第三章 第5节 共点力平衡-【精剖细解】2023年物理新高一初升高衔接讲义（全国通用）

第三章第5节 共点力平衡 ——精剖细解预习讲义 知识点回顾：二力平衡 1、平衡力 物体在受到几个力的作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力平衡。 2、平衡状态 物体静止和匀速直线运动状态。当物体受到平衡力的作用时物体就处于平衡状态。 3、二力平衡 如果物体只受两个力的作用，且处于平衡状态，这种情况叫做二力平衡。 4、二力平衡的特点 大小相等、方向相反，并且在同一条直线上。（同体、等大、反向、共线） 5、二力平衡的应用 静止的物体只受两个力作用时或者匀速直线运动的物体只受两个力作用，这两个力一定是平衡力；在平衡力作用下，原来处于静止状态的物体，依然处于静止状态，原来运动的物体，一定以原来的速度做匀速直线运动。 6、平衡力和不受力 物体受到平衡力作用时，这几个力的作用效果相互抵消，物体运动状态不变，但形状可能会发生改变；物体不受力时，形状不会发生改变。 知识点1：共点力平衡的条件 1、定义 物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。桌上的书、屋顶的灯、随传送带匀速运送的物体、沿直线公路匀速前进的汽车，都处于平衡状态。 2、平衡的两种情形 两种情形 受力情况 速度和加速度 静止状态 共点力作用 v=0，a=0 匀速直线运动 共点力作用 V=C，a=0 说明：v≠0，a=0其实是一种动态平衡。通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢地变化，物体在这一变化过程中始终处于一系列的平衡状态中，这种平衡称为动态平衡。动态平衡的基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”。 静止与速度v＝0不是一回事。物体保持静止状态，说明v＝0，a＝0，两者同时成立。若仅是v＝0，a≠0，如自由下落开始时刻的物体，并非处于平衡状态。 瞬时速度为0时，不一定处于平衡状态，如竖直上抛最高点。只有能保持静止状态而加速度也为0时才能认为是平衡状态。物理学中的“缓慢移动”一般可理解为动态平衡。 3、条件 合力为0。F合=0（或者Fx=0；Fy=0），a=0（而不是v=0）。 多力平衡：如果物体受多个力作用处于平衡，其中任何一个力与其余力的合力大小相等，方向相反。利用表达式进行描述即为：ΣF=0 Fx合=0→F1x+F2x+…+Fnx=0; Fy合=0→F1y＋F2y+…+Fny=0. 4、推论 某力与余下其它力的合力平衡（即等值、反向）。 二力平衡 如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，则这两个力必定大小相等，方向相反，作用在一条直线上。 三力平衡 如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，则其中任意两个力的合力一定与第三个力等大反向。 多力平衡 如果物体在多个共点力作用下处于平衡状态，则其中任何一个力与其余的力的合力一定等大反向。 三力汇交原理：非平行的三个力作用于物体而平衡，则这三个力一定共点。 5、求解共点力平衡的步骤 ①根据情景选取研究对象（原则是计算方便），使题目中的未知量能够通过这个研究对象的平衡条件与已知量联系起来。 ②对研究对象进行受力分析并画出受力示意图； ③选取合适的方向建立坐标系； ④根据平衡条件列方程，即Fx合=0，Fy合=0； ⑤联立方程求解，对结果进行讨论和验证。 6、静态平衡分析方法 方法 内容 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反。 分解法 物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件。 正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件。 力的三角形法 对受三个力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三个力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。 7、动态平衡分析方法 解析法 如果物体受到多个力的作用，可进行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，找函数关系，根据自变量的变化确定因变量的变化。还可由数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值。 图解法 一个力恒定、另一个力的方向恒定时可用此法．由三角形中边长的变化知力的大小的变化，还可判断出极值。 相似三角形法 一个力恒定、另外两个力的方向同时变化，当所作“力的矢量三角形”与空间的某个“几何三角形”总相似时用此法。 中学阶段 知识上的对比 思维上的对比 初中物理 初中只是简单讲解二力平衡问题，对于平衡状态并没有深入分类，只是简单要求学生分析简单的物理情景。 知识比较浅显，倾向于定性分析日常生活中具体的情形，知识讲解比较笼统，并没有精细化，学生比较容易接受，思维能力以形象思维为主。 高中物理 对平衡状态进行系统讲解，突出多力作用下的平衡问题，对平衡