高中物理双基学法系列 第二十二讲 用牛顿定律解决问题(二

1、第二十一讲 用牛顿运动定律解决问题（二）基础知识学点一：共点力平衡1、共点力 （1）如果一个物体受到两个或更多力的作用，有些情况下这些力共同作用在同一点上，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）共点力的两种情况力的作用点在同一点；力的作用点不在同一点，但是所有力的作用线或者延长以后相交于一点。共点力作用下物体的平衡状态是静止或匀速直线运动，共点力作用下物体的平衡条件是物体所受合外力为零。（3）共点力系是一个基本力系。在研究一般力系对物体的作用效果时，通常是将一般力系等效简化为两个基本力系：一个共点力系和一个附加力偶系，然后由两个基本力系来确定一

2、般力系对刚体产生的平动效果和转动效果。（4）力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力。2、 力学平衡状态（1）力学平衡状态定义 物体相对与地面保持静止、匀速直线运动或匀速转动的状态叫物体的平衡状态，简称物体的平衡。（2）物体要处于平衡状态,必须满足以下两个条件:在共点力的作用下 物体所受的合力为零,即加速度a=0;物体所受的合力矩要为零,即角加速度等于0，(这就是所谓的转动平衡)只要满足以上两个条件，不论物体运动否，都是平衡状态。（3） 物体平衡状态的类型 物体的平衡包括共点力作用下的平衡、具有固定转动轴的物体平衡和一般物体的平衡。当物体在外力作用下相对于地面处于静止或可绕某一固定转轴转动时，

3、称为具有固定转动轴物体的平衡。当物体在非共点力的作用下处于平衡状态，称为一般物体的平衡。物体的平衡又分为随遇平衡、稳定平衡和不稳定平衡三种。（4）高中阶段涉及的平衡共点力作用下的平衡当物体受到的力或力的作用线交于同一点时，称这几个力为共点力。物体在共点力的作用下，相对于地面处于静止或匀速直线运动时，称为共点力作用下物体的平衡。共点力平衡状态分两种情况:一种是静态平衡，此时，物体运动的速度，物体的加速度；一种动态平衡，此时，物体运动的速度，物体的加速度。3、共点力作用下物体的平衡条件 物体处于平衡状态，其受力必须满足合外力为零，即，加速度，这就是共点力作用下物体的平衡条件。4、 共点力平衡条件的

4、推论（1）二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。（2）三力平衡：如果物体在三个力的作用下处在平衡状态，那么这三个力不是平行的话就必共点，而且其中两个力的合力必与第三个力大小相等、方向相反。根据这个特点，我们求解三力平衡问题时，常用的方法是力的合成法，当然也可以用分解法(包括正交分解)、力的矢量三角形法和相似三角形法等。（3）拉密定理：如果物体在三个共点力作用下处于平衡状态，那么这个力的大小分别与另外两个力的夹角的正弦成正比。（4）多力平衡:如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力大小相等、方向相反。（5）物

5、体在多个力作用下处于平衡状态，则各个力首尾顺次连接必构成一个封闭的矢量多边形。5、共点力平衡问题处理方法方法基本思路求解方法条件正交分解变矢量运算为代数运算将个力分解到x轴和y轴上，运用两坐标轴的合力等于0的条件列方程求解Fx=0，Fy=0三个或三个以上共用力作用下物体的平衡矢量三角法构建矢量三角形，利用几何知识求解物体受同一平面内三个互不平行的力作用处于平衡状态时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形;反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零，利用有关数学知识可求出未知力三力平衡力的合成法通多平行四边形定则，构建矢量三角形，利用几何知识求解物体受三力平衡

6、时，任意两个力的合成与与第三个力等大反向，可以应用三角函数、相似三角等知识求解三力平衡基础知识学点二：超重失重1、五个基本概念（1）实重： 物体实际受到的重力，即地球表面或者是地球表面附近的物体都会受到重力的作用，物体的实际重量不会受到物体的运动情况的改变而变化。（2）视重：视重的定义：物体与支持物相对静止并不受地球、支持物以外其它作用时，物体对支持物的作用力。实际生活中，把物体竖直悬挂在弹簧秤上或者是水平放在台秤上，此时，弹簧秤上或者是台秤上的读数就是指视重。视重的大小会随着物体的运动状态而发生变化。当物体处于平衡状态时，弹簧秤上或者是台秤上的读数等于物体所受到的重力的大小；当物体向上加速度

7、运动时，视重大于重力；当物体向下做加速运动时，视重小于重力。（3） 超重： 超重是物体所受限制力，也可称之为弹力(拉力或支持力)大于物体所受重力的现象。当物体做向上加速运动或向下减速运动时，物体均处于超重状态，即不管物体如何运动，只要具有向上的加速度，物体就处于超重状态。超重现象在发射航天器时更是常见，所有航天器及其中的宇航员在刚开始加速上升的阶段都处于超重状态。（4） 失重：所谓失重，就是物体不被引力所作用，即物体在引力场中自由运动时有质量而不表现重量或重量较小的一种状态，又称零重力。失重有时泛指零重力和微重力环境。确切地讲，当加速度竖直向下时为失重状态。判断物体是否完全失重一个最重要的标志

8、是：物体内部各部分、各质点之间没有相互作用力，即没有拉、压、剪切等任何应力。（5）完全失重是物体的视重为零，也就是说，在物体自由落体的时候，如果你去称它的重量是零。即视重为零，其原因也是物体具有向下的加速度，而且其全部重力都提供了物体向下的加速度。卫星中的物体与卫星做同样的圆周运动，重力(万有引力)充当向心力，这时，物体在卫星中就好像没有重力一样(实际上重力还在)，不需要支持物提供支持力就可以相对卫星当物体向下的加速度等于g时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于0，这种现象叫做完全失重。静止(视重为0)。 在电视看见里面的人和物飘在空中的现象就是完全失重现象。2、对超重和失重现象的分析

9、（1）视重的大小等于重力的大小 当物体处于平衡状态时，物体所受到的合外力为零，即物体处于静止或者是匀速直线运动状态时，弹簧秤上或者是台秤上的读数等于物体所受到的重力的大小，也就是视重的大小等于重力的大小，用表示视重，即弹簧秤上或者是台秤上受到的力，则。（2） 视重的大小大于重力的大小超重现象 当物体向上做加速度为的加速直线运动时，合外力不为零，根据牛顿第二定律可得：，即弹簧秤上或者是台秤上受到的力大于物体所受到的重力，视为超重。因此产生超重现象的实质就是：物体具有竖直向上的加速度或者向上加速度的分量而产生的。（3）视重的大小小于重力的大小失重现象 当物体向下做加速度为的加速直线运动时，合外力不

10、为零，根据牛顿第二定律可得：，即弹簧秤上或者是台秤上受到的力小于物体所受到的重力，视为失重。因此产生失重现象的实质就是：物体具有竖直向下的加速度或者向下加速度的分量而产生的。（4） 视重为零完全失重现象 当物体向下做加速度为的加速直线运动时，合外力不为零，物体只受重力作用，根据牛顿第二定律可得：，即弹簧秤上或者是台秤上受到的力为零，视为完全失重。因此产生完全失重现象的实质就是：物体具有竖直向下的加速度等于重力加速度。3、 对超重和失重的理解（1） 物体处于超重或者是失重状态时，物体的重力始终存在，大小和方向始终没有发生改变，而是视重发生了变化。（2） 物体出现超重现象或者出现失重现象，与物体运

11、动的速度无关，只决定于加速度以及加速度的方向。当物体具有竖直向上的加速度或者加速度分量时，就会出现超重，反之，就是失重，亦或完全失重。（3） 当物体在竖直方向上的加速度为零，不管物体向上运动还是向下运动，都不会出现超重和失重现象。（4） 当物体处于完全失重状态下，平常由于与重力有关的物理现象都会消失，如放在桌子上的物体对桌子无压力、单摆停止运动、天平失效、浸没在液体中的物体不受浮力、液体内部不再产生压强。4、 判断超重与失重的方法（1） 如物体的加速度已知，则根据加速度的方向判断，加速度方向向上，则超重；若加速度的方向向下，则失重；当加速度等于重力加速度，则完全失重。（2） 如视重已知，则根据视重与重力的大小关系来判断。视重大于重力为超重；视重小于重力为失重；视重为零为完全失重。（3） 根据运动状态来判断：如物体向下做加速运动或者向上做减速运动，物体处于失重状态；如物体向上做加速运动或者向下做减速运动，物体处于超重状态；如物体做自由落体运动，物体