,
6.共点力的平衡条件:
,
,
7.三个共点力平衡,任意两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反。多个力平衡时,任意一个力与其他所有力的合力大小相等,方向相反。
8.三个力的合力范围:三个力方向相同时合力最大,等于三个力大小之和。当任意一个力在其它两个力的合力范围内时,三个力的合力的最小值为零;当任意一个力不在其它两个力的合力范围内时,三个力的合力的最小值是三个力中两个最小的力之和与最大力之差的绝对值。
9.拉密定理:三个力作用于物体上达到平衡时,则三个力应在同一平面内,其作用线必交于一点,且每一个力与其它两力间夹角的正弦成正比,即:
10.两个分力F1和F2的合力为F。若已知合力F的大小和方向,又知道一个分力F1的方向,则另一个分力F2有最小值,方向与已知方向不知大小的那个分力F1垂直(图1、3)。若已知一个分力F1的大小和方向,又知道合力F的方向,则另一个分力F2与已知方向不知大小的合力F垂直时,另一个分力F2有最小值(图2)。
(图1) (图2) (图3)
11.物体沿倾角为的斜面匀速下滑,则:
。
12.力的分解的唯一性和多解性
①已知两个不平行分力的方向,可以唯一地作出力的平行四边形,对力进行分解,其解是唯一的。
②已知一个分力的大小和方向,力的分解也是唯一的。
③已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小,对力F进行分解,如图所示,有三种可能:(F1与F 的夹角为θ)
◇F2<Fsinθ 时无解。
◇F2=Fsinθ或F2≥F 时有一组解。
◇Fsinθ<F2<F 时有两组解。
④已知合力和两个不平行分力大小,许多同学认为只有如下两种分解。
事实上,以F为轴在空间将该平行四边形转动一周,每一个平面分力方向均有变化,都是一个解,因此,此情景应有无数组解。
13.三几种特殊情况的共点力的合成
类型 |
作图 |
合力的计算 |
互相垂直 |
|
F= tanθ= |
两力等大,夹角θ |
|
F=2F1cos F与F1夹角为 |
两力等大且夹角120° |
|
合力与分力等大 |
14.轻杆模型
① “死杆”模型:即轻质固定杆,它的弹力方向不一定沿杆的方向,作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得(图甲)。
②“活杆”模型:即一端有铰链相连的杆属于活动杆,轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向(图乙)。
15.矢量三角形法
适用条件:物体受3个力作用处于平衡状态,其中合力(重力)大小方向不变,有一个分力方向不变,另一个分力方向改变,讨论两个分力大小变化的情况。
16.相似三角形法
三力平衡,做出力的分解或合成的平行四边形。由力的三角形和几何三角形相似建立方程。
17.晾衣架模型:
(1)挂钩光滑,相当于动滑轮,挂钩左右两边的绳子拉力相等,两边的拉力与竖直方向的夹角相等。挂钩左右绳子拉力间夹角为2α,绳的总长度为L,a、b两点水平距离为d。有:,
。
(2)二级结论:在绳子长度L一定的情况下,两悬挂点的水平距离d不变,绳子的拉力不变;两悬挂点的水平距离d变大,绳子的拉力就变大;两悬挂点的水平距离d变小,绳子的拉力就变小。
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