè)共點(diǎn)力?？梢?jiàn)三個(gè)以上的共點(diǎn)力的平衡最終也都可以等效簡(jiǎn)化為二力平衡。二力平衡的物體合外力為零。F123F12F1F4F3F2如四個(gè)力的簡(jiǎn)化

Ⅱ：求解共點(diǎn)力作用下平衡問(wèn)題的解題步驟：

（1）確定研究對(duì)象（2）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫(huà)受力圖；（3）據(jù)物體的受力和已知條件，采用力的合成、分解、圖解、正交分解法，確定解題方法；（4）解方程，進(jìn)行討論和計(jì)算。例題1用繩子將鳥(niǎo)籠掛在一根棟梁上，OA與橫梁的夾角600，OA與OB垂直，如圖所示。若鳥(niǎo)籠重為20N。求⑴繩子OC對(duì)鳥(niǎo)籠的拉力；⑵繩子OA和OB對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力。解：⑴對(duì)鳥(niǎo)籠分析T由二力平衡得OC對(duì)鳥(niǎo)籠的拉力的大小為T(mén)=G=20N⑵對(duì)結(jié)點(diǎn)分析GF12TF1F2600由共點(diǎn)力的平衡得：Ｆ12＝ＴF1=F12cos600F2=F12sin600點(diǎn)對(duì)象明受力表依據(jù)由三角函數(shù)關(guān)系得

對(duì)力的處理代入數(shù)據(jù)，可解得：Ｆ１=10N,F2=10N解法２對(duì)結(jié)點(diǎn)分析(如圖)TF1F2按平行四邊形定則分解ＴＴ2T1600由三角函數(shù)可得T1=Tcos600T2=Tsin600根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件得F1=T1F2=T2代入數(shù)據(jù)，可解得：Ｆ１=10N,F2=10N解法３對(duì)結(jié)點(diǎn)分析(如圖)由共點(diǎn)力的平衡條件知：平移各力后一定是封閉的三角形由三角函數(shù)可得F1=Tsin300F2=Tcos300代入數(shù)據(jù)，可解得TF2F130°解：對(duì)球受力分析（如圖）GF1F2G2G1將G分解得由共點(diǎn)力的平衡條件得到如圖所示，如果籃球的重Ｇ=15Ｎ，α=300.求:細(xì)繩對(duì)球的拉力和墻面對(duì)球的支持力各是多少.G2=Gtan300=15×=5N

G1=G/cos300=15/()=10N

細(xì)繩對(duì)球的拉力F1=G1=10N墻面對(duì)球的支持力F2=G2=5N例題2如圖所示：重為G＝3N的小球在豎直擋板作用下靜止在傾角為θ=30o的光滑斜面上，已知擋板也是光滑的，求：（1）擋板對(duì)小球彈力的大?。唬?）斜面對(duì)小球彈力的大小。例題3Ⅲ.平衡種類(lèi)和穩(wěn)度（1）平衡種類(lèi):1.不穩(wěn)定平衡2.穩(wěn)定平衡3.隨遇平衡（2）提高穩(wěn)度的方法：降低重