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初高中物理衔接---15 从二力平衡到共点力的平衡(解析版)

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【重温·初中】
二力平衡:
1、定义:物体在受到两个力的作用时,如果能保持静止状态或匀速直线运动状态称二力平衡。
2、二力平衡条件:二力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、两个力在一条直线上
概括:二力平衡条件用四字概括“一、等、反、一”。
3、平衡力与相互作用力比较:
相同点:①大小相等②方向相反③作用在一条直线上。
不同点:平衡力作用在一个物体上可以是不同性质的力;相互力作用在不同物体上是相同性质的力。
4、力和运动状态的关系:

5、应用:应用二力平衡条件解题要画出物体受力示意图。
画图时注意:①先画重力然后看物体与那些物体接触,就可能受到这些物体的作用力 ②画图时还要考虑物体运动状态。
【知新·高中】
一、共点力
1.共点力:如果一个物体受到两个或更多力的作用,这些力共同作用在物体的同一点上或者虽不作用在同一点上,但它们的延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力。
2.力的合成的平行四边形定则只适用于共点力。
二、共点力的平衡问题
1.研究对象的选取方法

2.处理平衡问题的常用方法
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时,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 对受三力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三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
典例分析:如图,一条不可伸长的轻质细绳一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物,另一端与一轻质绳相连于c点,ac=,c点悬挂质量为m2的重物,平衡时ac正好水平,此时质量为m1的重物的上表面正好与ac在同一水平线上且到b点的距离为l,到a点的距离为l,则两重物的质量之比为(  ).

A.  B.2 
C.  D.
【答案】C
【解析】取c点为研究对象,设此时bc绳与水平方向夹角为θ.
方法一 合成法
因c点处于平衡状态,所以任意两个力的合力均与第三个力大小相等,方向相反,根据平行四边形定则将力F与m1g合成,如图甲,则sin θ=,而sin θ==,所以=,C对.

方法二 效果分解法
因c点处于平衡状态,所以可在F、m1g方向上分解m2g,如图乙,则同样有sin θ=,所以=,C对.
方法三 正交分解法
将倾斜绳拉力m1g沿竖直方向和水平方向分解,如图丙,则m1gsin θ=m2g,同样可得=,C对.
三、动态平衡问题常用分析方法
动态平衡
“动态平衡”是指物体所受的力一部分是变力,是动态力,力的大小和方向均要发生变化,但变化过程中的每一个定态均可视为平衡状态,所以叫动态平衡,这是力平衡问题中的一类难题.解决这类问题的一般思路是:把“动”化为“静”,“静”中求“动”.
Ⅰ合成法:
物体在三个共面的共点力作用下处于平衡状态时,任意两个力的合力必和第三个力大小相等,方向相反而且在一条直线上是合成法解决平衡问题的理论根据,具体的作题步骤是:
1、在物体所受的三个力中任取两个力,在第三个力的反方向上进行合成。
2、找出合力和分力的关系示意图,再由几何知识确定合力和两个分力之间的关系,(要用合力分别表示两个分力)。
3、用两个分别用分力表示的合力和第三个力相等,列方程
4、最终找出这三个力之间的关系,由已知的力求未知的力。
小试牛刀:
例1:如图所示,两个质量均为m的物体分别挂在支架上的B点(如图甲所示)和跨过滑轮的轻绳BC上(如图乙所示),两图中物体均处于平衡状态,图甲中轻杆AB可绕A点转动,图乙中水平轻杆一端A插在墙壁内,已知θ = 30°,则图甲中轻杆AB受到绳子的作用力F1和图乙中滑轮受到绳子的作用力F2分别为(  )
A.、
B.、

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