高中物理物體的平衡的知識點

1、平衡狀態：物體受到幾個力的作用，仍保持靜止狀態，或勻速直線運動狀態，或繞固定的轉軸勻速轉動狀態，這時我們説物體處於平衡狀態，簡稱平衡。

在力學中，平衡有兩種情況，一種是在共點力作用下物體的平衡;另一種是在幾個力矩作用下物體的平衡(既轉動平衡)。

2、要區分平衡狀態、平衡條件、平衡位置幾個概念。

平衡狀態指的是物體的運動狀態，即靜止勻速直線運動或勻速轉動狀態;而平衡條件是指要使物體保持平衡狀態時作用在物體上的力和力矩要滿足的條件。至於平衡位置這個概念是指往復運動的物體，當該物體靜止不動的位置或物回覆力為零的位置。它是研究物體振動規律時的重要概念，簡諧振動的物體在平衡位置時其合力不一定零，所以也不一定是平衡狀態。例如單擺振動到平衡位置時後合力是指向圓心的。

3、共點力的平衡

⑴共點力：物體同時受幾個共面力的作用，如果這幾個力都作用在物體的同一點，或這幾個力的作用線都相交於同一點，這幾個力就叫做共點力。

⑵共點力作用下物體的平衡條件是物體所受的合外力為零。

⑶三力平衡原理：物體在三個力作用下，處於平衡狀態，如果三力不平行，它們的作用線必交於一點，例如圖1所示，不均勻細杆AB長1米，用兩根細繩懸掛起來，當AB在水平方向平衡時，二繩與AB夾角分別為30°和60°，求AB重心位置?

根據三力平衡原理，杆受三力平衡，TA、TB、G必交於點O只要過O作AB垂線，它與AB交點C 就是AB杆的重心。由三角函數關係可知重心C到A距離為0.25米。

⑷具體問題的處理

①二力平衡問題，一個物體只受兩個力而平衡，這兩個力必然大小相等，方向相反，作用在一條直線上，這也就是平常所説的平衡力。平衡力的這些特點就成為了解決力的平衡問題的基礎，其他平衡問題最終要轉化為這個基礎問題。

②三力平衡問題：往往先把兩個加合成，這個合力與第三個力就轉化成了二力平衡問題，即三力平衡中任意兩個力的合力與第三個力的大小相等，方各相反，作用在一條直線上。

③多力平衡問題：設立垂直座標系，把多個力分解到X、Y方向上，求X和Y方向的合力，最後再把兩個方向的力求合。處理方法的思路還是轉化成二力平衡問題。

⑸要區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，但它們有本質的區別。以作用點的角度看，平衡力作用點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.兩個物體上。從力的性質看，平衡力可以是性質相同的力，也可以是性質不同的力。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。從力的瞬時性看平衡力之間沒有相互依存的瞬時關係，例如重力與彈力平衡，彈力消失後重力並不一定消失。作用力與反作用力存在相互依存的瞬時關係，作用力消失的瞬時反作用也消失。

4、力矩的定義：

力和力臂的乘積叫做力對轉動軸的力矩。用F表示力的大小，L表示力臂，M表示力矩，那麼，M=FL，力矩的單位是牛米，符號是N·m。

對力矩的理解：①力矩是量度固定轉軸物體轉動效果的物理量;它是由力和力臂兩個參量決定的。

②要區別力矩與功的單位，表面看二者全是力與長度兩個物理量的乘積，而力臂長是從轉動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。

什麼叫力的合成和分解：當物體同時受幾個力作用時，如果可以用一個力來代替它們，並且產生同樣的效果，那麼這一個力叫做那幾個力的合力。這種代替法叫做力的合成。

如果一個力作用在物體上，可以按其實際效果，用兩個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應注意的問題。①力的合成和分解是一種解決實際問題的處理方法，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，應該認為合力已不存在，因存合力已被分力替代，同理，在研究合力的作用時，應該認為分力已不存在。

②幾個力作用在一個物體上，其合力是唯一的。這是由力的效果唯一而決定的;一個力的分解卻是任意的，一個力可以分解為無窮多組合力，所以在進行力的分解時要注意按實際效果進行分解。

共點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變化成以下三種方法：

①平行四邊形法。兩個分力作為鄰邊，做平行四邊形，其對角線即有合力。這種方法多用作畫圖，大學聯考大綱不要求用餘弦定理進行計算。

②三角形法。三角形法是平行四邊形法則的簡化。根據平行四邊形對邊平行且相等，先畫好任意一個力，再以此力的未端作為第二個力的始端，畫第二個力，連接第一個力的始端和第二個力末端的有向線段，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共點力的合力，尤其用來判斷共點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，將多個共點力沿着互相垂直的方向(x軸、y軸)進行分解，然後在x、y方向把力進行合成，最後再把x、y方向的合力合成一個力，或者把x、y方向的合力與物體運動狀態進行有聯繫的計算。這種方法是高中物理最常用的方法。