3.5 共点力的平衡-2022初升高物理【衔接宝典】

F2均是重力的分力袁是重力产生的两个效果袁不是小球受到 的力袁故 D错误遥 6. A揖解析铱根据力的合成分解三角形定则可知 F2的最小值为 当 F2的方向与 F1垂直时袁由几何关系可得 F2的最小值为 F2越Fsin 37毅越10伊0.6 N越6 N袁由此可知 A项中 F2的大小不可 能出现袁故应选 A遥 第五节 共点力的平衡 揖初中知识回放铱 例 1. C揖解析铱A. 图中 F1与 F2作用在不同的物体上袁所以 不是平衡力袁 不符合题意曰B. 图中木箱的提力 F与重力 G袁大 小不相等袁所以不是平衡力袁不符合题意曰C. 图中轿车的牵引 力 F 牵与阻力 F 阻袁作用在同一物体上的力袁并且大小相等尧方 向相反尧作用在同一直线上袁符合二力平衡的条件袁是一对平衡 力袁符合题意曰D. 木箱受到的重力 G 与受到的推力 F袁不在同 一条直线上袁所以不是平衡力袁不符合题意袁故选 C遥 例 2. 100 减速揖解析铱因为小车在水平方向上做匀速直 线运动袁所以小车在水平方向上处于平衡状态袁则在水平方向 上受的力是平衡力袁即摩擦力和拉力是一对平衡力曰根据二力 平衡的条件院摩擦力和拉力的大小相等袁方向相反而且作用在 同一条直线上曰则 f=F=1 000 N伊 110 =100 N曰当撤去拉力后袁小 车仅受摩擦力的作用袁摩擦力的方向与小车运动的方向相反袁 所以小车做减速运动遥 揖高中知识预学铱 例 1. C揖解析铱处于平衡状态的物体袁从运动形式上看是处 于静止或匀速直线运动状态袁从受力上来看袁物体所受合外力 为零袁而速度为零的物体袁受力不一定为零袁故不一定处于平衡 状态袁A错误曰物体相对于另一物体静止时袁该物体相对地面不 一定静止袁如当另一物体做变速运动时袁该物体也做变速运动袁 此物体处于非平衡状态袁故 B错误曰C符合平衡条件袁正确曰物 体做匀加速运动袁所受合力不为零袁故不是平衡状态袁D错误遥 例 2. A揖解析铱作用在一个物体上的几个力袁如果作用在物 体的同一点或者虽不作用在物体的同一点袁但力的作用线交汇 于一点袁那么这几个力是共点力袁所以 C尧D正确曰大小相等尧方 向相反的力不一定作用在同一点袁但一对平衡力必作用于同一 物体的同一直线上袁是共点力袁所以 A错误袁B正确遥 例 3. 选取金属球为研究对象袁它受到三个力的作用袁如图 甲所示袁金属球处于平衡状态袁这三个力的合力为零遥可用以下 四种方法求解遥 方法 1院力的合成法 如图乙所示袁风力 F和拉力 FT的合力与重力等大反向袁由 平行四边形定则可得 F越mgtan 兹遥 方法 2院效果分解法 重力有两个作用效果院使金属球抵抗风的吹力和使金属丝 拉紧袁所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解袁 如图丙所示袁由几何关系可得 F越F忆越mgtan 兹遥 方法 3院正交分解法 以金属球为坐标原点袁取水平方向为 x轴袁竖直方向为 y 轴袁建立坐标系袁如图丁所示遥 由水平方向的合力 Fx 合和竖直方 向的合力 Fy 合分别等于零袁即 Fx 合越FT sin 兹原F越0袁Fy 合越FT cos 兹原 mg越0袁解得 F越mgtan 兹遥 方法 4院三角形法 三个力的示意图首尾相连构成一个直角三角形袁如图戊所 示袁由三角函数可求得 F越mgtan 兹遥 由所得结果可知袁当金属球的质量 m一定时袁风力 F只跟 偏角 兹有关遥 因此袁偏角 兹的大小就可以指示出风力的大小遥 例 4. 在图中袁沿平行和垂直 于斜面两个方向建立直角坐标系遥 把重力 G 沿两坐标轴方向分解为 F1和 F2遥 设斜面倾角为 兹袁由于 F2 垂直于 AB尧G 垂直于 AC袁故 F2 和 G 的夹角也等于 兹遥用 l尧b 和 h分别 表示 AB尧AC和 BC的长度遥儿童能 在滑梯上滑下袁则院在 x轴方向上 F1逸Ff 袁F1越Gsin 兹越G hl 遥 在 y 轴方向上 F2原FN越0袁FN越F2越Gcos 兹越G bl 遥 由于 Ff 越滋FN袁可求得 h> 滋b越0.4伊6 m越2.4 m袁滑梯至少要 2.4 m 高袁儿童才能从滑梯上 滑下遥 例 5. 方法 1院用两个力的合力和第三个力平衡的方法求 解遥 如图 1袁F4为 F1和 F2的合力袁则 F4与 F3平衡袁即 F4越F3越G遥 由图可知袁F1越 F4cos 兹 = Gcos 兹 袁F2越F4tan 兹袁则 F2越Gtan 兹遥 方法 2院用正交分解的方法求解遥 如图 2袁以 O为原点建立 直角坐标系遥F2方向为 x轴正方向袁向上为 y轴正方向遥F1在两 坐标轴方向的分矢量分别为 F1x和 F1y遥 因 x尧y两方向的合力都 等于 0袁可列方程 F2原F1x越0袁F1y原F3越0袁即 F2原F1sin 兹越0袁F1cos 兹原G越 0袁解得 F1= Gcos 兹 袁F2越