高中物理 力的平衡学习指导 新人教版必修1

1、“力的平衡”学习指导物理学的三个基本问题是：是什么（what）？为什么(why)？和怎么办(how)？体现在“力的平衡”中，主要掌握三个问题，一是什么是力的平衡（是什么）；二是力的平衡条件（为什么）；三是力的平衡条件的应用（怎么办）。一、 力的平衡的概念（什么是力的平衡）如果物体保持静止或做匀速直线运动，我们说物体处于平衡状态。对此有两点要注意：1 所谓保持静止是指：速度v=0,并且加速度a=0，反例：如竖直上抛运动的物体到达最高点时虽然v=0，但，因此不是平衡状态；所谓做匀速直线运动的物体是，a=0，是平衡状态。所以物体是否处于平衡状态，不是看其速度，而是看其加速度，a=0则平衡，则不平衡。

2、2 物体保持静止是处于平衡状态，但平衡不一定静止；同样，物体做匀速直线运动是处于平衡状态，但平衡不一定做匀速直线运动。它们的逻辑关系是： 共点力的平衡：静止 匀速直线运动二、 力的平衡的条件（怎么才能平衡）力的平衡的条件是：物体所受的合外力为零，即。1 推理过程：（1）二力平衡：物体在两个力作用下，如果这两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，即合力为0，则二力平衡。（初中学过）（2）物体受到三个共点力（F1、F2、F3）的作用，则其中两个力（例如F1、F2、）可以合成为一个力（不妨称为F12）（力的合成在前一章学过），则三力平衡问题可以归结为二力平衡问题。（3）既然F12与F3的合力为

3、0，则F1、F2、F3三个力的合力为0。（4）多力平衡问题可以归结为二力平衡问题，则多个共点力的平衡条件是多力的合力为0。2 力的平衡条件的推广和加深：（1） 三力平衡则平衡的三个力的矢量图可组成闭合三角形；如图1、图2所示。 F12 F2 F1 F3图1 F2 F3 F1 图2多力平衡则平衡的几个力的矢量图可组成闭合多边形。如图3、图4所示。 F123 F3 F2 F12 F1 F4 图3 F3 F2 F4 F1 图4（2） 把力正交分解后，力的平衡条件可以表示为：如果这两个方向只在某一方向上平衡，则在这一方向上的合力为0。例如沿斜面加速下滑的物体在沿斜面方向上（设为x方向）不平衡，但在垂直

4、斜面方向上（设为y方向）平衡，则有Fy=0. y N x G 图5三、力的平衡条件的应用（推论）推论1.如果在若干个共点力作用下物体平衡，则其中一个力与其余的力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，即合力为0。例1一物体在4个力作用下处于静止状态，其中一个力（例如F1）大小为10N，其余三个力大小未知，如若将这个力转动900，则物体受的合力是多少N？解： F F3 F2 F234 F1 F4 图6如图6所示，根据推论1，F2、F3、F4三力的合力与F1大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，用F234表示，F1转动900后必与F234垂直，用表示，则与F234的合力为图中之F，其大小为，即物体受的合力是。推论2. 同一平面上的三个不平行的力平衡，则三力必共点。例2半圆形碗内放一个密度不均匀的筷子而保持静止，如图7所示，试用作图法求筷子的重心。解：如图7所示，筷子受3个力：重力G，碗内的支持力F，指向圆心，碗边