(3)平衡状态与运动状态的关系
因为物体处于静止或匀速直线运动状态,所以物体的速度保持不变,这两种运动状态的共同特点是加速度为零,所以加速度为零的物体一定处于平衡状态.
析规律 共点力作用下的物体的平衡条件
物体所受的合外力为零F合=0或物体的加速度a=0.
(4)物体平衡条件的推论
①二力平衡:物体在两个力的作用下处于平衡状态,则这两个力必定等大反向,作用在同一条直线上,其合力为零,是一对平衡力.
②三力平衡:物体在三个非平行力的同时作用下处于平衡状态,则这三个力必定共面共点,它们的合力为零,其中任意两个力的合力必定与第三个力的大小相等、方向相反,作用在同一条直线上.表示此三个力的矢量线段恰好可以构成一个首尾相连的封闭矢量三角形.
点技巧 平衡条件的推论
如果物体在多个力的共同作用下处于平衡状态,那么其中任意一个力必定与其他各力的合力等大反向,作用在同一条直线上,构成平衡力.
【例2】下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是( )
A.如果物体运动的速度为零,则物体必处于平衡状态
B.如果物体运动的速度大小不变,则物体必处于平衡状态
C.如果物体处于平衡状态,则物体沿任意直线的合力都必须为零
D.如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,则任意两个力的合力都与第三个力等大反向
解析:
选项 正误 解析 A × 物体运动的速度为零时,其加速度不一定为零;速度的大小不变,方向可能改变,加速度不为零 B × C √ 处于平衡状态合外力为零,则任意直线的合力为零 D √ 三力合力为零必有任意两个力的合力都与第三个力等大反向 答案:CD
3.共点力平衡条件的应用
共点力平衡条件的应用主要是计算未知的力,另外也可以计算角度等几何量.应用共点力平衡条件处理问题时,一般需遵循如下的解题步骤:
(1)确定研究对象,选取处于平衡状态或沿某方向处于平衡状态的质点、结点或系统为研究对象;
(2)对研究对象进行完整的受力分析,找出对象受到的各个力,并作出各力的示意图;
(3)确定正交坐标系;
点技巧 建立坐标系的原则
一是让尽量多的力位于坐标轴上,使分解的力较少;二是尽量使未知力位于坐标轴上.在建立坐标系时,尽量满足上述两点原则,但也不是绝对的,在具体问题中灵活掌握.
(4)列出平衡方程,根据研究对象在各个坐标轴方向的状态,运用平衡条件的正交分解式列出平衡方程:Fx=0、Fy=0;
(5)解方程得出结果,必要时对结果进行讨论.
【例3】如图所示,物体A重400N,A与桌面间的最大静摩擦力为120N,AC绳水平,OC绳坚直方向的夹角为30°,求:当物体B重100N时,A所受的摩擦力为多少?(g取10m/s2)