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7用牛顿运动定律解决问题(二);一、共点力的平衡条件
1.共点力:一个物体受到几个力的作用,如果这几个力 或 相交于一点,这样的几个力叫做共点力.
2.平衡状态:如果一个物体在力的作用下 ,我们就说这个物体处于平衡状态.
3.共点力平衡的条件:在共点力作用下物体的平衡条件是 .;二、超重和失重
1.物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象,称为超重现象.
2.物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象,称为失重现象.
3.完全失重:当物体下落的加速度为g时,物体对支持物、悬挂物 ,好似完全没有了 作用,这种状态是完全失重状态.;
一、速度为零与静止状态的区别
静止与速度为零不是一回事,物体保持静止状态,说明v=0、a=0同时成立,假设仅有v=0、a≠0,如上抛到最高点的物体,自由下落开始时刻的物体等,它们此时刻的速度v=0,但不能保持静止状态,因此它们并非处于平衡状态.;二、如何理解共点力作用下的平衡条件?
1.共点力作用下物体的平衡条件:物体所受合力为零,即F=0.
2.几个推论:
(1)二力平衡:当物体受两个力作用而平衡时,这两个力必定大小相等、方向相反,作用在同一条直线上,其合力为零.;(2)三力汇交原理:物体在三个非平行力同时作用下处于平衡状态,那么这三个力必定共面且作用线相交于一点.其中,任意两个力的合力必定与第三个力大小相等、方向相反,作用在一条直线上.
(3)多个力的平衡:物体在n个非平行力同时作用下处于平衡状态时,n个力必定共点,合力为零,称为n个共点力的平衡,其中任意(n-1)个力的合力必定与第n个力等值反向,作用在同一直线上,是平衡力.;(4)均衡性原理:物体在几个力作用下处于平衡状态,这些力在任意方向上所有分力的合力必为零.
(5)闭合性原理:物体在三个共点力作用下处于平衡状态,表示这三个力的有向线段必构成一个封闭的三角形.
(6)如果物体只是在某一方向上处于平衡状态,那么该方向上合力为零,因此可以在该方向上应用平衡条件列方程求解.;三、求解共点力作用下物体平??的方法
在受力分析根底上,灵活选择适宜的处理方法是解题的关键.当物体受三个共点力作用而平衡时,一般利用力的合成和分解构建矢量三角形然后解三角形的方法,当物体所受力超过三个时,一般采用正交分解法.;1.解三角形法:这种方法主要用来解决三力平衡问题.根据平衡条件并结合力的合成或分解的方法,把三个平衡力转化为三角形的三条边,然后通过解这一三角形求解平衡问题.解三角形——多数情况是解直角三角形,如果力的三角形并不是直角三角形,能转化为直角三角形的尽量转化为直角三角形,如利用菱形的对角线相互垂直的特点就得到了直角三角形,确实不能转化为直角三角形时,可利用力的三角形与空间几何三角形的相似等规律求解.;2.正交分解法:
(1)正交分解法在处理四力或四力以上的平衡问题时非常方便,将物体所受各个力均在两互相垂直的方向上分解,然后分别在这两个方向上列方程.此时平衡条件可表示为:;(2)应用正交分解法解题的优点:
①将矢量运算转化为代数运算,使难度降低;
②将求合力的复杂的解三角形问题,转化为正交分解后的直角三角形问题,使运算简便易行;
③当所求问题有两个未知条件时,据这种表达形式可列出两个方程,通过对方程组求解,使得求解更方便.
(3)解共点力平衡问题的一般步骤
①选择研究对象.
②对所选取的研究对象进行受力分析,并画出受力图.;③对研究对象所受的力进行处理.一般情况下需要建立适宜的直角坐标系,对各力按坐标轴进行正交分解.建立直角坐标系时,一般尽量使更多的力落在坐标轴上,以减少分解力的个数,从而到达简化计算的目的.
④根据平衡条件分别建立平衡方程,
⑤对方程求解,必要时需对解进行讨论.;四、超重和失重现象的理解与认识
1.实重、视重、超重、失重和完全失重的概念:
实重:即物体的实际重力,它不随物体运动状态变化而变化.
视重:指物体对水平支持面的压力或对竖直悬挂线的拉力,它随物体运动状态而变化.
超重:视重大于实重的现象.
失重:视重小于实重的现象.
完全失重:视重等于零的现象.;2.超重、失重和视重的关系:;3.对超重和失重现象应注意以下几点:
(1)物体处于超重或失重状态时,仅仅是一种表象,是视重发生了改变,物体实际所受的重力始终不会变化.
(2)物体是处于超重状态还是失重状态与物体的运动方向无关,仅仅根据速度方向无法判断是超重还是失重.;(3)物体处于超重状态时,物体有可能向上加速运动,也有可能向下减速运动,即只要物体的加速度方向是向上的,物体都处于超重状态,物体的运动方向可能向上也可能向下;同理,物体处于失重状态时,物体的加速度竖直向下,物体
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