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二力平衡条件。简单的知识,高深的道理

2023-10-03 22:34:24信息公告37

要晓得二力平衡条件,先要了解哪些叫平衡状态,平衡状态与受力情况。eMm物理好资源网(原物理ok网)

平衡状态,物体遭到二个力或二个以上的力,其作用疗效互相抵消而处于静止或匀速直线运动状态。其中,静止状态叫静平衡,匀速直线运动状态叫动平衡。eMm物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第一定理告诉我们,一切物体在没有遭到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。即物体不受力时,其运动状态也是不改变的。牛顿描述的“不受力”情况,在月球上是不存在的,只有在太空中,才可以看见牛顿第一定律所描述的化学现象。依据牛顿第一定理,物体不受力时,其运动状态是不会改变的。反之,要改变物体的运动状态,必须对物体施加力的作用,这个力,假如是非平衡力,运动状态才改变,倘若是平衡力,运动状态也会不改变。所以,物体运动状态不改变有二种情况:遭到平衡力的作用或则不受力,处于平衡状态的物体起码遭到二个力的作用,这就是二力平衡。eMm物理好资源网(原物理ok网)

二力平衡条件是哪些呢?右图是总结二力平衡条件的实验。实验原理,力能改变物体的运动状态。实验器材,货车、棉线、钩码、滑轮等。eMm物理好资源网(原物理ok网)

实验操作方式。把货车置于光滑的水平桌面上,向货车两端的托盘里放钩码,观察货车的运动状态的改变情况。用手按住货车,改变两端钩码数目,之后松手,观察货车能够保持静止。用手按住货车,让两端托盘的钩码数目相等,且两个力的方向相同,观察货车能不能保持静止。用手按住货车,使两端钩码数目相等,让货车扭转一个角度,观察货车能够保持静止。用手按住货车,让两端钩码数目相等,使货车遭到的拉力方向相反,且在同一条直线上,观察货车能不能保持静止。eMm物理好资源网(原物理ok网)

该实验中,货车在水平方向运动的桌面为何要越光滑越好?这是由于该实验是研究二力平衡,假如货车遭到的磨擦阻力不能忽视,货车在水平方向都会遭到三个力的作用。所以,桌面光滑,就可以理想化货车在水平方向只遭到两个拉力的作用。另外,降低钩码的质量,使两个拉力远小于磨擦力,可以减少磨擦阻力对实验的影响。eMm物理好资源网(原物理ok网)

最后得出推论:作用在同一物体上的二个力,假如大小相等,方向相反,但是在同一条直线上,这二个力就平衡。通常情况下,班主任都总结为命理口诀:同体、等值、反向、共线。并称为二力平衡的四条件。缺一不可。右图就是一个反例。eMm物理好资源网(原物理ok网)

二力平衡在日常生活中有广泛的应用。已知一个力的大小可以推知另一个力的大小。诸如,水平行驶的列车,不考虑空气的阻力作用,假如作匀速直线运动可能处于二力平衡啥意思,已知牵引力的大小可以推知磨擦力的大小。已知列车重力大小,可以推知列车遭到支持力(弹力、压力)的大小。eMm物理好资源网(原物理ok网)

重心是物体的重力作用点,规则物体的重心在它的几何中心,而不规则物体的重心就要借助二力平衡知识找寻它的重心。如右图,用一根线在不规则物体的A处挂上去,并顺着悬挂线画一条直线AB。用线在C处挂上去,并顺着悬挂线画一条直线CD,则AB和CD交叉点O就是不规则物体的重心,其基本原理就是借助了二力平衡条件。eMm物理好资源网(原物理ok网)

证明方式是这样的,两次悬挂时,不规则物体都遭到重力和线对它形成的拉力,因为物体是静止的,这两对力均是平衡力,重力作用线和线对它的拉力作用线必在同一条线上,即重力的作用点既在直线AB上,又在直线CD上,两条直线的交点O必然是不规则物体的重心。eMm物理好资源网(原物理ok网)

二力平衡与物体的运动状态。物体遭到平衡力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态。相当于物体不受力可能处于二力平衡啥意思,但不能说物体不受力。诸如,用弹簧测力计检测物体所受重力时,置于桌面上的物体遭到竖直向上的重力和桌面对他竖直向下的支持力,悬挂着的电灯,遭到竖直向上的重力和吊线对它竖直向下的拉力,都是二力平衡使物体处于静止状态。在水平公路上匀速直线运动的车辆,水平方向遭到往前的牵引力和向后的阻力,是二力平衡使物体处于动平衡状态。eMm物理好资源网(原物理ok网)

同一条直线上的二个力可能平衡,也可能不平衡,倘若不平衡,我们可以用等效取代法来描述,即用合力来描述。一个力的作用疗效与二个力的作用疗效相同,则这个力称作这二个力的合力,这二个力称作合力的分力。eMm物理好资源网(原物理ok网)

合力的估算方式。当F1、F2方向相同时,F合=F1+F2,合力的方向与F1、F2方向相同。当F1、F2方向相反时,F合=|F1—F2|,合力的方向与较大的力方向相同。eMm物理好资源网(原物理ok网)

当物体遭到的合力不为零时,物体的运动状态是不断改变的。有的由静到动,有的由动到静,有的由快变慢,有的由慢变快,有的运动方向发生改变(曲线运动)。当物体遭到的合力为零,物体运动状态是不改变的。eMm物理好资源网(原物理ok网)

当合力方向与物体运动方向相同时,物体运动的速率由小变大。当合力方向与物体的运动方向相反时,物体运动的速率由大变小。当合力方向与物体运动方向不在一条直线上时,物体运动的速率方向不断改变,物体编曲线运动。eMm物理好资源网(原物理ok网)

不论是中学中学生还是小学中学生,二力平衡力与互相斥力仍然是易混淆的难点亦即重点。这是因为二力平衡力与互相斥力有三个相同点,只有一个不同点。相同点:大小相等、方向相反、在同一条直线上。不同点:平衡力是作用在同一物体上的两种力。eMm物理好资源网(原物理ok网)

而互相斥力是作用在不同物体上的一种力,用示意图表示:二力平衡是A→B←C,互相斥力是A↔C。eMm物理好资源网(原物理ok网)

判定物体遭到两个力是否为一对平衡力,首先要认清楚这两个力作用点是否在同一个物体上,之后,再看其他三个条件是否同时满足。也可以看物体在这两个力的作用下能够保持静止状态或匀速直线运动状态。eMm物理好资源网(原物理ok网)

非常提醒,竖直上抛物体在最高处的瞬时速率为零,并不属于静止,不属于二力平衡。同理,物体摆动时,摆动到最低点时,也不属于静止状态。二力平衡还包括广义上的扭力平衡,处于扭力平衡的物体,物体是静止或匀速转动状态。eMm物理好资源网(原物理ok网)