高中物理物體的平衡的知識點(diǎn)
1、平衡狀態(tài)：物體受到幾個(gè)力的作用，仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或繞固定的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)我們說物體處于平衡狀態(tài)，簡稱平衡。
在力學(xué)中，平衡有兩種情況，一種是在共點(diǎn)力作用下物體的平衡;另一種是在幾個(gè)力矩作用下物體的平衡(既轉(zhuǎn)動(dòng)平衡)。
2、要區(qū)分平衡狀態(tài)、平衡條件、平衡位置幾個(gè)概念。
平衡狀態(tài)指的是物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài);而平衡條件是指要使物體保持平衡狀態(tài)時(shí)作用在物體上的力和力矩要滿足的條件。至于平衡位置這個(gè)概念是指往復(fù)運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)該物體靜止不動(dòng)的位置或物回復(fù)力為零的位置。它是研究物體振動(dòng)規(guī)律時(shí)的重要概念，簡諧振動(dòng)的物體在平衡位置時(shí)其合力不一定零，所以也不一定是平衡狀態(tài)。例如單擺振動(dòng)到平衡位置時(shí)后合力是指向圓心的。
3、共點(diǎn)力的平衡
⑴共點(diǎn)力：物體同時(shí)受幾個(gè)共面力的作用，如果這幾個(gè)力都作用在物體的同一點(diǎn)，或這幾個(gè)力的作用線都相交于同一點(diǎn)，這幾個(gè)力就叫做共點(diǎn)力。
�、乒颤c(diǎn)力作用下物體的平衡條件是物體所受的合外力為零。
�、侨ζ胶庠恚何矬w在三個(gè)力作用下，處于平衡狀態(tài)，如果三力不平行，它們的作用線必交于一點(diǎn)，例如圖1所示，不均勻細(xì)桿AB長1米，用兩根細(xì)繩懸掛起來，當(dāng)AB在水平方向平衡時(shí)，二繩與AB夾角分別為30°和60°，求AB重心位置?
根據(jù)三力平衡原理，桿受三力平衡，TA、TB、G必交于點(diǎn)O只要過O作AB垂線，它與AB交點(diǎn)C 就是AB桿的重心。由三角函數(shù)關(guān)系可知重心C到A距離為0.25米。
�、染唧w問題的處理
�、俣ζ胶鈫栴}，一個(gè)物體只受兩個(gè)力而平衡，這兩個(gè)力必然大小相等，方向相反，作用在一條直線上，這也就是平常所說的平衡力。平衡力的這些特點(diǎn)就成為了解決力的平衡問題的基礎(chǔ)，其他平衡問題最終要轉(zhuǎn)化為這個(gè)基礎(chǔ)問題。
�、谌ζ胶鈫栴}：往往先把兩個(gè)加合成，這個(gè)合力與第三個(gè)力就轉(zhuǎn)化成了二力平衡問題，即三力平衡中任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力的大小相等，方各相反，作用在一條直線上。
③多力平衡問題：設(shè)立垂直坐標(biāo)系，把多個(gè)力分解到X、Y方向上，求X和Y方向的合力，最后再把兩個(gè)方向的`力求合。處理方法的思路還是轉(zhuǎn)化成二力平衡問題。
⑸要區(qū)別平衡力的作用與反作用力;
表面看平衡力、作用與反作用力都是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，但它們有本質(zhì)的區(qū)別。以作用點(diǎn)的角度看，平衡力作用點(diǎn)在同一物體上而作用力與反作用力分別作用在相互作用的兩個(gè)物體上。從力的性質(zhì)看，平衡力可以是性質(zhì)相同的力，也可以是性質(zhì)不同的力。比如重力可以和彈力平衡，彈力也可以和彈力平衡。作用力和反作用力一定是相同性質(zhì)的力，即萬有引力的反作用力一定是萬有引力，彈力的反作用力一定是彈力。從力的瞬時(shí)性看平衡力之間沒有相互依存的瞬時(shí)關(guān)系，例如重力與彈力平衡，彈力消失后重力并不一定消失。作用力與反作用力存在相互依存的瞬時(shí)關(guān)系，作用力消失的瞬時(shí)反作用也消失。
4、力矩的定義：
力和力臂的乘積叫做力對轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力矩。用F表示力的大小，L表示力臂，M表示力矩，那么，M=FL，力矩的單位是牛米，符號是N·m。
對力矩的理解：①力矩是量度固定轉(zhuǎn)軸物體轉(zhuǎn)動(dòng)效果的物理量;它是由力和力臂兩個(gè)參量決定的。
②要區(qū)別力矩與功的單位，表面看二者全是力與長度兩個(gè)物理量的乘積，而力臂長是從轉(zhuǎn)動(dòng)軸引力作用線的垂直距離，功是力與沿力方向位移的乘積。兩者有根本的不同。
5、解決物體平衡問題必須熟練掌握的工具——力的合成和分解。
什么叫力的合成和分解：當(dāng)物體同時(shí)受幾個(gè)力作用時(shí)，如果可以用一個(gè)力來代替它們，并且產(chǎn)生同樣的效果，那么這一個(gè)力叫做那幾個(gè)力的合力。這種代替法叫做力的合成。
如果一個(gè)力作用在物體上，可以按其實(shí)際效果，用兩個(gè)或兩上以上的力去代替，這種代替法叫做力的分解。
用力的合成和分解處理問題時(shí)應(yīng)注意的問題。①力的合成和分解是一種解決實(shí)際問題的處理方法，合力的效果和它所有分力的效果總和是等效的。在研究分力作用時(shí)，應(yīng)該認(rèn)為合力已不存在，因存合力已被分力替代，同理，在研究合力的作用時(shí)，應(yīng)該認(rèn)為分力已不存在。
�、趲讉�(gè)力作用在一個(gè)物體上，其合力是唯一的。這是由力的效果唯一而決定的;一個(gè)力的分解卻是任意的，一個(gè)力可以分解為無窮多組合力，所以在進(jìn)行力的分解時(shí)要注意按實(shí)際效果進(jìn)行分解。
共點(diǎn)力的合成與分解方法：其原則是平行四邊行法則，具體操作中可以詳細(xì)變化成以下三種方法：
①平行四邊形法。兩個(gè)分力作為鄰邊，做平行四邊形，其對角線即有合力。這種方法多用作畫圖，高考大綱不要求用余弦定理進(jìn)行計(jì)算。
�、谌切畏�。三角形法是平行四邊形法則的簡化。根據(jù)平行四邊形對邊平行且相等，先畫好任意一個(gè)力，再以此力的未端作為第二個(gè)力的始端，畫第二個(gè)力，連接第一個(gè)力的始端和第二個(gè)力末端的有向線段，就是它們的合力。這種方法叫矢量合成的三角形法則。這種方法往往用來求多個(gè)共點(diǎn)力的合力，尤其用來判斷共點(diǎn)力平衡問題中某些力的變化或根值問題非常方便。
③正交分解法，將多個(gè)共點(diǎn)力沿著互相垂直的方向(x軸、y軸)進(jìn)行分解，然后在x、y方向把力進(jìn)行合成，最后再把x、y方向的合力合成一個(gè)力，或者把x、y方向的合力與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行有聯(lián)系的計(jì)算。這種方法是高中物理最常用的方法。
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