单物体平衡受力分析(4)

实验目的

掌握用合成法、分解法或正交分解法处理单物体平衡问题。

实验原理

平衡状态下合力 F合 = 0。三力平衡时,可把其中两个力合成,其合力与第三个力等大反向。多个力时,把各力沿 x、y 方向分解,分别满足 ΣFx = 0、ΣFy = 0,再解方程得到未知力。

实验器材

• 研究对象(平衡的物体)
• 与物体接触的绳、支持面等
• 各个力的箭头
• 力的平行四边形或力的三角形
• 直角坐标系

实验步骤

1. 隔离研究对象,画出完整的受力图
2. 判断是三力平衡还是多力平衡
3. 三力时作力的合成或力的三角形
4. 多力时建立坐标系,把各力正交分解
5. 分别列出两个方向的平衡方程
6. 解方程后回到演示中核对结果

实验现象与结论

三力平衡时,任意两力的合力与第三力等大反向,三个力首尾相接构成封闭三角形。多力平衡时,x、y 两个方向的合力都为零。结论:可以利用平衡条件由已知力求未知力。

注意事项

• 坐标轴方向尽量选使较多力落在轴上
• 分解力后不要再重复保留原来的力
• 列方程时注意各分力的正负号

常见问题

正交分解时坐标轴怎么选?

尽量让多数力落在坐标轴上,需要分解的力越少,计算越简单。

三力平衡为什么能构成封闭三角形?

因为三个力的矢量和为零,将它们首尾相接,必然回到起点。